Задание 14 ЕГЭ по физике · задача D30076
|
|
Проводник АБ подвешен на тонких проводящих проволочках и подключён к источнику постоянного напряжения так, как показано на рисунке. Слева от проводника находится северный полюс постоянного магнита. Ползунок реостата плавно перемещают влево . Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие данный процесс.
| 1) | Сопротивление реостата уменьшается. | |
| 2) | Линии индукции магнитного поля, созданного магнитом, вблизи проводника АБ направлены влево. | |
| 3) | Сила тока, протекающего в проводнике АБ, уменьшается. | |
| 4) | Сила Ампера, действующая на проводник АБ, увеличивается. | |
| 5) | Силы натяжения проволочек, на которых подвешен проводник АБ, увеличиваются. |
Показать ответ и разбор
Ответ: 145 (верны: 1, 4, 5)
Разбор
Шаг 1. Реостат. Реостат включён в цепь одной клеммой (левый вывод резистора) и ползунком. Рабочий участок — между левой клеммой и ползунком. При смещении ползунка влево длина этого участка уменьшается, значит сопротивление реостата уменьшается. Утверждение 1 — верно.
Шаг 2. Ток в цепи. По закону Ома для участка цепи $I = \dfrac{U}{R_{\text{реост}} + R_{\text{пров}}}$: при уменьшении сопротивления сила тока возрастает, а не уменьшается. Утверждение 3 — неверно.
Шаг 3. Направление поля магнита. Линии индукции вне магнита выходят из северного полюса. Полюс N обращён вправо, к проводнику, поэтому вблизи проводника АБ линии индукции направлены вправо, а не влево. Утверждение 2 — неверно.
Шаг 4. Сила Ампера. $F_A = I B L \sin\alpha$, проводник перпендикулярен линиям индукции ($\sin\alpha = 1$). Ток возрос, поле и длина не изменились — значит сила Ампера увеличивается. Утверждение 4 — верно.
Шаг 5. Направление силы Ампера и натяжение проволочек. Ток идёт от клеммы «+» источника по левой проволочке к точке А, далее по проводнику от А к Б (от нас, «вглубь» рисунка) и по правой проволочке обратно к источнику. Применим правило левой руки: четыре пальца — по току (от А к Б), линии индукции входят в ладонь (поле направлено вправо), отогнутый большой палец показывает силу Ампера — она направлена вниз, то есть сонаправлена с силой тяжести. Уравнение равновесия проводника: $2T = mg + F_A$. Поскольку $F_A$ растёт, растут и силы натяжения проволочек. Утверждение 5 — верно.
Итог: верны утверждения 1, 4, 5.
Ответ: 145.
Шаг 2. Ток в цепи. По закону Ома для участка цепи $I = \dfrac{U}{R_{\text{реост}} + R_{\text{пров}}}$: при уменьшении сопротивления сила тока возрастает, а не уменьшается. Утверждение 3 — неверно.
Шаг 3. Направление поля магнита. Линии индукции вне магнита выходят из северного полюса. Полюс N обращён вправо, к проводнику, поэтому вблизи проводника АБ линии индукции направлены вправо, а не влево. Утверждение 2 — неверно.
Шаг 4. Сила Ампера. $F_A = I B L \sin\alpha$, проводник перпендикулярен линиям индукции ($\sin\alpha = 1$). Ток возрос, поле и длина не изменились — значит сила Ампера увеличивается. Утверждение 4 — верно.
Шаг 5. Направление силы Ампера и натяжение проволочек. Ток идёт от клеммы «+» источника по левой проволочке к точке А, далее по проводнику от А к Б (от нас, «вглубь» рисунка) и по правой проволочке обратно к источнику. Применим правило левой руки: четыре пальца — по току (от А к Б), линии индукции входят в ладонь (поле направлено вправо), отогнутый большой палец показывает силу Ампера — она направлена вниз, то есть сонаправлена с силой тяжести. Уравнение равновесия проводника: $2T = mg + F_A$. Поскольку $F_A$ растёт, растут и силы натяжения проволочек. Утверждение 5 — верно.
Итог: верны утверждения 1, 4, 5.
Ответ: 145.