Задание 14 ЕГЭ по физике · задача De93F5
Катушка 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника постоянного напряжения и реостата. Катушка 2 помещена внутрь
катушки 1 и замкнута (см. рисунок).
|
|
Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы в цепи и катушках при перемещении ползунка реостата вправо . ЭДС самоиндукции в катушках пренебречь.
| 1) | Сила тока в катушке № 1 увеличивается. | |
| 2) | Модуль вектора индукции магнитного поля, созданного катушкой № 1, уменьшается. | |
| 3) | Модуль магнитного потока, созданного катушкой 1 и пронизывающего катушку 2, увеличивается. | |
| 4) | Вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой № 1, в центре этой катушки направлен к наблюдателю. | |
| 5) | В катушке № 2 индукционный ток направлен против часовой стрелки. |
Показать ответ и разбор
Ответ: 245 (верны: 2, 4, 5)
Разбор
Шаг 1. Что происходит с сопротивлением и током.
Реостат включён в цепь левым выводом и ползунком: рабочая часть проволоки — между левым зажимом и ползунком. При смещении ползунка вправо длина рабочего участка растёт, значит сопротивление $R$ увеличивается. По закону Ома для участка цепи $I = \dfrac{U}{R}$ ток в цепи (и в катушке № 1) уменьшается. Утверждение 1 — неверно.
Шаг 2. Магнитное поле катушки № 1.
Модуль индукции поля катушки пропорционален току: $B \sim I$. Ток уменьшился — значит модуль $\vec{B}$, созданного катушкой № 1, уменьшается. Утверждение 2 — верно.
Шаг 3. Поток через катушку № 2.
Магнитный поток через контур катушки № 2 равен $\Phi = B S \cos\alpha$. Площадь $S$ и ориентация не меняются, а $B$ убывает, поэтому модуль потока уменьшается, а не увеличивается. Утверждение 3 — неверно.
Шаг 4. Направление $\vec{B}$ в центре катушки № 1.
Ток выходит из клеммы «+» источника, идёт через ползунок и реостат, спускается по левому проводу и входит в катушку № 1 у левого края зазора; далее он обходит виток против часовой стрелки и по правому проводу возвращается к клемме «−». По правилу правой руки (буравчика) для тока, идущего против часовой стрелки, вектор $\vec{B}$ в центре витка направлен из плоскости рисунка, то есть к наблюдателю. Утверждение 4 — верно.
Шаг 5. Индукционный ток в катушке № 2 (правило Ленца).
Поток $\Phi$, пронизывающий катушку № 2, направлен к наблюдателю и убывает: $\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t} \lt 0$. По правилу Ленца индукционный ток стремится компенсировать убывание, то есть создаёт собственное поле тоже к наблюдателю. Следовательно, индукционный ток в катушке № 2 течёт против часовой стрелки. Утверждение 5 — верно.
Итог: верны утверждения 2, 4, 5.
Ответ: 245.
Реостат включён в цепь левым выводом и ползунком: рабочая часть проволоки — между левым зажимом и ползунком. При смещении ползунка вправо длина рабочего участка растёт, значит сопротивление $R$ увеличивается. По закону Ома для участка цепи $I = \dfrac{U}{R}$ ток в цепи (и в катушке № 1) уменьшается. Утверждение 1 — неверно.
Шаг 2. Магнитное поле катушки № 1.
Модуль индукции поля катушки пропорционален току: $B \sim I$. Ток уменьшился — значит модуль $\vec{B}$, созданного катушкой № 1, уменьшается. Утверждение 2 — верно.
Шаг 3. Поток через катушку № 2.
Магнитный поток через контур катушки № 2 равен $\Phi = B S \cos\alpha$. Площадь $S$ и ориентация не меняются, а $B$ убывает, поэтому модуль потока уменьшается, а не увеличивается. Утверждение 3 — неверно.
Шаг 4. Направление $\vec{B}$ в центре катушки № 1.
Ток выходит из клеммы «+» источника, идёт через ползунок и реостат, спускается по левому проводу и входит в катушку № 1 у левого края зазора; далее он обходит виток против часовой стрелки и по правому проводу возвращается к клемме «−». По правилу правой руки (буравчика) для тока, идущего против часовой стрелки, вектор $\vec{B}$ в центре витка направлен из плоскости рисунка, то есть к наблюдателю. Утверждение 4 — верно.
Шаг 5. Индукционный ток в катушке № 2 (правило Ленца).
Поток $\Phi$, пронизывающий катушку № 2, направлен к наблюдателю и убывает: $\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t} \lt 0$. По правилу Ленца индукционный ток стремится компенсировать убывание, то есть создаёт собственное поле тоже к наблюдателю. Следовательно, индукционный ток в катушке № 2 течёт против часовой стрелки. Утверждение 5 — верно.
Итог: верны утверждения 2, 4, 5.
Ответ: 245.