Электрические… — Задание 21 ЕГЭ по физике №00017058

Идея

Вольтметр показывает напряжение на участке от начала до точки $x$ — то есть на части проводника длиной $x$. По закону Ома для участка $U=IR$. Ток $I$ во всём проводнике один и тот же (последовательное соединение участков), значит вольтметр фактически рисует, как с длиной растёт сопротивление кусочка.

Шаг 1. Связываем график с геометрией

Сопротивление участка длиной $x$: $R=\rho\dfrac{x}{S}$. Подставляем в закон Ома: $$U=IR=I\rho\dfrac{x}{S}.$$ Ток $I$ постоянен, проводник нихромовый — значит удельное сопротивление $\rho$ одинаково по всей длине. Тогда наклон графика $U(x)$ задаётся только величиной $\dfrac{1}{S}$: чем тоньше проводник (меньше $S$), тем круче растёт напряжение.

Шаг 2. Первый участок $0\lt x\lt L_1$

Здесь $U$ растёт линейно — прямая с постоянным наклоном. Раз наклон не меняется, то и $S$ постоянна на этом участке.

Шаг 3. Второй участок $L_1\lt x\lt L_2$

Здесь $U$ тоже линейна, но прибавляется медленнее (наклон меньше). Меньший наклон при тех же $I$ и $\rho$ означает большее $S$. Значит, на втором участке сечение тоже постоянно, но больше, чем на первом (проводник толще).