По гладким параллельным горизонтальным проводящим рельсам, замкнутым на лампочку накаливания, перемещают лёгкий тонкий проводник. Образовавшийся контур KLMN находится в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией вектор B (рис. а). При движении проводника площадь контура S изменяется так, как показано на графике (рис. б): движение начинается в момент t равно 4 с (до этого площадь не меняется); на участке 4…8 с площадь убывает от 800 см в квадрате до 400 см в квадрате ; на участке 8…14 с площадь убывает от 400 см в квадрате до приблизительно равно 100 см в квадрате . Выберите все верные утверждения, соответствующие приведённым данным и описанию опыта. 1) В течение первых 6 с индукционный ток течёт через лампочку непрерывно. 2) В интервале времени от 0 до 4 с лампочка горит наиболее ярко. 3) В момент времени t равно 2 с сила Ампера, действующая на проводник, направлена влево. 4) Максимальная ЭДС наводится в контуре в интервале времени от 4 до 8 с. 5) Индукционный ток в интервале времени от 6 до 12 с течёт в одном направлении.

Задание 14 ЕГЭ по физике: По гладким параллельным горизонтальным проводящим рельсам,…

№2. Задание 14

ID: 00017714

По гладким параллельным горизонтальным проводящим рельсам, замкнутым на лампочку накаливания, перемещают лёгкий тонкий проводник. Образовавшийся контур $KLMN$ находится в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией $\vec B$ (рис. а). При движении проводника площадь контура $S$ изменяется так, как показано на графике (рис. б): движение начинается в момент $t=4$ с (до этого площадь не меняется); на участке $4\ldots8$ с площадь убывает от $800$ см $^2$ до $400$ см $^2$ ; на участке $8\ldots14$ с площадь убывает от $400$ см $^2$ до $\approx100$ см $^2$ .

Выберите все верные утверждения, соответствующие приведённым данным и описанию опыта.

1) В течение первых 6 с индукционный ток течёт через лампочку непрерывно.
2) В интервале времени от 0 до 4 с лампочка горит наиболее ярко.
3) В момент времени $t=2$ с сила Ампера, действующая на проводник, направлена влево.
4) Максимальная ЭДС наводится в контуре в интервале времени от 4 до 8 с.
5) Индукционный ток в интервале времени от 6 до 12 с течёт в одном направлении.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

ЭДС индукции возникает только при изменении площади контура (а значит магнитного потока $\Phi=BS$ ), и она тем больше, чем круче график $S(t)$ . По графику видно: до $t=4$ с площадь вообще не меняется — проводник стоит, тока нет. Движение и весь «электрический» процесс начинаются только с $t=4$ с.

Шаг 1. Что происходит до 4 с

На участке $0\ldots4$ с площадь постоянна $\Rightarrow$ потока изменения нет $\Rightarrow$ ЭДС $=0$ , ток через лампочку не течёт, лампочка не горит, силы Ампера нет (она появляется только при токе). Значит утверждения 1, 2 и 3, которые говорят о токе/яркости/силе в этом промежутке, неверны.

Шаг 2. Считаем наклоны после 4 с

Участок $4\ldots8$ с: $\left|\dfrac{\Delta S}{\Delta t}\right|=\dfrac{800-400}{4}=100$ см $^2$ /с. Участок $8\ldots14$ с: $\dfrac{400-100}{6}=50$ см $^2$ /с. Самый крутой — первый, поэтому максимальная ЭДС именно в интервале $4\ldots8$ с. Утверждение 4 верно.

Шаг 3. Направление тока на 6–12 с

На всём промежутке $6\ldots12$ с площадь только убывает (поток уменьшается всё время в одну сторону). Раз знак скорости изменения потока не меняется, индукционный ток течёт в одном и том же направлении. Утверждение 5 верно.

Ответ: 45