L/C контур — Задание 15 ЕГЭ по физике №00043073

Что тут происходит. Конденсатор долго был подключён к источнику и полностью зарядился: по схеме левая обкладка соединена с клеммой «−», правая через переключатель — с «+». В момент $t=0$ переключатель перевели в положение 2, конденсатор замкнулся на катушку, и начались свободные колебания. В начальный момент заряд и напряжение конденсатора максимальны по модулю, а ток через катушку равен нулю (катушка не даёт ему возникнуть мгновенно).

График А. Начинается с нуля, поднимается вверх, потом уходит ниже нуля, к моменту $T$ возвращается к нулю — синусоида. Из списка в момент $t=0$ равна нулю только сила тока в катушке. Она и меняет знак: ток течёт то в одну, то в другую сторону, пока конденсатор перезаряжается. Какой знак у тока сначала — зависит от того, какое направление выбрано положительным; форма же «синусоида из нуля» есть только у тока. Под буквой А — цифра 4.

График Б. Начинается с максимума, плавно опускается до нуля, затем поднимается — два «горба» за период, ниже нуля не уходит. Таких кандидатов два: модуль напряжения на конденсаторе и энергия электрического поля конденсатора — обе в начале максимальны и обе не бывают отрицательными. Заряд левой обкладки не подходит: в начале он отрицательный ($-q_0$, обкладка была у «−»). Различает два кандидата форма графика у нуля. Модуль напряжения $|U|=U_0\left|\cos\dfrac{2\pi t}{T}\right|$ подходит к нулю под углом и отскакивает от оси «клювом». Энергия $W=\dfrac{CU^2}{2}$ зависит от квадрата косинуса и касается оси плавно, как дно чаши. На графике Б минимумы плавные — это энергия. Под буквой Б — цифра 3.

Проверим себя законом сохранения: $W_C+W_L=\text{const}$. Когда график Б касается нуля ($t=\dfrac T4$), вся энергия перешла в катушку, ток максимален по модулю — и график А в этот момент как раз на вершине.