Исследование… — Задание 20 ЕГЭ по физике №00047983
Исследование Зависимости
№2. Задание 20
ID: 00047983
Школьник изучает свободные электромагнитные колебания. В его распоряжении имеется пять колебательных контуров с различными катушками индуктивности и конденсаторами, характеристики которых указаны в таблице.
№ контура | Максимальная сила тока в катушке, А | Электроёмкость конденсатора $C$, мкФ | Индуктивность катушки $L$, мГн |
|---|---|---|---|
1 | 0,09 | 1 | 5 |
2 | 0,06 | 2 | 10 |
3 | 0,12 | 1 | 15 |
4 | 0,06 | 1 | 10 |
5 | 0,09 | 1 | 15 |
Какие два колебательных контура необходимо взять школьнику для того, чтобы на опыте исследовать зависимость частоты свободных колебаний силы тока в контуре от электроёмкости конденсатора?
В ответе запишите номера выбранных контуров.
Источник: Сборник Демидовой 2020
Решение
Что тут происходит: ток в контуре колеблется, и частота этих колебаний зависит от «начинки» контура — катушки и конденсатора. Надо подобрать два контура, на которых видно влияние именно конденсатора.
Частоту свободных колебаний даёт формула Томсона:
$$\nu=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$$
Частота зависит от индуктивности $L$ и ёмкости $C$. А от максимальной силы тока не зависит: она говорит лишь о том, насколько сильно раскачали колебания (их размах).
Шаг 1. Ёмкость у пары должна быть разной, а индуктивность — одинаковой, иначе частота изменится и из-за катушки.
Шаг 2. Смотрим столбец ёмкостей: $1$ мкФ у контуров 1, 3, 4, 5 и $2$ мкФ только у контура 2. Любая пара из контуров с ёмкостью $1$ мкФ не годится — ёмкость в ней не меняется. Значит, контур 2 обязан войти в пару.
Шаг 3. У контура 2 индуктивность $10$ мГн. Ищем контур с той же индуктивностью: это контур 4 ($10$ мГн, $1$ мкФ).
Итог: контуры 2 и 4.
Проверим себя: у пары 2–4 одинаковы индуктивность ($10$ мГн) и даже максимальная сила тока ($0{,}06$ А), различается только ёмкость: $2$ и $1$ мкФ.
Ответ
Другие задания по теме «Исследование Зависимости» (8)
- Задание 20 №00048095 — Необходимо экспериментально изучить зависимость силы электрического тока,…
- Задание 20 №00048094 — Пучок белого света, пройдя через призму, разлагается в спектр. Была выдвинута…
- Задание 20 №00048093 — Школьник проводит термодинамические эксперименты, используя стакан с кипящей…
- Задание 20 №00048084 — Необходимо обнаружить зависимость частоты свободных электромагнитных колебаний…
- Задание 20 №00048083 — Различные проволоки изготовлены из разного материала. Какие две проволоки нужно…
- Задание 20 №00048082 — Школьник проводит термодинамические эксперименты, используя стакан с кипящей…
- Задание 20 №00048081 — Необходимо экспериментально проверить, зависит ли коэффициент трения скольжения…
- Задание 20 №00048080 — Ученик изучает законы постоянного тока. В его распоряжении имеется пять…