14 задание ЕГЭ физика

Электродинамика: выбор верных утверждений

2 балла ≈ 6 мин уровень П Электромагнитные колебания: анализ

Задание 14 повышенного уровня по электродинамике: электрическое поле, постоянный ток, магнитное поле, электромагнитная индукция, колебания и волны, оптика. Дана таблица, график или ситуация и 5 утверждений, нужно выбрать все верные (2 или 3). Ответ – цифры в любом порядке, 2 балла; 1 балл при одной ошибке.

Алгоритм для таблицы колебаний

Найди период по таблице: время между двумя одинаковыми состояниями (например, между двумя максимумами заряда) или учетверённое время от максимума до нуля.
Посчитай частоту $ν = \frac{1}{T}$ и при необходимости $ω = \frac{2 π}{T}$ .
Свяжи моменты с энергией: $∣ q ∣$ максимален → энергия конденсатора максимальна, ток = 0, энергия катушки = 0. $q = 0$ → ток максимален, энергия катушки максимальна.

Ключевые соотношения

$q = q_{m a x} \cos ω t$ , $i = - q_{m a x} ω \sin ω t$ , $I_{m a x} = ω q_{m a x}$ .
Сохранение энергии: $\frac{q_{m a x}^{2}}{2 C} = \frac{L I_{m a x}^{2}}{2} = \frac{q^{2}}{2 C} + \frac{L i^{2}}{2}$ .
Энергия электрического и магнитного полей меняется с периодом $T / 2$ (частотой $2 ν$ ).
Конденсатор: $C = \frac{ε ε_{0} S}{d}$ , $q = C U$ , $W = \frac{C U^{2}}{2}$ .
Закон Ома для полной цепи: $I = \frac{E}{R + r}$ .

Разобранный пример (демоверсия). Таблица $q (t)$ : при $t = 0$ заряд 1, при $t = 2$ мкс – 0, при $t = 4$ мкс – –1, при $t = 8$ мкс снова 1 (в единицах $1 0^{- 9}$ Кл). Период $T = 8$ мкс (1 верно). $ν = \frac{1}{8 \cdot 1 0^{- 6}} = 125$ кГц (2 неверно). При $t = 2$ мкс $q = 0$ – ток максимален (3 верно). При $t = 8$ мкс $∣ q ∣$ максимален – энергия катушки нулевая (4 неверно). При $t = 4$ мкс $∣ q ∣$ максимален – энергия конденсатора максимальна (5 неверно). Ответ: 13.

Другие сюжеты: движение частицы в магнитном поле (радиус $R = \frac{m v}{q B}$ , период $T = \frac{2 π m}{q B}$ не зависит от скорости); графики тока при замыкании ключа в цепи с катушкой (ток нарастает постепенно); преломление ( $n_{1} \sin α = n_{2} \sin β$ , при переходе в более плотную среду луч прижимается к нормали).

Ловушки: принимать за период время от максимума до минимума (это $T / 2$ ); путать кГц и МГц; считать, что при максимальном заряде максимален и ток; путать «модуль силы тока максимален» и «энергия конденсатора максимальна» – это разные моменты.

На экзамене

Заряд максимален ↔ ток равен нулю; заряд равен нулю ↔ ток максимален.
Период по таблице – время до повторения того же значения с тем же знаком.
Энергия полей колеблется с удвоенной частотой.
Посчитай T и ν заранее – этим проверяется половина утверждений.

Разобранные задания 14 из открытого банка ФИПИ

Пример 1 · код ФИПИ 9CFC20

Рисунок к заданию

В катушке индуктивностью 20 мГн сила тока I зависит от времени t, как показано на графике, приведённом на рисунке. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения о процессах, происходящих в катушке.

Модуль ЭДС самоиндукции в катушке максимален в интервале времени
от 0 до 1 с.
Энергия магнитного поля катушки в интервале времени от 2 до 3 с равна
40 мДж.
Модуль ЭДС самоиндукции в катушке в интервале времени от 3 до 5 с равен 10 мВ.
Модуль ЭДС самоиндукции в катушке минимален в интервале времени от 3 до 4 с.
Модуль скорости изменения тока в катушке максимален в интервале времени от 5 до 6 с.

Показать ответ и решение

Ответ: 35

Скорости изменения тока: 0–2 с – 2 А/с, 2–3 с – 0, 3–5 с – 0,5 А/с, 5–6 с – 3 А/с. 1 – неверно (максимум в 5–6 с), 5 – верно.

2 – неверно: $W = \frac{L I^{2}}{2} = \frac{0, 02 \cdot 16}{2} = 0, 16$ Дж. 3 – верно: $0, 02 \cdot 0, 5 = 10$ мВ. 4 – неверно: минимум (ноль) в 2–3 с.

Пример 2 · код ФИПИ F70AC5

Две параллельные металлические пластины больших размеров расположены на расстоянии d друг от друга и подключены к источнику постоянного напряжения (см. рисунок).

Рисунок к заданию

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения.

Напряжённость электрического поля в точке А меньше, чем в точке С.
Потенциал электрического поля в точке В ниже, чем в точке С.
Если увеличить расстояние между пластинами d, то напряжённость электрического поля в точке В увеличится.
Если уменьшить расстояние между пластинами d, то заряд левой пластины увеличится.
Если пластины полностью погрузить в керосин, то энергия электрического поля пластин увеличится.

Показать ответ и решение

Ответ: 45

Поле однородно (1 неверно); левая пластина «+», B ближе к ней – потенциал B выше (2 неверно); $E = \frac{U}{d}$ уменьшится при росте $d$ (3 неверно).

Уменьшение $d$ : $C$ и $q = C U$ растут (4 верно). В керосине $C$ растёт при $U$ =const – $W = \frac{C U^{2}}{2}$ растёт (5 верно).

Пример 3 · код ФИПИ 2AD80D

Катушка $№$ 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника напряжения и реостата. Катушка $№$ 2 помещена внутрь катушки $№$ 1 и замкнута (см. рисунок).

Рисунок к заданию

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы в цепи и катушках при перемещении ползунка реостата вправо.

Сила тока в катушке $№$ 1 уменьшается.
Модуль вектора индукции магнитного поля, созданного катушкой $№$ 1, уменьшается.
Магнитный поток, пронизывающий катушку $№$ 2, увеличивается.
Вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой $№$ 2, в центре этой катушки направлен к наблюдателю.
В катушке $№$ 2 индукционный ток направлен против часовой стрелки.

Показать ответ и решение

Ответ: 12

Ползунок вправо – сопротивление растёт: ток в катушке № 1 и индукция уменьшаются (1, 2 верно), поток уменьшается (3 неверно).

Ток в катушке № 1 по часовой стрелке (поле от наблюдателя); индукционный ток поддерживает поток – тоже по часовой стрелке, поле от наблюдателя (4, 5 неверно).

Частые вопросы о задании 14

Сколько баллов даёт задание 14 ЕГЭ по физике?

Максимум – 2 первичных балла. Норма времени на экзамене – около 6 мин. Уровень сложности – П.

Что проверяет задание 14?

Задание 14 повышенного уровня по электродинамике: электрическое поле, постоянный ток, магнитное поле, электромагнитная индукция, колебания и волны, оптика. Дана таблица, график или ситуация и 5 утверждений, нужно выбрать все верные (2 или 3). Ответ – цифры в любом порядке, 2 балла; 1 балл при одной ошибке.

Как подготовиться к заданию 14?

Прочитайте теорию выше: алгоритм, нужные факты и ловушки. Затем решите подход из 10 заданий с автопроверкой и разбором – первые без регистрации – и вернитесь к ошибкам. В пробниках Сотки номер встречается в полных вариантах ФИПИ с подсчётом баллов.