Теория:
Характеристика задания
1. Какой тип ответа: выбор всех верных утверждений, которые описывают формулы, законы, постулаты, принципы и свойства физических явлений и процессов.
2. Какова структура содержания задания: содержит верные и неверные утверждения из раздела физики «Электродинамика».
3. Какой уровень сложности задания: повышенный.
4. Как оценивается задание: максимальный первичный балл — \(2\), если указаны все цифры, которые соответствуют верным утверждениям; \(1\) балл — допущена одна ошибка (например, к правильным ответам записана лишняя цифра или не записан один правильный ответ); \(0\) баллов — а) допущены две ошибки,
б) отсутствует ответ.
Пример:
выбери все верные утверждения, описывающие зависимость \(q(t) = 4sin(\pi t)\) (нКл), которая показывает изменение заряда с течением времени одной обкладки конденсатора в идеальном \(LC\)-контуре при свободных электромагнитных колебаниях. Запиши цифры, под которыми они указаны.
1) В момент времени \(0,5\) c энергия конденсатора максимальна.
2) Частота колебаний равна \(0,45\) Гц.
3) В момент времени \(1,5\) с значение заряда конденсатора на одной обкладке конденсатора достигает максимального значения.
4) В момент времени \(\frac{1}{2}\) c энергия катушки индуктивности максимальна.
5) Максимальное значение силы тока равно \(4\pi · 10^{-3}\) мкА.
Что проверяет задание: для правильного выполнения необходимо хорошо ориентироваться в формулировке всех законов, свойствах физических явлений из блоков раздела физики «Электродинамика»:
- оптика.
Как решить задание из примера?
Этапы решения | Пояснение | Конкретизация |
| \(1\). Анализ текста задачи | 1. Обрати внимание на - название технических объектов; - название физических величин; - описание физических явлений; - наличие нефизических (житейских) понятий | Физические понятия: - идеальный \(LC\)-контур (модель); - амплитуда заряда конденсатора (\(q_{max}\)); - амплитуда силы тока (\(I_{max}\)); - максимальная энергия конденсатора (\(E_C\)); - максимальная энергия катушки индуктивности (\(E_L\)). Физические процессы: - свободные электромагнитные колебания в идеальном \(LC\)-контуре. Физические законы: - уравнение электромагнитных колебаний для заряда (согласно условию задачи) \(q(t) = q_{max}sin(\omega t)\); (\(1\)) - уравнение электромагнитных колебаний для силы тока \(I(t) = q'_t = \omega q_{max}cos(\omega t)\), (\(2\)) где \(I_{max} = \omega q_{max}\); (\(3\)) - закон сохранения энергии в идеальном \(LC\)-контуре \(\frac{CU(t)^2}{2} + \frac{LI(t)^2}{2} = \frac{q_{max}^2}{2C} = \frac{LI_{max}^2}{2} = const\) (\(4\)) |
| \(2\). Анализ выделенных физических величин, явлений и законов | 3. Обрати внимание на значения (максимальные, минимальные и др.) физических величин (см. «физические понятия») в конкретные моменты времени | А) Из сравнения формулы (\(1\)) и уравнения из условия задачи получаем значение \(q_{max} = 4\) нКл \(= 4 · 10^{-9}\) Кл при \(sin(\omega t) = 1\). (\(5\)) Б) Из сравнения формулы (\(1\)) и уравнения из условия задачи получаем значение \(\omega = \pi \) \(\frac{рад}{с}\) (\(6\)) |
| \(3\). Математическая модель | 4. Обрати внимание на запись уравнений для электромагнитных колебаний физических величин (\(q(t)\), \(I(t)\) и др.) | Проведём анализ утверждений в условии задачи. 1) \(E_C\)(\(0,5\) c) \(= E_{Cmax}\), т. к. согласно формулам (\(4\))–(\(6\)) \(q\)(\(0,5\) c) \(= q_{max}sin(\frac{\pi}{2}) = q_{max}\). (\(7\)) 2) \(\nu = 0,5\) Гц, т. к. \(\omega = 2\pi\nu\). (\(8\)) 3) \(q\)(\(1,5\) c) \(= q_{max}sin(\frac{3}{2}\pi) = -q_{max}\), \(|q\)(\(1,5\) c)\(| = q_{max}\). (\(9\)) 4) \(E_L\)(\(\frac{1}{2}\) c) \(= \pi q_{max}cos(\frac{\pi}{2}) = 0\) согласно формуле (\(2\)). (\(10\)) 5) \(I_{max} = \pi · 4 · 10^{-9}\) А \(= 4\pi · 10^{-3}\) мкА согласно формулам (\(3\)) и (\(5\)) (\(11\)) |
| \(4\). Типичные ошибки | 5. Обрати внимание на функциональные зависимости между физическими величинами | \(q(t)\), \(I(t)\), \(E_C(t)\), \(E_L(t)\) |
Правильный ответ: верные утверждения \(1\), \(3\) и \(5\) согласно формулам \((7)\)–\((11)\).
Какова форма ответа: запиши в бланк ответов № \(1\) последовательность цифр, соответствующую верным утверждениям (без пробелов, запятых и других дополнительных символов; каждая цифра в отдельной клеточке).
Ответ: \(135\).