1. Как на ОГЭ (1). Механические, тепловые и электромагнитные явления. Объяснение процессов (1)

Замкнутая электрическая цепь — источник тока, лампа, амперметр, упругий металлический стержень \(BC\) — закреплена на вертикальном демонстрационном стенде (рис. \(1\)). В точке \(C\) к стержню подвешивают груз массой \(m\), и цепь размыкается. Далее стенд начинает падать с ускорением \(a\) \(=\) 7 м/с². Как изменятся показания амперметра при падении стенда, если учитывать предел измерения силы тока 5 А? Ответ объясни.

(Выбери все верные утверждения, объясняющие ответ на вопрос.)

 

  

Ответ

 

1)

• При падении стенда с ускорением \(a\) показания амперметра увеличатся до \(5\) А
• При падении стенда с ускорением \(a\) показания амперметра уменьшатся до \(0\)
• При падении стенда с ускорением \(a\) показания амперметра уменьшатся до \(1\) А

 

2)

• Второй закон Ньютона для стержня, падающего с ускорением \(a\):
  \(\vec{F}_{упр}+m\vec{g}=m\vec{a}\)
• Третий закон Ньютона для груза и упругого металлического стержня:
  \(\vec{F}_{упр}=-\vec{P}\),
  \(F_{упр}=P\),
  где \(P\) — вес груза, действующий на груз,
  \(F_{упр}\) — сила упругости, действующая на стержень
• Второй закон Ньютона для груза массой \(m\), падающего с ускорением \(a\):
  \(\vec{F}_{упр}+m\vec{g}=m\vec{a}\)
• Сравнение формул — второго закона Ньютона для груза в состоянии, когда стенд находится в состоянии покоя и падает с ускорением \(a\) — показывает: стержень возвращается в недеформированное состояние (\(F_{упр}=P=0\)). Следовательно, цепь замкнута, и амперметр показывает \(5\) А
• Второй закон Ньютона для стенда, когда стенд находится в состоянии покоя:
  \(\vec{F}_{упр}+m\vec{g}=0\)
• Сравнение формул — второго закона Ньютона для груза в состоянии, когда стенд находится в состоянии покоя и падает с ускорением \(a\) — показывает: стержень остаётся в деформированном состоянии (\(F_{упр}=P=m(g-a)\ne 0\)). Следовательно, цепь разомкнута, электрический ток в цепи отсутствует, и амперметр показывает \(0\)
• Второй закон Ньютона для груза, когда стенд находится в состоянии покоя:
  \(\vec{F}_{упр}+m\vec{g}=0\)
• Третий закон Ньютона для груза и упругого металлического стержня:
  \(\vec{F}_{упр}=-\vec{P}\),
  \(F_{упр}=P\),
  где \(P\) — вес груза, действующий на стержень,
  \(F_{упр}\) — сила упругости, действующая на груз