Магнетизм решу егэ физика - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий

Версия для печати и копирования в MS Word

Горизонтальный проводник длиной 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,5 Тл. Скорость проводника горизонтальна и перпендикулярна проводнику (см. рис.). При начальной скорости проводника, равной нулю, проводник переместился на 1 м. ЭДС индукции на концах проводника в конце перемещения равна 2 В. Каково ускорение проводника?

В однородном магнитном поле, индукция которого протон движется перпендикулярно вектору магнитной индукции В по окружности радиусом 5 м. Определите скорость протона.

Ядро изотопа водорода   — дейтерия  — движется в однородном магнитном поле с индукцией перпендикулярно вектору В индукции по окружности радиусом 10 м. Определите скорость ядра.

Пройти тестирование по этим заданиям

Источник

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 664 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Добавить в вариант

Два очень длинных тонких провода расположены параллельно друг другу. По проводу течёт постоянный ток силой I в направлении, показанном на рисунке. Точка A расположена в плоскости проводов точно посередине между ними. Если, не меняя ток в проводе начать пропускать по проводу постоянный ток силой I, направленный так же, как и в проводе то вектор индукции магнитного поля в точке A

1)  увеличится по модулю в 2 раза, не меняя направления

2)  уменьшится по модулю в 2 раза, не меняя направления

3)  изменит направление на противоположное, не изменившись по модулю

4)  станет равным нулю

По двум очень длинным тонким параллельным проводам текут одинаковые постоянные токи, направления которых показаны на рисунке. В плоскости этих проводов лежат точки 1, 2 и 3, причём точка 1 находится посередине между проводами.

Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения.

1)  Провода притягиваются друг к другу.

2)  Провода отталкиваются друг от друга.

3)  В точке 1 индукция магнитного поля равна нулю.

4)  В точке 2 вектор индукции магнитного поля направлен перпендикулярно плоскости рисунка «к нам».

5)  В точке 3 вектор индукции магнитного поля направлен перпендикулярно плоскости рисунка «от нас».

Электромагнит представляет собой картонный цилиндр длиной 50 см и радиусом 1 см, на который плотно намотано 2000 витков тонкого изолированного провода. Намотка осуществлена виток к витку. По проводу течёт постоянный электрический ток.

Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения.

1)  В любой точке снаружи цилиндра магнитное поле неоднородно.

2)  Внутри цилиндра вблизи его середины магнитное поле можно считать практически однородным.

3)  Индукция магнитного поля внутри каркаса увеличится, если увеличить силу тока, протекающего по проводу (при прочих равных условиях).

4)  Положение северного и южного полюсов электромагнита не зависит от направления протекания тока в проводе.

5)  Снаружи цилиндра магнитное поле отсутствует.

Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения.

1)  Провода притягиваются друг к другу.

2)  Провода отталкиваются друг от друга.

3)  В точке 1 индукция магнитного поля равна нулю.

4)  В точке 2 вектор индукции магнитного поля направлен перпендикулярно плоскости рисунка «от нас».

5)  В точке 3 вектор индукции магнитного поля направлен перпендикулярно плоскости рисунка «от нас».

Проводящий контур находится в однородном магнитном поле. Модуль индукции магнитного поля начинает увеличиваться, в результате чего по контуру начинает протекать электрический ток, направление которого показано на рисунке стрелкой. Куда направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор индукции магнитного поля? Ответ запишите словом (словами).

Проводящий контур находится в однородном магнитном поле. Модуль индукции магнитного поля начинает уменьшаться, в результате чего по контуру начинает протекать электрический ток, направление которого показано на рисунке стрелкой. Куда вначале был направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор индукции магнитного поля? Ответ запишите словом (словами).

По двум параллельным тонким длинным проводам, расстояние между которыми равно R, текут одинаковые, но противоположно направленные токи силой I (см. рис., вид вдоль проводов). Пунктирной линией изображена окружность радиусом R с центром в точке 3, которая находится на одинаковом расстоянии от обоих проводов. Укажите номер точки (2, 3, 4, 5), в которой вектор магнитной индукции суммарного магнитного поля имеет такие же модуль и направление, как и в точке 1.

Из однородной проволоки согнули квадрат ABСD и подключили его диагональные вершины A и С к источнику постоянного напряжения (как показано на рисунке). Каждая сторона квадрата по отдельности создаёт в центре квадрата (в точке O) магнитное поле, модуль индукции которого равен некоторой величине B₀. Сторона BC перегорела. Как стал направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор магнитной индукции поля в центре квадрата?

Из однородной проволоки согнули квадрат ABСD и подключили его диагональные вершины A и С к источнику постоянного напряжения (как показано на рисунке). Каждая сторона квадрата по отдельности создаёт в центре квадрата (в точке O) магнитное поле, модуль индукции которого равен некоторой величине B₀. Сторона DC перегорела. Как стал направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор магнитной индукции поля в центре квадрата? Ответ запишите словом (словами).

На рисунке изображен проводник, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. В точке А вектор индукции магнитного поля направлен

1)  вертикально вниз

2)  вертикально вверх

3)  влево

4)  вправо

1)  вертикально вниз

2)  вертикально вверх

3)  влево

4)  вправо

1)  вертикально вниз

2)  вертикально вверх

3)  влево

4)  вправо

1)  вертикально вниз

2)  вертикально вверх

3)  влево

4)  вправо

На рисунке изображен горизонтальный проводник, по которому течет электрический ток в направлении «от нас».

В точке A вектор индукции магнитного поля направлен

1)  вертикально вниз

2)  вертикально вверх uparrow

3)  влево

4)  вправо

На рисунке изображен горизонтальный проводник, по которому течет электрический ток в направлении «от нас».

В точке A вектор индукции магнитного поля направлен

1)  вертикально вниз

2)  вертикально вверх uparrow

3)  влево

4)  вправо

На рисунке изображен горизонтальный проводник, по которому течет электрический ток в направлении «к нам».

В точке A вектор индукции магнитного поля направлен

1)  вертикально вниз

2)  вертикально вверх uparrow

3)  влево

4)  вправо

На рисунке изображен горизонтальный проводник, по которому течет электрический ток в направлении «к нам».

В точке A вектор индукции магнитного поля направлен

1)  вертикально вниз

2)  вертикально вверх uparrow

3)  влево

4)  вправо

Четыре прямолинейных параллельных друг другу тонких проводника с одинаковым током I проходят через вершины квадрата. Сначала их располагают так, как показано на рис. А, а затем — так, как показано на рис. Б (на рисунках показан вид со стороны плоскости квадрата).

Индукция магнитного поля, созданного этими проводниками в центре квадрата О,

1)  равна нулю только в случае, изображённом на рис. А

2)  равна нулю только в случае, изображённом на рис. Б

3)  равна нулю в случаях, изображённых на обоих рисунках

4)  не равна нулю ни в одном из случаев, изображённых на рисунках

На рисунке изображен горизонтальный проводник, по которому течет электрический ток в направлении «от нас». Как направлен (вниз, вверх, влево, вправо) вектор индукции магнитного поля в точке A? Ответ запишите словом.

Всего: 664 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Источник

10 апреля 2013

В закладки

Обсудить

Жалоба

Решение задач ЕГЭ по физике. Электричество. Магнетизм

Сборник с решениями типовых задач из электричества и магнетизма.

Ряд задач не относятся к, так называемому, «базовому уровню». Это задачи, для ре-шения которых не вполне достаточно знания математических интерпретаций, они требуют более углублённого проникновения в суть физических законов. Решение задач, предваряется краткими теоретическими сведениями, содержащими как основные уравнения, так и их физическую интерпретацию, что позволяет к решению задач подойти более осмысленно.

Сборник предназначен, прежде всего, для школьников старших классов, намеревающихся овладеть методиками решения задач, в частности, части«С» в рамках современного ЕГЭ.

Скачать сборник: fizika-elektr.rar

Исаков Александр Яковлевич,
Камчатский государственный технический университет.

Источник

Подготовка к ЕГЭ по физике

В 6-й части сборника А.Я. Исакова приведены решения типовых задач ЕГЭ из электричества и магнетизма.

Электрическое поле; постоянный электрический ток; магнитное поле; электромагнитное поле.
Большинство задач снабжены подробными решениями с анализом применяемых законов и определений.
Для стандартных задач самого начального уровня приведены только схемы решений.

Ряд задач не относится к, так называемому, «базовому уровню». Это задачи, для решения которых не вполне достаточно знания математических интерпретаций, они требуют более углублённого проникновения в суть физических законов.

Решение задач предваряется краткими теоретическими сведениями, содержащими как основные уравнения, так и их физическую интерпретацию, что позволяет к решению задач подойти более осмысленно.

Условия большинства задач не являются новыми, они заимствованы из известных сборников задач, в основном из задачника Трубецковой С.В. Кроме того, использованы задачи, помещённые в пособиях под редакцией Н.Е. Савченко, С.М. Козела, Г.Ф. Меледина, А.А. Пинского, Касаткиной И.Л., Степановой Г.Н. и других популярных авторов.

Сборник предназначен, прежде всего, для школьников старших классов, намеревающихся овладеть методиками решения задач, в частности, части «С» в рамках современного ЕГЭ. Приведенные материалы могут быть так же полезными студентам первых курсов, изучающих общую физику в университетском объёме по техническим программам подготовки, особенно студентам заочной формы образования, когда программа осваивается самостоятельно.

Рецензент:
доктор физико-математических наук, профессор Дальневосточного Федерального университета Стоценко Л.Г.

Автор:
Исаков Александр Яковлевич

Источник

К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили разность потенциалов 10 В. Каким будет изменение температуры проводника DT через 15 с? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7´10–8 Ом´м.)

На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных частиц для последующего детального исследования. Устройство представляет собой конденсатор, пластины которого изогнуты дугой радиусом см. Предположим, что в промежуток между обкладками конденсатора из источника заряженных частиц (и. ч.) влетают ионы, как показано на рисунке. Напряжённость электрического поля в конденсаторе по модулю равна 5 кВ/м. Скорость ионов равна 10⁵ м/с. При каком значении отношения заряда к массе ионы пролетят сквозь конденсатор, не коснувшись его пластин? Считать, что расстояние между обкладками конденсатора мало, напряжённость электрического поля в конденсаторе всюду одинакова по модулю, а вне конденсатора электрическое поле отсутствует. Влиянием силы тяжести пренебречь.

По прямому горизонтальному проводнику длиной 1 м с площадью поперечного сечения подвешенному с помощью двух одинаковых невесомых пружинок жёсткостью 100 Н/м, течёт ток (см. рисунок).

Какой угол составляют оси пружинок с вертикалью после включения вертикального магнитного поля с индукцией если абсолютное удлинение каждой из пружинок при этом составляет ? (Плотность материала проводника )

В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока равна 12 В, емкость конденсатора 2 мФ, индуктивность катушки 5 мГн, сопротивление лампы 5 Ом и сопротивление резистора 3 Ом.

В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока, и проводов пренебречь.

Пылинка, имеющая массу и заряд влетает в электрическое поле вертикального высокого конденсатора в точке, находящейся посередине между его пластинами (см. рисунок, вид сверху).

Чему должна быть равна минимальная скорость, с которой пылинка влетает в конденсатор, чтобы она смогла пролететь его насквозь? Длина пластин конденсатора 10 см, расстояние между пластинами 1 см, напряжение на пластинах конденсатора 5 000 В. Система находится в вакууме.

Плоская горизонтальная фигура площадью 0,1 м², ограниченная проводящим контуром, имеющим сопротивление 5 Ом, находится в однородном магнитном поле. Проекция вектора магнитной индукции на вертикальную ось О_z медленно и равномерно возрастает от некоторого начального значения B_1z до конечного значения B_2z = 4,7 Тл. За это время по контуру протекает заряд Δq= 0,08 Кл. Найдите B_1z.

В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут.

Заряд конденсатора ЭДС батарейки её внутреннее сопротивление сопротивление резистора Найдите количество теплоты, которое выделяется на резисторе после размыкания ключа К в результате разряда конденсатора. Потерями на излучение пренебречь.

Тонкий алюминиевый брусок прямоугольного сечения, имеющий длину L = 0,5 м, соскальзывает из состояния покоя по гладкой наклонной плоскости из диэлектрика в вертикальном магнитном поле индукцией В = 0,1 Тл (см. рисунок). Плоскость наклонена к горизонту под углом a = 30°. Продольная ось бруска при движении сохраняет горизонтальное направление. Найдите величину ЭДС индукции на концах бруска в момент, когда брусок пройдёт по наклонной плоскости расстояние l = 1,6 м.

Проводящий стержень длиной l = 20 см движется поступательно в однородном магнитном поле со скоростью v = 1 м/с так, что угол между стержнем и вектором скорости = 30° (см. рисунок). ЭДС индукции в стержне равна 0,05 В. Какова индукция магнитного поля?

Как и во сколько раз изменится мощность, выделяющаяся на резисторе в цепи, схема которой изображена на рисунке, если перевести ключ К из положения 1 в положение 2? Параметры цепи:

На уроке физики школьник собрал схему, изображенную на рисунке. Ему было известно, что сопротивления резисторов равны и Токи, измеренные школьником при помощи идеального амперметра А при последовательном подключении ключа К к контактам 1, 2 и 3, оказались равными, соответственно, Чему было равно сопротивление резистора ?

В цепи, схема которой изображена на рисунке, вначале замыкают ключ а затем, спустя длительное время, ключ Известно, что после этого через ключ протек заряд, равный по модулю Чему равна ЭДС источника тока, если ? Источник считайте идеальным.

В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А положительного полюса, а к точке В отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая мощность равна 14,4 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной 21,6 Вт. Укажите, как течёт ток через диод и резисторы в обоих случаях, и определите сопротивления резисторов в этой цепи.

В цепи, изображённой на рисунке, сопротивления резисторов равны между собой: R₁= R₂ = R₃ = R. При разомкнутом ключе К через резистор R₃ течёт ток I₀ =1,4 А. Загорится ли лампа после замыкания ключа, если она загорается при силе тока I = 0,5 А? Сопротивление лампы в этом режиме R_л = 3R. Внутренним сопротивлением источника пренебречь, диод считать идеальным.

Решение

1. Из рисунка видно, что диод включен противоположно направлению тока. Так как диод идеальный, то ток через него и резистор не потечёт.

2. При разомкнутом ключе резисторы и подключены последовательно, а значит, сила тока в этом случае по закону Ома равна

3. Когда ключ замыкают, лампа включается параллельно резистору а значит, сопротивление участка с параллельным соединением проводов будет:

Ток в цепи в этом случае:

Напряжение на параллельных участках одинаково и равно

Тогда через лампу будет проходить ток:

что меньше величины необходимого тока, а значит, лампа не загорится.

Задача 16

Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра сопротивление вольтметра Найдите отношение мощностей выделяемых на резисторах в этих схемах. Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

Решение

Пусть — сопротивление амперметра, — сопротивление вольтметра, — ЭДС источника. В схеме 1 напряжение на резисторе определяется с помощью закона Ома для замкнутой цепи: где — сопротивление участка цепи, содержащего резистор и вольтметр. Отсюда:

В схеме 2 с помощью закона Ома найдём силу тока через резистор:

Отношение мощностей

Задача 17

Маленький шарик с зарядом и массой 3 г, подвешенный на невесомой нити с коэффициентом упругости 100 Н/м, находится между вертикальными пластинами плоского воздушного конденсатора. Расстояние между обкладками конденсатора 5 см. Какова разность потенциалов между обкладками конденсатора, если удлинение нити 0,5 мм?

Решение

Условия равновесия: Возведем оба равенства в квадрат и сложим их: откуда

Напряженность электрического поля в конденсаторе:

Таким образом,

Задача 18

По П-образному проводнику постоянного сечения скользит со скоростью медная перемычка длиной из того же материала и такого же сечения.

Проводники, образующие контур, помещены в постоянное однородное магнитное поле, вектор индукции которого направлен перпендикулярно плоскости проводников (см. рисунок). Какова индукция магнитного поля если в тот момент, когда разность потенциалов между точками и равна ? Сопротивление между проводниками в точках контакта пренебрежимо мало, а сопротивление проводов велико.

Решение

При движении перемычки в ней возникает ЭДС

Закон Ома для замкнутой цепи :

где — сопротивление перемычки Следовательно,

Задача 19

Два плоских конденсатора ёмкостью С и 2С соединили параллельно и зарядили до напряжения U. Затем ключ К разомкнули, отключив конденсаторы от источника (см. рисунок). Пространство между их обкладками заполнено жидким диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε. Какой будет разность потенциалов между обкладками, если из правого конденсатора диэлектрик вытечет?

Решение

В соответствии с определением понятия «ёмкость» для суммарного заряда конденсаторов имеем:

где 3С — суммарная ёмкость конденсаторов, когда оба они заполнены жидким диэлектриком. После вытекания диэлектрика из правого конденсатора суммарный заряд останется прежним. Так как для плоского конденсатора C~ε, то суммарная ёмкость станет равной (С + 2С/ε), а напряжение будет равно U₁, так что

Решая систему уравнений (1) и (2), получим ответ:

Задача 20

Катод фотоэлемента с работой выхода освещается светом частотой Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией перпендикулярно линиям индукции этого поля. Чему равен максимальный радиус окружности R, по которой движутся электроны?

Решение

№ этапа	Содержание этапа решения	Чертёж, график, формула	Оценка этапа в баллах
1	Записано уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:		1
2	Записано уравнение, связывающее силу Лоренца, действующую на электрон, с величиной центростремительного ускорения: Уравнение преобразовано к виду, устанавливающему связь между кинетической энергией электрона и радиусом орбиты:		1
3	Решена система уравнений и получен ответ в алгебраической форме: Подставлены значения констант и параметров и получен ответ в числовой форме:		1
Максимальный балл	3

Задача 21

В однородном магнитном поле, индукция которого протон движется перпендикулярно вектору магнитной индукции В по окружности радиусом 5 м. Определите скорость протона.

Решение

Из уравнения, связывающего на основе второго закона Ньютона силу Лоренца, действующую на протон, с модулем центростремительного ускорения: . Откуда выражаем искомую скорость.

Задача 22

К одному концу лёгкой пружины жёсткостью k = 100 Н/м прикреплён массивный груз, лежащий на горизонтальной плоскости, другой конец пружины закреплён неподвижно (см. рисунок). Коэффициент трения груза по плоскости Груз смещают по горизонтали, растягивая пружину, затем отпускают с начальной скоростью, равной нулю. Груз движется в одном направлении и затем останавливается в положении, в котором пружина уже сжата. Максимальное растяжение пружины, при котором груз движется таким образом, равно d = 15 см. Найдите массу m груза.

Решение

1. Начальная энергия системы равна потенциальной энергии растянутой пружины: После того, как пружину отпустили, она остановится в положении, при котором она сжата на величину Тогда конечная энергия системы равна потенциальной энергии сжатой пружины:

Приращение полной энергии системы равно работе силы трения

где — модуль силы реакции опоры.

2. В момент, когда груз остановился, по второму закону Ньютона равнодействующая всех сил стала равна нулю. Пружина сжата, поэтому сила упругости пружины направлена вправо. Её уравновешивает сила трения покоя, которая направлена против возможного движения, причём эта сила максимальна, т. к. по условию начальное положение пружины соответствует максимальному растяжению пружины, при котором груз движется таким образом.

Запишем закон Ньютона для вертикальной и горизонтальной оси:

3. Подставим полученное выражение для в равенство из пункта 1:

После подстановки получим

Задача 23

Хорошо проводящая рамка площадью вращается в однородном магнитном поле с индукцией перпендикулярной оси вращения рамки, с частотой Скользящие контакты от рамки присоединены к цепи, состоящей из резистора сопротивлением к которому последовательно присоединены два параллельно соединенных резистора сопротивлениями и (см. рис.). Найти максимальную силу тока, текущего через резистор в процессе вращения рамки. Индуктивностью цепи можно пренебречь.

Решение

При вращении рамки в магнитном поле в ней возникает ЭДС индукции, равная, по закону электромагнитной индукции Фарадея,

(здесь — угловая частота вращения рамки).

В цепи из резисторов, присоединенной к рамке, под действием этой ЭДС возникает ток, равный, согласно закону Ома для полной цепи, где согласно формулам для сопротивления цепи, состоящей из последовательно и, параллельно соединенных резисторов,

Поскольку падение напряжения на параллельно соединенных резисторах и одинаково, по закону Ома для участка цепи причем в точке разветвления тока Из всех записанных уравнений следует, что

откуда искомая максимальная сила тока равна, очевидно,

Подставляя числовые данные и проверяя размерность, получаем:

Задача 24

На двух вертикальных лёгких проводах длиной l каждый подвешен в горизонтальном положении массивный проводящий стержень длиной L. Верхние концы проводов присоединены к обкладкам конденсатора ёмкостью С. Система находится в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией В (см. рисунок). Стержень отклоняют от положения равновесия параллельно самому себе на небольшое расстояние и отпускают с нулевой начальной скоростью. Найдите зависимость от времени t заряда q конденсатора, считая, что в начальный момент, при конденсатор был не заряжен. Трением, сопротивлением всех проводников и контактов между ними, а также силами взаимодействия токов в проводниках с магнитным полем пренебречь.

Решение

Согласно условию задачи, взаимодействие токов в проводниках с магнитным полем пренебрежимо мало. Поэтому после отпускания стержень будет совершать свободные колебания, как математический маятник, с круговой частотой по закону где x — текущее отклонение стержня от положения равновесия.

Поток вектора магнитной индукции через замкнутый контур, содержащий все проводники и конденсатор, равен

По закону электромагнитной индукции Фарадея при колебаниях стержня в данном контуре будет возникать ЭДС индукции, равная

Поскольку сопротивлением проводников мы также пренебрегаем, то по закону Ома для полной цепи эта ЭДС равняется напряжению между обкладками конденсатора: откуда

Задача 25

В однородном магнитном поле с индукцией протон движется перпендикулярно вектору индукции со скоростью Определите радиус траектории протона.

Задача 26

Ядро изотопа водорода — дейтерия — движется в однородном магнитном поле индукцией перпендикулярно вектору В индукции по окружности радиусом 10 м. Определите скорость ядра.

Задача 27

В однородном магнитном поле с индукцией B, направленной вертикально вниз, равномерно вращается в горизонтальной плоскости против часовой стрелки положительно заряженный шарик массой m, подвешенный на нити длиной l (конический маятник). Угол отклонения нити от вертикали равен скорость движения шарика равна v. Найдите заряд шарика q.

Решение

Задача 28

На непроводящей горизонтальной поверхности стола проводящая жёсткая рамка массой m из однородной тонкой проволоки, согнутая в виде квадрата ACDE со стороной (см. рисунок). Рамка находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен сторонам АЕ и CD и равен по модулю В. По рамке течёт ток в направлении, указанном стрелками (см. рисунок). При какой минимальной силе тока рамка начнет поворачиваться вокруг стороны CD?

Решение

Для того, чтобы рамка начала поворачиваться вокруг оси CD, вращательный момент сил, действующих на рамку и направленных вверх, должен быть не меньше суммарного момента сил, направленных вниз.

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера Если направление тока и магнитного поля параллельны, то сила Ампера не действует. В данном случае на сторону АЕ действует сила Ампера которая по правилу буравчика направлена вверх (на рисунке — на нас). На каждую из сторон действует сила тяжести т. к. масса всего квадрата равна

Запишем условие моментов: где и — плечи сил относительно оси CD.

Отсюда находим минимальную силу тока

Задача 29

Ион ускоряется в электрическом поле с разностью потенциалов кВ и попадает в однородное магнитное поле перпендикулярно к вектору его индукции (см. рисунок). Радиус траектории движения иона в магнитном поле м, модуль индукции магнитного поля равен 0,5 Тл. Определите отношение массы иона к его электрическому заряду Кинетической энергией иона при его вылете из источника пренебрегите.

Решение

Разность потенциалов сообщает иону кинетическую энергию

В магнитном поле, на движущийся ион действует сила Лоренца, которая сообщает ему центростремительное ускорение:

Приравнивая правые части полученных равенств, имеем

Задача 30

Горизонтальный проводящий стержень прямоугольного сечения поступательно движется с ускорением вверх по гладкой наклонной плоскости в вертикальном однородном магнитном поле (см. рисунок).

По стержню протекает ток I. Угол наклона плоскости Отношение массы стержня к его длине Модуль индукции магнитного поля Ускорение стержня Чему равна сила тока в стержне?

Решение

1) На рисунке показаны силы, действующие на стержень с током:

— сила тяжести направленная вертикально вниз;

— сила реакции опоры направленная перпендикулярно к наклонной плоскости;

— сила Ампера направленная горизонтально вправо, что вытекает из условия задачи.

2) Модуль силы Ампера

3) Систему отсчёта, связанную с наклонной плоскостью, считаем инерциальной. Для решения задачи достаточно записать второй закон Ньютона в проекциях на ось х (см. рисунок):

Отсюда находим

Задача 31

В зазоре между полюсами электромагнита вращается с угловой скоростью ω = 100 с^–1проволочная рамка в форме полуокружности радиусом r = 5 см, содержащая N = 20 витков провода. Ось вращения рамки проходит вдоль оси О рамки и находится вблизи края области с постоянным однородным магнитным полем с индукцией В = 1 Тл (см. рисунок), линии которого перпендикулярны плоскости рамки. Концы обмотки рамки замкнуты через скользящие контакты на резистор с сопротивлением R = 25 Ом. Пренебрегая сопротивлением рамки, найдите тепловую мощность, выделяющуюся в резисторе.

Решение

При вращении рамки в магнитном поле в ней возникает ЭДС индукции, равная по модулю

За малое время рамка поворачивается на угол и её площадь, находящаяся в магнитном, поле увеличивается на так что

Так происходит до тех пор, пока площадь рамки в поле увеличивается. После того как вся рамка окажется в поле, эта площадь начнёт уменьшаться с такой же скоростью, так что ЭДС поменяет знак, но сохранит своё значение.

Таким образом, согласно закону Ома для замкнутой цепи, в рамке всё время будет течь ток с одинаковым значением периодически изменяя своё направление на противоположное.

По закону Джоуля — Ленца тепловая мощность, выделяющаяся при этом процессе в резисторе, не зависит от направления тока и равняется

Задача 32

На шероховатой плоскости, наклонённой под углом к горизонту, находится однородный цилиндрический проводник массой от г и длиной см (см. рисунок). По проводнику пропускают ток в направлении «от нас», за плоскость рисунка, и вся система находится в однородном магнитном поле с индукцией направленной вертикально вниз. При какой силе тока цилиндр будет оставаться на месте, не скатываясь с плоскости и не накатываясь на неё?

РешениеНарисуем силы, действующие на проводник с током: силу тяжести направленную вертикально вниз, силу нормального давления перпендикулярную плоскости, и силу Ампера равную по модулю и направленную в данном случае, согласно правилу левой руки, горизонтально влево (см. рисунок). Заметим, что все эти три силы приложены таким образом, что они не создают моментов сил относительно оси цилиндра. Поэтому в равновесии сила сухого трения цилиндра о шероховатую наклонную плоскость децствительно должна равняться нулю — иначе он бы покатился.

Спроецируем эти силы на направление вдоль плоскости и на перпендикуляр к ней. Условия равновесия имеют вид

Из первого уравнения находим искомую величину силы тока при равновесии цилиндра: Подставляя это значение во второе уравнение, находим (хотя эту величину находить по условию не требовалось).

Задача 33

Проводник движется равноускоренно в однородном вертикальном магнитном поле. Направление скорости перпендикулярно проводнику. Длина проводника — 2 м. Индукция перпендикулярна проводнику и скорости его движения. Проводник перемещается на 3 м за некоторое время. При этом начальная скорость проводника равна нулю, а ускорение 5 м/с². Найдите индукцию магнитного поля, зная, что ЭДС индукции на концах проводника в конце движения равна 2 В.

Решение

При движении проводника в магнитном поле на электроны в проводнике действует сила Лоренца. Сила Лоренца равна Напряжённость поля внутри проводника можно рассчитать по формуле Напряжение на концах проводника равно Движение равноускоренное, поэтому путь, пройденный проводником рассчитывается по формуле откуда Следовательно, откуда

Задача 34

Решение

Выражение для модуля ЭДС индукции в случае однородного поля: где S — площадь фигуры;

Закон Ома: E = IR, где R — сопротивление контура; — ток в контуре за время Δt изменения магнитного поля.

Выражение для заряда, протекающего по цепи:

Задача 35

К конденсатору С1 через диод и катушку индуктивности L подключён конденсатор ёмкостью С2 = 2 мкФ. До замыкания ключа К конденсатор С1 был заряжен до напряжения U = 50 В, а конденсатор С2 не заряжен. После замыкания ключа система перешла в новое состояние равновесия, в котором напряжение на конденсаторе С2 оказалось равным U2 = 20 В. Какова ёмкость конденсатора С1? (Активное сопротивление цепи пренебрежимо мало.)

Решение

Энергия заряженного конденсатора С1 до замыкания ключа К:Заряд конденсатора С1:

q = C1U.

Суммарная энергия заряженных конденсаторов после замыкания ключа К:

Так как процесс зарядки конденсатора С2 происходит медленно, нет потерь энергии на излучение, а следовательно, после замыкания ключа К первоначальная энергия заряженного конденсатора С1 в новом состоянии равновесия распределяется между конденсаторами:

Wэ = Wэ1 + Wэ2.

Кроме того, выполняется закон сохранения заряда: q = q1 + q2 = C1U1 + C2U2. Объединяя соотношения, получаем систему уравнений

Решая эту систему, получаем

Задача 36

Математический маятник, грузик которого имеет массу m = 8 г, совершает малые колебания в поле силы тяжести с периодом T₁ = 0,7 с. Грузик зарядили и включили направленное вниз однородное вертикальное электрическое поле, модуль напряжённости которого равен E = 3 кВ/м. В результате этого период колебаний маятника стал равным T₂ = 0,5 с. Найдите заряд q грузика.

Решение

1. В первом случае период колебаний математического маятника равен где l — длина нити подвеса маятника.

2. Во втором случае период колебаний шарика в электрическом поле, направленном вниз, уменьшился, значит, сила натяжения нити подвеса увеличилась и заряд шарика — положительный.

3. При малых колебаниях математического маятника с грузиком массой m и с зарядом q в поле тяготения модуль F силы натяжения нити близок к mg + qE. Уравнение движения грузика в проекции на горизонтальную ось Х имеет вид: где — угол отклонения нити от вертикали, x — смещение грузика. Отсюда получаем уравнение гармонических колебаний: или где Период этих колебаний равен

4. Из последнего уравнения находим заряд шарика маятника:

мкКл.

Задача 37

По горизонтально расположенным шероховатым рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением могут скользить два одинаковых стержня массой и сопротивлением каждый. Расстояние между рельсами а коэффициент трения между стержнями и рельсами Рельсы со стержнями находятся в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией (см. рисунок). Под действием горизонтальной силы, действующей на первый стержень вдоль рельс, оба стержня движутся поступательно равномерно с разными скоростями. Какова скорость движения первого стержня относительно второго? Самоиндукцией контура пренебречь.

Решение

Задача 38

Два параллельных друг другу рельса, лежащих в горизонтальной плоскости, находятся в однородном магнитном поле, индукция B которого направлена вертикально вниз (см. рисунок, вид сверху). На рельсах находятся два одинаковых проводника. Левый проводник движется вправо со скоростью V, а правый — покоится. С какой скоростью v надо перемещать правый проводник направо, чтобы в три раза уменьшить силу Ампера, действующую на левый проводник? (Сопротивлением рельсов пренебречь.)

Решение

Источник

Тема 28.

Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

Вспоминай формулы по каждой теме

Решай новые задачи каждый день

Вдумчиво разбирай решения

ШКОЛКОВО.

Готовиться с нами — ЛЕГКО!

Подтемы раздела

электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)

28.01Электростатика

28.02Электрический ток. Закон Ома

28.03Конденсаторы

28.04Энергетический подход в электрических цепях

28.05Магнитное поле

28.06Электромагнитная индукция

28.07Колебательный контур. Переменный ток

28.08Нелинейные элементы

28.09Катушка индуктивности

28.10Метод потенциалов. Правила Кирхгофа

Решаем задачи

Показать ответ и решение

1) На частицу в магнитном поле действует сила Лоренца , которая создаёт центростремительное
ускорение v2
a = --,
R По второму закону Ньютона:

⃗
F л = m ⃗a.

В проекции, на ось, направленную в центр кривизны траектории:

2
mv---= qvB ⇒ R = mv--= -V--= 10 см,
R qB γB

2) Искомый угол на рисунке обозначен .

Найдем косинус этого угла:

тогда
3) При абсолютно упругом ударе угол падения на поверхность будет равен углу отражения (см. рис.).
Найдем расстояние между ближайшими ударами: √ --
AN = ON ⋅ sin α = R sin α = 5 3 см. А время между
этими ударами равно движению от точки до точки по дуге окружности:

При этом количество дуг M N равно:

√ --
l 30 3 см
n = ---- = --√------= 6.
AN 5 3 см

На каждую нечётную дугу частица будет сталкиваться со стеной, а на каждую четную
оказываться в наибольшем отдалении от стены с направлением скорости, совпадающем с
начальной. Так как дуг получилось 6, то частица вылетит в том же направлении, что и
влетела.
Тогда искомое время движения:

t = nt = 4π--= 1256 с
MN γB

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: определено направление силы
Лоренца и записана формула силы Лоренца, второй закон Ньютона, формула центростремительного
ускорения. Сказано какой именно угол требуется найти, описан абсолютно упругий удар, описано
движение частицы, записана формула расчета времени движения)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в
условии задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин,
используемых при написании физических законов.(Введены обозначения для величин не входящих в
КИМы)

III) Проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие
к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными
вычислениями).

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Верно записаны все положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые
преобразования, но имеются один или несколько из следующих недостатков:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не
отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).

При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены
ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Записаны только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых
необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их
использованием, направленных на решение задачи.

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решении задачи (или утверждение,
лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися
формулами, направленные на решение задачи.

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в
основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися
формулами, направленные на решение задачи.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Показать ответ и решение

Сделаем рисунок с изображением сил, действующих на проводник:

Запишем второй закон Ньютона:

где – сила Ампера (её направление определили по правилу левой руки), – масса проводника,
– сила упругости(их две, так как пружины две), – ускорение тела.
Спроецируем второй закон Ньютона на оси и , с учётом покоя тела ( a = 0 ).

Сила упругости равна

где – жесткость пружины, – удлинение.
Сила Ампера равна

где – длина проводника.
Масса проводника равна , где – плотность материала. Тогда

Отсюда

IB 10 А ⋅ 0,1 Тл
tgα = ---- = ------------3-------------------------= 1
ρSg 8 ⋅ 103 кг/м ⋅ 1,25 ⋅ 10− 5 м2 ⋅ 10 Н/ кг

То есть угол

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: записан второй закон
Ньютона в векторной форме и в проекции на выбранные координатные оси, определено
направление силы Ампера, записана формула силы Ампера, записана формула силы упругости
)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в
условии задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин,
используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в
КИМы)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Показать ответ и решение

На стержень действуют сила тяжести , сила Ампера и сила реакция опоры . Изобразим эти
силы на рисунке

По второму закону Ньютона:

Спроецируем на ось

Сила Ампера находится по формуле:

где – угол между направлением движения тока и вектором магнитной индукции.
Тогда

Отсюда искомая величина

m IB cos α 4 ⋅ 0,2 ⋅ cos30 ∘
--= -----------= ----------------∘ ≈ 0,1 кг/м
L a + gsin α 1, 9 + 10 ⋅ sin30

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: второй закон Ньютона для
стержня в векторной форме и в проекции на выбранную ось, выражение для силы Ампера (в
соответствии с кодификатором), обосновано равенство )

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ион ускоряется в электрическом поле с разностью потенциалов = 10 кВ и попадает в однородное
магнитное поле перпендикулярно к вектору его индукции (см. рис.). Радиус траектории движения
иона в магнитном поле = 0,2 м, модуль индукции магнитного поля равен 0,5 Тл. Определите
отношение массы иона к его электрическому заряду q
--
m . Кинетической энергией иона при его вылете из
источника пренебрегите.

Досрочная волна 2013

Показать ответ и решение

Кинетическая энергия иона при входе в магнитное поле

mv2--
Ek = 2 ,

а работа электростатического поля

A = qU,

где m, v и – соответственно масса, скорость и заряд иона.
Запишем закон сохранения энергии:

2
E = A mv---= qU, (1)
k 2

В магнитном поле на ион действует сила Лоренца, перпендикулярная скорости иона и вектору
магнитной индукции:

придающая иону центростремительное ускорение :

mv2
a = ----.
R

По второму закону Ньютона получаем:

2
Fl = ma qvB = ma = mv--- (2)
R

Выразим из (1) и подставим в (2)

∘ -----
2qU- q- -2U--- 6
v = m ⇒ m = B2R2 = 2 ⋅ 10 К л/к г.

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: записана формула
кинетической энергии, записана формула работы электростатического поля, записан закон сохранения
энергии, записана формула силы Лоренца, формула центростремительного ускорения, второй закон
Ньютона)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии
задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при
написании физических законов.

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение,
лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися
формулами, направленные на решение задачи.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Показать ответ и решение

На стороны рамки действует сила Ампера. Сила Ампера равна

где – сила тока через проводник, – индукция магнитного поля, – длина проводника,
– угол между направлением вектора индукции магнитного поля ⃗
B и направлением
тока.
Так как ток протекает по горизонтальным сторонам и рамки параллельно вектору магнитной
индукции ( φ = 0 ), то на горизонтальные стороны не действует сила Ампера. Определим ее направление
по правилу Левой руки.

Определим силы Ампера, действующие на стороны рамки:
, ;
, .
Также на рамку действует сила реакции опоры на сторону и сила тяжести , направленная
вниз (см. рис.) она приложена в геометрическом центре фигуры.
Суммарный момент этих сил относительно оси :

h h
MA = FA1 ⋅ h − FA2 ⋅ 0 − mg-+ N ⋅ 0 = IaB ⋅ h − mg -.
2 2

Для того чтобы рамка начала поворачиваться вокруг оси CD, вращательный момент сил,
действующих на рамку и направленных вверх, должен быть не меньше суммарного момента сил,
направленных вниз.

h- h- 2IaB--
IaB ⋅ h − mg 2 ≥ 0 ⇔ IaB ⋅ h ≥ mg 2 ⇒ m ≤ g

Значит, начнет переворачиваться при 2IaB--
m = g

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: обосновано направление сил
Ампера, действующих на стороны рамки по правилу левой руки, записана формула, по которой можно
расчитать силу Ампера, действующую на сторону рамки, записана формула момента силы, правило
моментов)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии
задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при
написании физических законов.

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит проводящая жесткая рамка из однородной
тонкой проволоки, согнутой в виде равностороннего треугольника АС со стороной, равной (см. рис.).
Рамка, по которой течет ток , находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор
индукции которого перпендикулярен стороне СD. Каким должен быть модуль индукции
магнитного поля, чтобы рамка начала поворачиваться вокруг стороны СD, если масса рамки
?

Сборник задач «1000 задач»

Показать ответ и решение

На стороны рамки действует сила Ампера. Определим ее направление по правилу Левой
руки.

Сила Ампера равна

где – сила тока через проводник, – индукция магнитного поля, – длина проводника, –
угол между направлением вектора индукции магнитного поля и направлением тока. Определим
значения сил Ампера, действующих на стороны.
На сторону : F = IaB
1 .
На сторону : , .
На сторону : 1
F3 = IaB sin (π − α) = 2IaB .
Также на рамку действует сила реакции опоры на сторону и сила тяжести , направленная
вниз (см. рис.) она приложена в геометрическом центре фигуры, то есть на пересечении медиан
треугольника.

h h h
F2--+ F3--− F1 ⋅ 0 + N ⋅ 0 − mg- ≥ 0
2 2 3

Моменты сил и равны нулю, так как их плечи равны нулю (на рисунке ).
Тогда

IaB h mgh 2mg
2-------≥ -----⇒ B ≥ -----
2 2 3 3aI

Критерии оценки

3 балла ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо
для решения задачи выбранным способом ( в данном случае: по правилу левой руки определено
направление сил Ампера, формула силы Ампера, правило моментов. Отдельно записана формула
момента силы)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в
условии задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин,
используемых при написании физических законов. (Введены обозначения для величин, не входящих в
КИМ)

III) Представлены математические образования, приводящие к верному ответу (в данном случае
последовательное выражение величин с пояснением действий).

IV) Получен верный ответ.

2 балла ставится если:

I) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение, которые не отделены от решения и не
зачёркнуты.

II) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в
математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. (Получение
конечной формулы сразу, без последовательного, логического вывода. Пропуск преобразований в
формулах.)

III) Отсутствуют описания вновь вводимых в решение буквенных обозначений физических величин.

IV) Ответ получен неверный или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательно указываются единицы
измерений.)

1 балл ставится если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Показать ответ и решение

1.Сделаем рисунок с расставленными силами

2. Запишем второй закон Ньютона на оси и

(
{
x : qvB + N sin α = ma
(
y : mg − N cosα = 0,

где v2
a = ---
R – центростремительное ускорение. Направление силы Лоренца определили по правлу левой
руки Радиус траектории равен . Из второго уравнения выразим силу натяжения нити и
подставим в первое

N = -mg--
cosα

2
qvB + mgtg α = -mv---
lsin α

Откуда отношение заряда к массе

( )
( ) 10 Н/ кг ⋅√1--
q- 1- ---v-- gtgα- --1--| --1,6-м/с-- ------------3|
m = B lsin α − v = 2 Тл |( 0,8 м ⋅ 0, 5 − 1,6 м/с |) ≈ 0, 2

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии
задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при
написании физических законов.

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Квадратная рамка со стороной 10 см подключена к источнику постоянного тока серединами своих
сторон так, как показано на рисунке. На участке АС течёт ток I = 2 А. Сопротивление всех сторон
рамки одинаково. Суммарная сила Ампера, которая будет действовать на рамку, равна 80 мН. Найти
вектор индукции магнитного поля, который направлен перпендикулярно плоскости рамки, как
показано на рисунке. Сделайте рисунок, на котором укажите силы, действующие на рамку.

Досрочная волна 2019

Показать ответ и решение

Сопротивление верхней и нижней частей рамок равны, поэтому ток в них одинаков и равен половине
тока на участке AC. Для того чтобы найти направление сил Ампера, воспользуемся правилом левой
руки. Изобразим все токи и действующие на рамку силы Ампера, токи изображены чёрным цветом,
силы Ампера — красным (см. рис.).

Силы Ампера, действующие на боковые части рамки, компенсируются. На верхнюю часть рамки
действует сила

I
FA1 = BI1l = --Bl
2

На нижнюю:

I
FA2 = BI2l = --Bl
2

Равнодействующая всех сил равна сумме этих двух сил Ампера:

F = BIl
A

откуда

F 80 ⋅ 10− 3 Н
B = --A = ----------- = 0,4 Т л
Il 2 А ⋅ 0,1 м

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: обосновано направление сил
Ампера, действующих на стороны рамки по правилу левой руки, записана формула, по которой
можно расчитать силу Ампера, действующую на сторону рамки и сказано как находится
равнодействующая)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии
задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при
написании физических законов.

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Показать ответ и решение

1) При подключении контура к источнику напряжения по его сторонам и диагонали потекут токи
, I
2 и I
3 (см. рисунок). Проводники KNM, KLM и KM соединены параллельно, следовательно,
сопротивления соответствующих проводников.

I = I = -ξ-,
1 3 R1

ξ
I2 = ---,
R2

где l1 + l2
R1 = ρ ------
S , l
R2 = ρ --
S , ∘ -------
l = KM = l21 + l22 – сопротивления соответствующих
проводников.
2) Со стороны магнитного поля на проводники и N M , перпендикулярные индукции магнитного
поля, а также на диагональ действуют силы Ампера: и . По
правилу левой руки силы Ампера параллельны друг другу и направлены к наблюдателю,
на проводники и M L сила Ампера не действует. Таким образом, результирующая
сила

Выполняя преобразования, получим

bξSl1 B ξSl1
F1 = --------- F2 = -∘--2----2-
ρ(l1 + l2) ρ l1 + l2

В итоге

( )
bξSl1 B ξSl1 B ξSl1 2 1
F = 2 ---------+ -∘--2---2-= ------ ------ + ∘--2----2-
ρ(l1 + l2) ρ l1 + l2 ρ l1 + l2 l1 + l2

Подставим числа из условия

( )
0,1-Тл-⋅ 1,4-В-⋅ 0,-2 ⋅ 10-−6 м2-⋅ 0,-2 м---2-------- ---------1-----------
F = 1, 7 ⋅ 10 −8 О м ⋅ 0,2 м + 0,15 м + ∘ ---2--2-------2--2- = 3, 2 Н
0,2 м + 0,15 м

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: закон Ома для участка цепи,
формула сопротивления прямолинейного проводника, сказано как протекает ток в электрической
цепи, определено направление сил Ампера по правилу левой руки, действующих на рамку, записана
формула силы Ампера, вычислена равнодействующая сила)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Источник

Подборка тренировочных вариантов ЕГЭ 2023 по физике для 11 класса с ответами из различных источников.

Соответствуют демоверсии ЕГЭ 2023 по физике

→ варианты прошлого года

Тренировочные варианты ЕГЭ 2023 по физике

ЕГЭ 100 баллов (с ответами)
Вариант 1	скачать
Вариант 2	скачать
Вариант 3	скачать
Вариант 4	скачать
Вариант 5	скачать
Вариант 6	скачать
vk.com/shkolkovo_fiz
Вариант 1	ответы
Вариант 2	разбор
Вариант 3	ответы
easy-physic.ru
Вариант 110	ответы	разбор
Вариант 111	ответы	разбор
Вариант 112	ответы	разбор
Вариант 113	ответы	разбор
Вариант 114	ответы	разбор
Вариант 115	ответы	разбор
Вариант 116	ответы	разбор

Примеры заданий:

1. Цилиндрический сосуд разделён лёгким подвижным теплоизолирующим поршнем на две части. В одной части сосуда находится аргон, в другой – неон. Концентрация молекул газов одинакова. Определите отношение средней кинетической энергии теплового движения молекул аргона к средней кинетической энергии теплового движения молекул неона, когда поршень находится в равновесии.

2. Газ получил количество теплоты, равное 300 Дж, при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 100 Дж. Масса газа не менялась. Какую работу совершил газ в этом процессе?

3. Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите цифры, под которыми они указаны.

1) При увеличении длины нити математического маятника период его колебаний уменьшается.
2) Явление диффузии протекает в твёрдых телах значительно медленнее, чем в жидкостях.
3) Сила Лоренца отклоняет положительно и отрицательно заряженные частицы, влетающие под углом к линиям индукции однородного магнитного поля, в противоположные стороны.
4) Дифракция рентгеновских лучей невозможна.
5) В процессе фотоэффекта с поверхности вещества под действием падающего света вылетают электроны.

4. В запаянной с одного конца трубке находится влажный воздух, отделённый от атмосферы столбиком ртути длиной l = 76 мм. Когда трубка лежит горизонтально, относительная влажность воздуха ϕ1 в ней равна 80%. Какой станет относительная влажность этого воздуха ϕ2 , если трубку поставить вертикально, открытым концом вниз? Атмосферное давление равно 760 мм рт. ст. Температуру считать постоянно

5. Предмет расположен на главной оптической оси тонкой собирающей линзы. Оптическая сила линзы D = 5 дптр. Изображение предмета действительное, увеличение (отношение высоты изображения предмета к высоте самого предмета) k = 2. Найдите расстояние между предметом и его изображением.

Связанные страницы:

Источник