Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий
Версия для печати и копирования в MS Word
1
Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле так, что направление вектора магнитной индукции B перпендикулярно проводнику. Если силу тока уменьшить в 2 раза, а индукцию магнитного поля увеличить в 4 раза, то действующая на проводник сила Ампера
1) увеличится в 2 раза
2) уменьшится в 4 раза
3) не изменится
4) уменьшится в 2 раза
2
Протон p, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет скорость 
перпендикулярно вектору индукции B магнитного поля, направленному вертикально. Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F?
1) от наблюдателя
2) к наблюдателю
3) горизонтально вправо
4) вертикально вниз
3
Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции B. Как изменится сила Ампера, действующая на проводник, если его длину увеличить в 2 раза, а силу тока в проводнике уменьшить в 4 раза?
1) не изменится
2) уменьшится в 4 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 2 раза
4
Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1−2, 2−3, 3−4, 4−1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле. Вектор магнитной индукции В направлен горизонтально вправо (см. рис., вид сверху). Куда направлена вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 1−2?
1) горизонтально влево 
2) горизонтально вправо 
3) перпендикулярно плоскости рисунка вниз 
4) перпендикулярно плоскости рисунка вверх 
5
Протон p влетает по горизонтали со скоростью υ в вертикальное магнитное поле индукцией B между полюсами электромагнита (см. рис.). Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F?
1) вертикально вниз 
2) вертикально вверх 
3) горизонтально к нам
4) горизонтально от нас
Пройти тестирование по этим заданиям
Электрическое поле, магнитное поле. Принцип суперпозиции электрических полей, магнитное поле проводника с током, сила Ампера, сила Лоренца, правило Ленца
В. З. Шапиро
В задании 13 проверяются знания по теме «Электродинамика». Это задание относится к базовому уровню проверки знаний. Задачи носят качественный характер, в которых ответ необходимо записать словом (словами).
1. На рисунке показаны сечения двух параллельных длинных прямых проводников и направления токов в них.
Сила тока I1 в первом проводнике больше силы тока I2 во втором. Куда направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор индукции магнитного поля этих проводников в точке А, расположенной точно посередине между проводниками? Ответ запишите словом (словами).
Ответ: ______________ _____________.
Необходимая теория: Магнитное поле. Линии
Согласно правилу буравчика, определим направление силовых линий магнитного поля, которое создано каждым током.
Вектор магнитной индукции направлен по касательной к силовой линии магнитного поля в данной точке (см. рис.)
Сложение двух векторов 
и 
даст результирующий вектор, который направлен вертикально вверх, так как магнитное поле тока I1 сильнее магнитного поля тока I2. Соответственно, вектор больше по модулю вектора 
Ответ: вверх.
Секрет решения. В подобных задачах, если нет специальных оговорок, рисунок в условии задается в вертикальной плоскости. Можно представить, что он расположен также, как монитор компьютера (строго вертикально). Ответ необходимо давать именно относительно вертикальной плоскости.
Направление магнитных линий вокруг проводника с током лучше определять по правилу буравчика. Безусловно, можно воспользоваться и правилом правой руки, но только в том случае, если существует четкое разграничение в применении правил правой и левой руки.
2. Заряд + q > 0 находится на равном расстоянии от неподвижных точечных зарядов + Q > 0 и – Q, расположенных на концах тонкой стеклянной палочки (см. рисунок). Куда направлено (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) ускорение заряда + q в этот момент времени, если на него действуют только заряды + Q и – Q? Ответ запишите словом (словами).
Ответ: _________________________ .
Необходимая теория: Электрический заряд
Результат взаимодействия электрических зарядов зависит от знака самих зарядов. Так как одноименные заряды отталкиваются, а разноименные –притягиваются, то на заряд +q будут действовать силы F1 и F2 (см.рис.) Модули этих сил равны на основании закона Кулона.
Векторное сложение указанных сил дает равнодействующую силу, направленную вправо.
Ответ: вправо.
Секрет решения. Решение задач по электростатике по темам «Закон Кулона», «Напряженность электростатического поля», «Принцип суперпозиции полей» в обязательном порядке требует построения точных чертежей. Во многом верный результат решения основывается на применении геометрических законов. В обязательном порядке необходимо четко владеть основными геометрическими понятиями, такими как: теорема Пифагора, теорема косинусов, соотношения в прямоугольном треугольнике.
3. Электрическая цепь, состоящая из трёх прямолинейных горизонтальных проводников (2–3, 3–4, 4–1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, у которого вектор магнитной индукции направлен так, как показано на рисунке. Куда направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 4–1? Ответ запишите словом (словами).
Ответ: _____________________ .
Необходимая теория: Магнитное поле. Силы
За направление электрического тока принято считать направление движения положительно заряженных частиц. Если же ток обусловлен движением отрицательно заряженных частиц, то за его направление берут направление, противоположенное их движению. При наличии в электрической цепи источника тока принято говорить, что ток течет от «плюса» к «минусу». В данной схеме ток течет против часовой стрелки.
Применяя для данного рисунка правило левой руки, учитывая направление тока и направление вектора магнитной индукции, можно определить, что сила Ампера направлена вправо.
Ответ: вправо.
Секрет решения. Правило левой руки запоминается достаточно легко. Для этого надо взять несколько задач с рисунками и на практике отработать эту закономерность. В данной задаче надо учесть, что, согласно условию, все проводники расположены в горизонтальной плоскости. В противном случае ответ будет неправильным.
Приведем примеры задач на определение направления силы Ампера при помощи правила левой руки.
Так как в задачах нет никаких оговорок, то все рисунки считаются расположенными в вертикальной плоскости.
Рис. А – сила Ампера направлена вверх.
Рис. Б – сила Ампера направлена вправо.
Рис. В – сила Ампера направлена от наблюдателя.
Рис. Г – сила Ампера направлена влево.
Спасибо за то, что пользуйтесь нашими материалами.
Информация на странице «Задание 13 ЕГЭ по физике» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.
Публикация обновлена:
09.03.2023
Правило левой руки .
Если вектор магнитной индукции входит в ладонь, а четыре пальца сонаправлены с направлением тока, то
отогнутый на (90^0) большой палец покажет направление силы Ампера, действующей на проводник
Знак ( bigotimes ) означает, что вектор магнитной индукции ( vec{B} ) направлен от нас, то есть входит в ладонь
(F_А ) — Сила Ампера
(I ) — Сила тока
Задача 1. (Правило левой руки)
Укажите направление силы Ампера.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Задача 2. (Правило левой руки)
Укажите направление силы Ампера.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Задача 3. (Правило левой руки)
Укажите направление силы Ампера.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Задача 4. (Правило левой руки)
Укажите направление силы Ампера.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Задача 5. (Правило левой руки)
Укажите направление силы Ампера.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Задача 6. (Правило левой руки)
Укажите направление силы Ампера.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
1. Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле так, что направление вектора магнитной индукции B перпендикулярно проводнику. Если силу тока уменьшить в 2 раза, а индукцию магнитного поля увеличить в 4 раза, то действующая на проводник сила Ампера
1) увеличится в 2 раза
2) уменьшится в 4 раза
3) не изменится
4) уменьшится в 2 раза
2. Протон p, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет скорость 
перпендикулярно вектору индукции B магнитного поля, направленному вертикально. Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F?
1) от наблюдателя
2) к наблюдателю
3) горизонтально вправо
4) вертикально вниз
3. Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции B. Как изменится сила Ампера, действующая на проводник, если его длину увеличить в 2 раза, а силу тока в проводнике уменьшить в 4 раза?
1) не изменится
2) уменьшится в 4 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 2 раза
4. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1−2, 2−3, 3−4, 4−1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле. Вектор магнитной индукции В направлен горизонтально вправо (см. рисунок, вид сверху). Куда направлена вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 1−2?
1) горизонтально влево 
2) горизонтально вправо 
3) перпендикулярно плоскости рисунка вниз 
4) перпендикулярно плоскости рисунка вверх 
5
. Протон p влетает по горизонтали со скоростью v в вертикальное магнитное поле индукцией B между полюсами электромагнита (см. рисунок). Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F?
1) вертикально вниз 
2) вертикально вверх 
3) горизонтально к нам
4) горизонтально от нас
6. Какое явление наблюдалось в опыте Эрстеда?
1) взаимодействие двух параллельных проводников с током
2) взаимодействие двух магнитных стрелок
3) поворот магнитной стрелки вблизи проводника при пропускании через него тока
4) возникновение электрического тока в катушке при вдвигании в нее магнита
7. Как направлена сила Ампера, действующая на проводник № 1 (см. рисунок), если все три проводника тонкие, лежат в одной плоскости, параллельны друг другу и расстояния между соседними проводниками одинаково? (I — сила тока.)
1) к нам
2) от нас
3) вверх
4) вниз
8. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле в плоскости линий магнитной индукции (см. рисунок). Направление тока в рамке показано стрелками. Как направлена сила, действующая на сторону bc рамки со стороны внешнего магнитного поля 
?
1) перпендикулярно плоскости чертежа, от нас
2) вдоль направления линий магнитной индукции
3) сила равна нулю
4) перпендикулярно плоскости чертежа, к нам
9. В некоторый момент времени скорость 
электрона 
движущегося в магнитном поле, направлена вдоль оси х (см. рисунок). Как направлен вектор магнитной индукции 
если в этот момент сила Лоренца, действующая на электрон, направлена вдоль оси у?
1) из плоскости чертежа от нас
2) в отрицательном направлении оси х
3) в положительном направлении оси х
4) из плоскости чертежа к нам
10. На рисунке изображены направления движения трех электронов в однородном магнитном поле. На какой из электронов не действует сила со стороны магнитного поля?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 1 и 2
11. Заряженная частица движется по окружности в однородном магнитном поле. Как изменится частота обращения частицы, если уменьшить ее кинетическую энергию в 2 раза?
1) уменьшится в 2 раза
2) уменьшится в раз
3) не изменится
4) увеличится в раз
12. Альфа-частица влетает в однородное магнитное поле со скоростью Укажите правильную траекторию альфа-частицы в магнитном поле. Силой тяжести пренебречь.
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
1 3. Нейтрон влетает в однородное магнитное поле со скоростью Укажите правильную траекторию нейтрона в магнитном поле. Силой тяжести пренебречь.
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
14. В каком направлении нужно двигать в однородном магнитном поле точечный заряд
для того, чтобы действующая на него сила Лоренца при одинаковой по модулю скорости этого движения была максимальной?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
15. Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 5 Тл со скоростью 1 км/с, направленной под некоторым углом к силовым линиям магнитного поля. Найдите все возможные значения модуля силы Лоренца, действующей на электрон.
Справочные данные: элементарный электрический заряд
1)
2) от 0 до
3) от 0 до
4) Модуль силы может принимать любое значение
16. Положительно заряженная частица движется в однородном магнитном поле со скоростью направленной перпендикулярно вектору магнитной индукции (см. рисунок). Как направлена сила Лоренца, действующая на частицу?
1) к нам
2) от нас
3) вдоль вектора
4) вдоль вектора
17. Прямоугольная рамка расположена в плоскости чертежа и насажена на лежащую в её плоскости ось как показано на рисунке. По рамке течёт постоянный электрический ток
Рамка находится в постоянном однородном магнитном поле
направленном так, как показано на рисунке. Действующие на рамку силы Ампера стремятся
1) повернуть рамку вокруг оси
2) растянуть рамку
3) сжать рамку
4) одновременно сжать рамку и повернуть её вокруг оси
18. Электрон, двигаясь со скоростью направленной вдоль оси
влетает в область однородного магнитного поля с индукцией
лежащей в горизонтальной плоскости
(на рисунке эта плоскость показана тонировкой). Правильное направление силы Лоренца, действующей на электрон, изображено вектором под номером
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
1 9. Электрон, двигаясь со скоростью лежащей в горизонтальной плоскости XY (на рисунке эта плоскость показана тонировкой), влетает в область однородного магнитного поля с индукцией
направленной вдоль оси Правильное направление силы Лоренца, действующей на электрон, изображено вектором под номером
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
20. Электрон имеет скорость
направленную горизонтально вдоль прямого длинного проводника с током I (см. рисунок). Куда направлена действующая на электрон сила Лоренца
?
1) вертикально вниз в плоскости рисунка ↓
2) вертикально вверх в плоскости рисунка ↑
3) перпендикулярно плоскости рисунка к нам
4) горизонтально вправо в плоскости рисунка →
Во многих задачах, связанных с расчётами электрических величин, важно знать направление линий магнитной индукции относительно электрического тока и наоборот. Сложные расчёты параметров магнитных полей в различных системах также невозможно выполнить без учёта направления векторов.
Для определения ориентации сил и полей на практике часто используют мнемонические правила, одним из которых является правило буравчика, с успехом применяемое в электротехнике.
Определение
В узком понимании, правило буравчика – это мнемонический алгоритм, применяемый для определения пространственного направления магнитной индукции, в зависимости от ориентации электрического тока, возбуждающего магнитное поле.
Данное правило можно сформулировать следующим образом: Если острие буравчика (штопора, винта) направить вдоль вектора тока, то ориентация линий магнитной индукции совпадёт с направлением, в сторону которого вращается ручка буравчика в традиционном исполнении этого инструмента (с правым винтом) [ 1 ] (рис. 1.)
На рисунке 1 показана схема для простейшего случая: по прямому участку проводника, в сторону от наблюдателя протекает электрический ток (стрелка синего цвета). Условный штопор направлен своим острым концом по вдоль линии по направлению тока. Если представить поступательное движение буравчика вдоль проводника, то направление линий, описываемых рукояткой штопора, совпадут с ориентацией магнитных линий электрического поля.
Главное правило
Рассмотренный нами пример является частным случаем алгоритма буравчика. Существует несколько вариантов формулировок правила, применяемых в различных ситуациях.
Общая, или главная формулировка, позволяет распространить данное правило на все случаи. Это вариант мнемонического правила, используемый для определения ориентации результирующей векторного произведения, называемого аксиальным вектором, а также для выбора связанного с этими векторами правого базиса (трёхмерной системы координат), что позволяет определить знак аксиального вектора.
Примечание: правый базис – условное соглашение, согласно которому выбирается декартовая система координат (положительный базис). Иногда полезно пользоваться зеркальным отражением декартовой системы (левый или отрицательный базис).
Главное правило позволяет определить направление в
пространстве аксиальных векторов, важных для вычислений:
- угловой скорости;
- параметров индукционного тока;
- магнитной индукции.
Хотя
ориентация аксиального вектора является условной, она важна для расчётов: придерживаясь
принятого алгоритма выбора, легче производить вычисления, без риска перепутать
знаки.
Во многих случаях применяют специальные формулировки, хорошо описывающие частные случаи в конкретной ситуации.
Правило правой руки
В электротехнике очень часто применяют интерпретацию буравчика для правой руки.
Действия можно сформулировать так: «Если отведённый в сторону большой палец правой руки расположить вдоль проводника так, чтобы он совпал с направлением электрического тока, то остальные пальцы будут указывать направление образованных электрическим полем магнитных силовых линий. (см. схему на рис. 2).
Сформулированные выше алгоритмы применяются и для соленоидов. Но разница в том, что в случае с соленоидом, рукоятку буравчика вращают так, чтобы это движение совпадало с направлением токов в витках, а продвижение винта буравчика указывает на ориентацию вектора магнитных линий в соленоиде.
При использовании правой руки, пальцами охватывают (условно) катушку так, чтобы направление тока в витках совпадало с пространственным расположением пальцев. Тогда большой палец укажет на ориентацию вектора электромагнитных линий внутри катушки. На рисунке 3 изображены схемы, объясняющие алгоритмы определения направлений векторов для соленоидов.
Не трудно догадаться, что данные правила можно применять с целью определения направления тока. Например, если с помощью магнитной стрелки определить устремление линий магнитной индукции, то путём применения правила буравчика (как вариант его формулировки для правой руки), легко определяется, в какую сторону течёт ток.
Специальные правила
Рассмотрим варианты главного правила буравчика для частных случаев. Применение таких правил часто упрощает процесс вычислений.
Для векторного произведения
Расположите векторы так, чтобы их начальные точки совпадали. Для этой ситуации правило буравчика звучит так:
Если один из векторов сомножителей вращать кратчайшим способом до совпадения направлений со вторым вектором, то буравчик, вращающийся подобным образом, будет завинчиваться в сторону, куда указывает векторное произведение.
По циферблату часов
При расположении векторов способом совпадения их начальных точек можно определить направление вектора-произведения с помощью часовой стрелки. Для этого необходимо мысленно двигать кратчайшим путём один из векторов-сомножителей в сторону другого вектора. Тогда, если смотреть со стороны вращения этого вектора по часовой стрелке, то аксиальный вектор будет направлен вглубь циферблата.
Правила правой руки, для произведения векторов
Существует два варианта правила.
Первый вариант:
Если согнутые пальцы правой руки направить в сторону кратчайшего пути для совмещения вектора-сомножителя с другим сомножителем (векторы выходят из одной точки), то отведенный в сторону большой палец укажет направление аксиального вектора.
Второй вариант:
Если правую ладонь расположить таким образом, чтобы получилось совпадение большого пальца с первым вектором-сомножителем, а указательного – со вторым, то отведённый в сторону средний палец совпадёт с направлением вектора произведения.
Для базисов
Перечисленные выше правила применяются также для базисов.
Например, правило буравчика для правого базиса можно записать так:
При вращении ручки буравчика и векторов таким образом, чтобы первый базисный вектор по кратчайшему пути стремился ко второму, то штопор будет завинчиваться в сторону третьего базисного вектора.
Указанные правила универсальны. Их можно переписать для механики с целью определения векторов:
- механического вращения (определение угловой скорости);
- момента приложенных сил;
- момента импульса.
Правила буравчика применяются также для уравнений Максвелла, что усиливает их универсальность.
Правило левой руки
В
электротехнике довольно часто возникают вопросы, связанные с определением силы
Ампера. Для решения задач подобного рода применяется алгоритм, называемый правилом
левой руки (иллюстрация на рис. 4) – мнемоническое правило, описывающее способ
определения направленности Амперовой силы, выталкивающей точечный заряд либо проводник,
по которому протекает электроток.
Алгоритм применения левой руки состоит в следующем: если левую ладонь будут перпендикулярно пронизывать силовые линии, а пальцы расположатся по направлению тока, то действующие на проводник силы будут устремляться в сторону, куда указывает оттопыренный большой палец.
Интерпретация для точечного заряда
Заметим, что сформулированное правило справедливо для решения задач по определению ориентации силы Лоренца. Перефразируем правило: если ладонь левой руки поместить в магнитное поле таким образом, чтобы линии индукции перпендикулярно входили в неё, а выпрямленные пальцы направить в сторону движения положительного заряда, тонаправление вектора силы Лоренца совпадёт с отставленным на 90º большим пальцем.
Визуальная интерпретация правила левой руки представлена на рисунке 5. Обратите внимание на то, что алгоритм действий для определения сил Ампера и Лоренца практически одинаков.
Примечание: В случае с отрицательным зарядом вытянутые пальцы направляют в сторону, противоположную движению частицы.
Полезные сведения и советы
- Общепринято считать, что направление тока указывает в сторону от плюса к минусу. На самом деле, в проводнике упорядоченное перемещение электронов направлено от негативного полюса к позитивному. Поэтому, если бы перед вами стояла задача вычисления силы Лоренца для отдельного электрона в проводнике, следовало бы учитывать данное обстоятельство.
- По умолчанию мы рассматриваем винт (буравчик, штопор) с правой резьбой. Однако не следует забывать о существовании винтов с левой резьбой.
- При использовании правила часовой стрелки мы принимаем условие о том, что стрелки совершают движение слева направо. Известно, что в бывшем СССР производились часы с обратным ходом часового механизма. Возможно, такие модели существуют до сегодняшнего дня.
Советы: если вам необходимо определить пространственное расположение момента силы, под действием которой происходит вращение некоего тела – вращайте винт в ту же сторону. Условное врезание винта укажет на ориентацию вектора момента силы. Скорость вращения тела не влияет на направление вектора.
Полезно знать, что при вращении буравчика по ходу вращения тела, траектория его ввинчивания совпадёт с направлением угловой скорости.