Рис. 25 Рис. 26
Рис. 27 Рис. 28
Рис. 29 Рис. 30
Рис. 31 Рис. 32
Рис. 33 Рис. 34
По двум бесконечно длинным, прямым параллельным проводникам текут одинаковые токи I = 60 A. Определить магнитную индукцию в точке А (рис. 33), равноудаленной от проводников на расстояние d = 10 см. Угол=/3.
Бесконечно длинный проводник с током I = 50 A изогнут так, как это показано на рис. 34. Определить магнитную индукцию в точке А, лежащей на биссектрисе прямого угла на расстоянии d = 10 см от его вершины.
По двум параллельным проводникам длиной l= 3 м каждый текут одинаковые токи I = 500 А. Расстояние d между проводниками равно 10 см. Определить силувзаимодействия проводников.
По трем параллельным прямым проводникам, находящимся на одинаковом расстоянии d = 20 см друг от друга, текут одинаковые токи I = 400 А. В двух проводниках направления токов совпадают. Вычислить для каждого из проводников отношение силы, действующей на него, к его длине.
Квадратная проволочная рамка расположена в одной плоскости с длинным прямым проводником так, что две ее стороны параллельны проводнику. По рамке и проводнику текут одинаковые токи I = 200 A. Определить силу F, действующую на рамку, если ближайшая к проводнику сторона рамки находится от него на расстоянии, равном ее длине.
Короткая катушка площадью поперечного сечения S = 250 см2, содержащая N = 500 витков проводника, по которому течет ток I = 5 A, помещена в однородное магнитное поле напряженностью H = 1000 А/м. Найти: 1) магнитный момент катушки; 2) вращающий момент, действующий на катушку, если ось катушки составляет угол= 30с линиями поля.
По прямому горизонтальному проводнику пропускают ток I1= 10 А. Под ним находится на расстоянии R = 1.5 см параллельный ему алюминиевый проводник по которому пропускают ток I2= 1.5 А. Определить, какова должна быть площадь поперечного сечения алюминиевого проводника, чтобы он удерживался незакрепленным.
Шины генератора длиной l= 4 м находятся на расстоянии d = 10 см друг от друга. Найти силу взаимного отталкивания шин при коротком замыкании, если ток Iкзкороткого замыкания равен 5 кА.
Квадратный контур со стороной a = 10 см, по которому течет ток I = 50 A, свободно установился в однородном магнитном поле (B = 10 мТл). Определить изменение П потенциальной энергии контура при повороте вокруг оси, лежащей в плоскости контура, на угол=180°.
Тонкое проводящее кольцо с током I = 40 A помещено в однородное магнитное поле (B = 80 мТл). Плоскость кольца перпендикулярна линиям магнитной индукции. Радиус R кольца равен 20 см. Найти силу F, растягивающую кольцо.
Квадратная рамка из тонкого медного проводника может свободно вращаться вокруг горизонтальной оси, совпадающей с одной из сторон. Масса m рамки равна 20 г. Рамку поместили в однородное магнитное поле (В = 0.l Тл), направленное вертикально вверх. Определить угол , на который отклонилась рамка от вертикали, когда по ней пропустили ток I = 10 A.
По круговому витку радиусом R = 5 см течет ток I = 20 A. Виток расположен в однородном магнитном поле (В = 40 мТл) так, что нормаль к плоскости контура составляет угол =/6 с вектором, Определить изменениеП потенциальной энергии контура при его повороте на угол=/2 в направлении увеличения угла.
По тонкому кольцу радиусом R = 10 см равномерно, распределен заряд с линейной плотностью = 50 нКл/м. Кольцо вращается относительно оси, перпендикулярной плоскости кольца и проходящей через его центр, с частотой n = 10 c-1. Определить магнитный момент, обусловленный вращением кольца.
Диск радиусом R = 8 см несет равномерно распределенный по поверхности заряд (= 100 нКл/м2). Определить магнитный моментm, обусловленный вращением диска относительно оси, приходящей через его центр и перпендикулярной плоскости диска. Угловая скорость вращения= 60 рад/с.
Стержень длиной l= 20 см заряжен равномерно распределенным зарядом с линейной плотностью= 0.2 мкКл/м. Стержень вращается с частотой n = 10 с-1относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его конец. Определить магнитный моментm, обусловленный вращением стержня.
Протон движется по окружности радиусом R = 0.5 см с линейной скоростью = 106м/с. Определить магнитный моментm, создаваемый эквивалентным круговым током.
Тонкое кольцо радиусом R = 10 см несет равномерно распределенный заряд Q = 80 нКл. Кольцо вращается с угловой скоростью = 50 рад/с относительно оси, совпадающей с одним из диаметров кольца. Найти магнитный момент pm, обусловленный вращением кольца.
Заряд Q = 0.1 мкКл равномерно распределен по стержню длиной l= 50 см. Стержень вращается с угловой скоростью= 20 рад/с относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его середину. Найти магнитный момент рmобусловленный вращением стержня.
Электрон в атоме водорода движется вокруг ядра (протона) по окружности радиусом R = 53 пм. Определить магнитный момент mэквивалентного кругового тока.
Сплошной цилиндр радиусом R = 4 см и высотой h = 15 см несет равномерно распределенный по объему заряд ( = 0.1 мкКл/м3). Цилиндр вращается с частотой n = 10 c-1относительно оси, совпадающей с его геометрической осью. Найти магнитный моментmцилиндра, обусловленный его вращением.
По поверхности диска радиусом R = 15 см равномерно распределен заряд Q = 0.2 мкКл. Диск вращается с угловой скоростью = 30 рад/с относительно оси, перпендикулярной плоскости диска и проходящей через его центр. Определить магнитный моментm, обусловленный вращением диска.
Тонкое кольцо массой m = 10 г и радиусом R = 8 см несет заряд, равномерно распределенный с линейной плотностью = 10 нКл/м. Кольцо равномерно вращается с частотой n = 15 с-1относительно оси, перпендикулярной плоскости кольца и проходящей через его центр. Определить: 1) магнитный момент кругового тока, создаваемого кольцом; 2) отношение магнитного момента к моменту импульса кольца.
Два иона разных масс с одинаковыми зарядами влетели в однородное магнитное поле и стали двигаться по окружностям радиусами R1= 3 см и R2= l.73 см. Определить отношение масс ионов, если они прошли одинаковую ускоряющую разность потенциалов.
Однозарядный ион натрия прошел ускоряющую разность потенциалов U = 1 кB и влетел перпендикулярно линиям магнитной индукции в однородное поле (В = 0.5 Тл). Определить атомную массу А иона, если он описал окружность радиусом R = 4.37см.
Электрон прошел ускоряющую разность потенциалов U = 800 В и, влетев в однородное магнитное поле с индукцией В = 47 мТл, стал двигаться по винтовой линии с шагом h = 6 см. Определить радиус R винтовой линии.
Альфа-частица прошла ускоряющую разность потенциалов U = 300 B и, попав в однородное магнитное поле, стала двигаться по винтовой линии радиусом R = 1 см и шагом h = 4 см. Определить магнитную индукцию поля.
Заряженная частица прошла ускоряющую разность потенциалов U = 100 В и, влетев в однородное магнитное поле (В = 0.1 Тл), стала двигаться по винтовой линии с шагом h = 6.5 см и радиусом R = 1 см. Определить отношение заряда частицы к ее массе.
Электрон влетел в однородное магнитное поле (В = 200 мТл) перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определить силу эквивалентного кругового тока Iэкв, создаваемого движением электрона в магнитном поле.
Протон прошел ускоряющую разность потенциалов U = 300 B и влетел в однородное магнитное поле (В = 20 мТл) под углом = 30° к линиям магнитной индукции. Определить шаг h и радиус R винтовой линии, по которой будет двигаться протон в магнитном поле.
Альфа-частица, пройдя ускоряющую разность потенциалов U, стала двигаться в однородном магнитном поле (В = 50 мТл) по винтовой линии с шагом h = 5 см и радиусом R = 1 см. Определить ускоряющую разность потенциалов, которую прошла альфа-частица.
Ион с кинетической энергией Т = 1 кэВ попал в однородное магнитное поле (B = 21 мТл) и стал двигаться по окружности. Определить магнитный момент эквивалентного кругового тока.
Ион, попав в магнитное поле (В = 0.01 Тл). стал двигаться по окружности. Определить кинетическую энергию Т (в эВ) иона, если магнитный момент pmэквивалентного кругового тока равен 1.610‑14Ам2.
Протон влетел в скрещенные под углом = 120° магнитное (В = 50 мТл) и электрическое (Е = 20 кВ/м) поля. Определить ускорениепротона, если его скорость(|| = 4·105м/с) перпендикулярна векторами. Ускорениеопределяется в момент вхождения заряженной частицы в область пространства, где локализованы однородные магнитное и электрическое поля.
Ион, пройдя ускоряющую разность потенциалов U = 645 В, влетел в скрещенные под прямым углом однородные магнитное (В = 1.5 мТл) и электрическое (E = 200 В/м) поля. Определить отношение заряда иона к его массе, если ион в этих полях движется прямолинейно.
Альфа-частица влетела в скрещенные под прямым углом магнитное (B = 5 мTл) и электрическое (E = 30 кВ/м) поля. Определить ускорение альфа-частицы, если ее скорость(|| = 2·106м/с) перпендикулярна векторами, причём силы, действующие со стороны этих полей, противонаправлены. Ускорениеопределяется в момент вхождения заряженной частицы в область пространства, где локализованы однородные магнитное и электрическое поля.
Электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов U = l.2 кB, попал в скрещенные над прямым углом однородные магнитное и электрическое поля. Скорость электрона перпендикулярна векторам и. Определить напряженностьэлектрического поля, если магнитная индукция В поля равна 6 мТл.
Однородные магнитное (В = 2.5 мТл) и электрическое (E = 10 кB/м) поля скрещены под прямим углом. Электрон, скорость которого равна 4106м/с, влетает в эти поля так, что силы, действующие на него со стороны магнитного и электрического полей, сонаправлены. Определить ускорениеэлектрона. Ускорениеопределяется в момент вхождения заряженной частицы в область пространства, где локализованы однородные магнитное и электрическое поля.
Однозарядный ион лития массой m = 7 a.e.м. прошел ускоряющую разность потенциалов U = 300 B и влетел в скрещенные под прямым углом однородные магнитное и электрическое поля. Определить магнитную индукцию поля, если траектория иона в скрещенных полях прямолинейна. Напряженностьэлектрического поля равна 2 кВ/м.
Альфа-частица, имеющая скорости = 2 Mм/с, влетает под углом= 30° к сонаправленному магнитному (B = 1 мТл) и электрическому (E = 1 кВ/м) полям. Определить ускорениеальфа-частицы.
Протон прошел некоторую ускоряющую разность потенциалов U и влетел в скрещенные под прямым углом однородные поля: магнитное (B = 5 мТл) и электрическое (E = 20 кВ/м). Определить разность потенциалов U, если протон в скрещенных полях движется прямолинейно. Ускорение определяется в момент вхождения заряженной частицы в область пространства, где локализованы однородные магнитное и электрическое поля.
Магнитное (В = 2 мТл) и электрическое (E = 1.6 кВ/м) поля сонаправлены. Перпендикулярно векторам ивлетает электрон со скоростью= 0.8 Mм/с. Определить ускорениеэлектрона.
В скрещенные под прямым углом однородные магнитное (H = 1 MA/м) и электрическое (E = 50 кB/м) поля влетел ион, скорость которого перпендикулярна векторам и. При какой скоростииона (по модулю и направлению) он будет двигаться в скрещенных полях прямолинейно?
Плоский контур площадью S = 20 см2находится в однородном магнитном поле (В = 0.03 Тл). Определить магнитный поток Ф, пронизывающий контур, если плоскость его составляет угол= 60° с направлением линий индукции.
Магнитный поток Ф сквозь сечение соленоида равен 50 мкВб. Длина соленоида l= 50 см. Найти магнитный моментmсоленоида, если его витки плотно прилегают друг к другу.
В средней части соленоида, содержащего n = 8 витков/см, помещен круговой виток диаметром d = 4 см. Плоскость витка расположена под углом = 60° к оси соленоида. Определить магнитный поток Ф, пронизывающий виток, если по обмотке соленоида течет ток I = 1 А.
На длинный картонный каркас диаметром d = 5 см уложена однослойная плотная обмотка (виток к витку) из проволоки диаметром d = 0.2 мм. Определить магнитный поток Ф, создаваемый таким соленоидом при силе тока I = 0.5 А.
Квадратный контур со стороной a = 10 см, в котором течет ток I = 6 A, находится в магнитном поле (B = 0.8 Тл), плоскость которого составляет угол = 50° к линиям индукции. Какую работу А нужно совершить, чтобы при неизменной силе тока в контуре изменить его форму на окружность?
Плоский контур с током I = 5 А свободно установился в однородном магнитном поле (В = 0.4 Тл). Площадь, контура S = 200 см2. Поддерживая ток в контуре неизменным, его повернули относительно оси, лежащей в плоскости контура на угол= 40°. Определить совершенную при этом работу А.
Виток, в котором поддерживается постоянная сила тока I = 60 A, свободно установился в однородном магнитном поле (В = 20 мТл). Диаметр витка d = 10 см. Какую работу А нужно совершить для того, чтобы повернуть виток относительно оси, совпадающей с диаметром, на угол =/3?
В однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции расположен плоский контур площадью S = 100 см2. Поддерживая и контуре постоянную силу тока I = 50 А, его переместили в область пространства, где поле отсутствует. Определить магнитную индукциюполя, если при перемещении контура была совершена работа А = 0.4 Дж.
Плоский контур с током I = 50 A расположен в однородном магнитном ноле (B = 0.6 Тл) так, что нормаль к контуру перпендикулярна линиям магнитной индукции. Определить работу, совершаемую силами поля при медленном повороте контура около оси, лежащей в плоскости контура, на угол = 30°. Площадь контураS= 200 см2.
Определить магнитный поток Ф, пронизывающий соленоид, если его длина I = 50 см и магнитный момент m= 0.4.
В однородном магнитном поле (В = 0.1 Тл) равномерно с частотой = 31.4 рад/с вращается стержень длинойl= 50 см так, что плоскость его вращения перпендикулярна линиям индукции, а ось вращения проходит через один из его концов. Определить индуцируемую на концах стержня разность потенциалов U.
В однородном магнитном поле с индукцией В = 0.5 Тл вращается с частотой n = 10 с-1стержень длинойl= 20 см. Ось вращения параллельна линиям индукции и проходит через один из концов стержня перпендикулярно его оси. Определить разность потенциалов U на концах стержня.
В проволочное кольцо, присоединенное к баллистическому гальванометру, вставили прямой магнит. При этом по цепи прошел заряд Q = 50 мкKл. Определить изменение магнитного потока Ф через кольцо, если сопротивление цепи гальванометра R = 10 Oм.
Тонкий медный проводник массой m = 5 г согнут в виде квадрата, и концы его замкнуты. Квадрат помещен в однородное магнитное поле (В = 0.2 Тл) так, что его плоскость перпендикулярна линиям поля. Определить заряд Q, который потечет по проводнику, если квадрат, потянув за противоположные вершины, вытянуть в линию.
Рамка из проводника сопротивлением R = 0.04 Ом равномерно вращается в однородном магнитном поле (В = 0.6 Тл). Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции. Площадь рамки S = 200 см2. Определить заряд Q, который потечет по рамке при изменении угла между нормалью к рамке и линиями индукции: 1) от 0 до 45°; 2) от 45 до 90°.
Проволочный виток диаметром D = 5 см и сопротивлением R = 0.02 Ом находится в однородном магнитном поле (В = 0.3 Тл). Плоскость витка составляет угол = 40° с линиями индукции. Какой заряд Q протечет по витку при выключении магнитного поля?
Рамка, содержащая N = 200 витков тонкого проводника, может свободно вращаться относительно оси, лежащей в плоскости рамки. Площадь рамки S = 50 см2. Ось рамки перпендикулярна линиям индукции однородного магнитного поля (В = 0.05 Тл). Определить максимальную ЭДС max, которая индуцируется в рамке при ее вращении с частотой n = 40 с-1.
Прямой проводящий стержень длиной l= 40 см находится в однородном магнитном поле (B = 0.1 Тл). Концы стержня замкнуты гибким проводником, находящимся вне поля. Сопротивление всей цепи R = 0.5 Ом. Какая мощность Р потребуется для равномерного перемещения стержня перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью= 10 м/с?
Проволочный контур площадью S = 500 см2и сопротивлением R = 0.1 Ом равномерно вращается в однородном магнитном поле (В = 0.5 Тл). Ось вращения лежит в плоскости кольца и перпендикулярна линиям магнитной индукции. Определить максимальную мощность Pmax, необходимую для вращения контура с угловой скоростью= 50 рад/с.
Кольцо из медного проводника массой m = 10 г помещено в однородное магнитное поле (В = 0.5 Тл) так, что плоскость кольца составляет угол = 60° с линиями магнитной индукции. Определить заряд Q, который пройдет по кольцу, если снять магнитное поле.
Соленоид сечением S = 10 см2содержит N = 103витков. При силе тока I = 5 A магнитная индукция B поля внутри соленоида равна 0.05 Тл. Определить индуктивность соленоида.
На картонный каркас длинной l= 0.8 м и диаметром D = 4 см намотан в один слой проводник диаметром d = 0.25 мм так, что витки плотно прилегают друг к другу. Вычислить индуктивность L получившегося соленоида.
Катушка, намотанная на магнитный цилиндрический каркас, имеет N = 250 витков и индуктивность L1= 36 мГн. Чтобы увеличить индуктивность катушки до L2= 100 мГн, обмотку катушки сняли и заменили обмоткой из более тонкой проволоки с таким расчетом, чтобы длина катушки осталась прежней. Сколько витков оказалось в катушке после перемотки?
Индуктивность L соленоида, намотанного в один слой на немагнитный каркас, равна 0.5 мГн. Длина lсоленоида равна 0.6 м, диаметр D = 2 см. Определить отношение n числа витков соленоида к его длине.
Соленоид содержит N = 800 витков. Сечение сердечника (из немагнитного материала) S = 10 см2. По обмотке течет ток, создающий поле с индукцией В = 8 мТл. Определить среднее значение ЭДС самоиндукции, которая возникает на зажимах соленоида, если сила тока уменьшается практически до нуля за времяt = 0.8 мс.
По катушке индуктивностью L = 8 мкГн течет ток I = 6 A. Определить среднее значение ЭДС <s> самоиндукции, возникающей в контуре, если сила тока изменится практически до нуля за времяt = 5 мс.
В электрической цепи, содержащей резистор сопротивлением R = 20 Ом и катушку индуктивностью L = 0.06 Гн, течет ток I = 20 A. Определить силу тока I в цепи через t = 0.2 мс после ее размыкания.
Цепь состоит из катушки индуктивностью L = 0.1 Гн и источника тока. Источник тока отключили, не разрывая цепи. Время, через которое сила тока уменьшится до 0.001 первоначального значения, равно t = 0.07 с. Определить сопротивление катушки.
Источник тока замкнули на катушку сопротивлением R = 10 Ом и индуктивностью L = 0.2 Гн. Через какое время сила тока в цепи достигнет 50% максимального значения?
Источник тока замкнули на катушку сопротивлением R = 20 Ом. Через время t = 0.1 с сила тока I в катушке достигла 0.95 предельного значения. Определить индуктивность L катушки.
studfiles.net
Составитель: Сальникова И.И., учитель физики ГБОУ СОШ №1 г. Нефтегорска
Дифференцированные контрольные работы по теме «Электромагнетизм» в 11 классе представлены в нескольких вариантах по 4-6 заданий в каждом. Подборка заданий охватывает все темы раздела «Электромагнетизм». Задания построены по усложнению. Возможно использование контрольных работ как домашних или дифференцированных заданий. Полезно при повторении курса физики и подготовке к ЕГЭ.
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ -1519.Квадратная рамка, изготовленная из тонкого проводника длиной 2 м, помещена в однородное магнитное поле с индукцией 2 Тл. Силовые линии поля перпендикулярны плоскости рамки. Определить поток магнитной индукции, пронизывающий рамку.520.На проводник с током действует со стороны однородного магнитного поля сила Ампера, равная 4 Н. Определить величину силы Ампера, если силу тока в проводнике увеличить вдвое, не изменяя его ориентации.521.Силовые линии однородного магнитного поля пересекают площадку в 0,02 м2 под прямым углом. Определить модуль вектора индукции магнитного поля, если поток магнитной индукции, пронизывающий площадку, равен 0,04 Вб.522.Силовые линии однородного магнитного поля с индукцией 0,3 Тл параллельны плоскости квадрата со стороной 0,5 м. Определить поток магнитной индукции, пронизывающий плоскость квадрата.523.На частицу действует со стороны однородного магнитного поля сила Лоренца, равная 6 мкН. Определить модуль силы Лоренца, действующей со стороны поля на эту частицу, если величина ее скорости станет в 2 раза больше, а направление не изменится.524.Во сколько раз уменьшится энергия магнитного поля катушки, если силу тока уменьшить на 50 %?525.Магнитное поле образовано наложением двух однородных полей с индукциями 0,3 Тл и 0,4 Тл, силовые линии которых взаимно перпендикулярны. Определить модуль вектора магнитной индукции получившегося поля.526.Во сколько раз ЭДС самоиндукции в случае изменения тока в контуре на 6 А за 0,2 с больше, чем в случае изменения тока в том же контуре на 0,2 А за 6 с?527.Во сколько раз ЭДС индукции в случае изменения потока магнитной индукции на 0.1 Вб за 5 секунд меньше, чем в случае изменения потока на 5 Вб за 0.1 секунды?528.Имеются два замкнутых плоских контура площадью 3 см2 и 1.5 см2. Во сколько раз ЭДС индукции в первом контуре больше ЭДС индукции во втором, если скорости изменения магнитного потока через единицу площади равны?529.Частица, заряд которой равен 5 мкКл влетает со скоростью 10 км/с в однородное магнитное поле с индукцией 1 Тл параллельно линиям индукции. Определить величину силы Лоренца, действующей на частицу.530.Поток магнитной индукции, пронизывающий плоскость квадрата со стороной 0,1 м, равен 0,3 Вб. Определить поток магнитной индукции при увеличении стороны квадрата до 0,2 м без изменения его ориентации. Магнитное поле считать однородным.531 .Магнитное поле образовано наложением двух однородных полей с индукциями 0,6 Тл и 0,8 Тл, силовые линии которых взаимно перпендикулярны. Определить модуль вектора магнитной индукции получившегося поля.532.Трансформатор повышает напряжение с 220 В до 1,1 кВ и содержит 700 витков в первичной катушке. Сколько витков во вторичной катушке?533.Протон в магнитном поле с индукцией 0,1 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найти скорость протона. тр= 1,6-10"27 кг, q= 1,610|9Кл.534.В однородное магнитное поле с индукцией 10 мТл перпендикулярно линиям индукции влетает электрон с кинетической энергией 10"18 Дж. Каков радиус кривизны траектории движения электрона в поле, те = 9,1 · 10"' кг; тр = 1,67-10 кг.535.Проводник длиной 0,5 м движется в однородном магнитном поле, имеющем магнитную индукцию 5-Ю"2 Тл, перпендикулярно силовым линиям со скоростью 2 м/с. Определить ЭДС индукции.536.Какой величины ЭДС самоиндукции возбуждается в обмотке электромагнита с индуктивностью 0.4 Генри при равномерном изменении силы тока в ней на 5 А за 0,02 с?537.С какой скоростью надо перемещать проводник, длина активной части которого 1 м, под углом 60° к линиям индукции магнитного поля, чтобы в проводнике возбуждалась ЭДС индукции 1 В? Индукция магнитного поля равна 0,2 Тл.539.Прямолинейный проводник движется в однородном магнитном поле, имеющем магнитную индукцию 510"2 Тл, перпендикулярно силовым линиям со скоростью 2 м/с. Определить длину проводника, если ЭДС индукции составляет 0,1 В.540.Определить ЭДС индукции, возникающей на концах стержня длиной 1 м, если им пересекают магнитное поле Земли перпендикулярно к силовым линиям со скоростью 1 м/с. Индукцию магнитного поля Земли принять равной 210"5 Тл.541 .Какой должна быть скорость изменения тока в обмотке электромагнита с индуктивностью 2 Гн, чтобы среднее значение ЭДС самоиндукции было равно 20В?
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ -2542.Силовые линии однородного магнитного поля пересекают плоскую площадку под прямым углом. Во сколько раз изменится поток магнитной индукции через площадку при ее повороте на 60 градусов относительно оси, лежащей в плоскости площадки?538.Проводник длиной 1 м движется со скоростью 5 м/с перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля. Определить магнитную индукцию, если на концах проводника возникает разность потенциалов 0,02 В.543.Зависимость энергии магнитного поля от силы тока в катушке имеет вид: W = 0,4 I2 Дж, где I - сила тока в амперах. Определить индуктивность катушки.544.Силовые линии однородного магнитного поля пересекают плоскую площадку под прямым углом. На сколько процентов уменьшится поток магнитной индукции через площадку при ее повороте на 90° относительно оси, лежащей в плоскости площадки?545.Виток площадью 100 см2 расположен перпендикулярно силовым линиям магнитного поля с индукцией 1 Тл. Какая средняя ЭДС индукции возникнет в витке при его повороте за промежуток времени 0,1 с на угол 90 градусов относительно оси, лежащей в плоскости витка?546.Найти в градусах угол между вектором магнитной индукции и плоскостью рамки, при котором поток магнитной индукции через рамку в 2 раза меньше максимально возможного значения.547.В проводнике с длиной активной части 8 см сила тока равна 50 А. Он находится в однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл. Какую работу совершил источник тока, если проводник переместился на 10 см перпендикулярно линиям индукции?548.Замкнутый проводящий контур перемещают с постоянной скоростью 5 м/с в однородном магнитном поле с индукцией 0.3 Тл. Силовые линии поля все время перпендикулярны к плоскости контура. Определить модуль ЭДС индукции, возникающей в контуре.549.Две заряженные частицы влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно силовым линиям. Во сколько раз сила, действующая со стороны поля на первую частицу, больше, чем на вторую, если заряд второй частицы в 4 раза меньше, а скорость в 2 раза больше, чем у первой.55О.Пылинка массой 10"13 кг и зарядом 10"10 Кл влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл перпендикулярно силовым линиям. Определить ускорение пылинки. Скорость пылинки равна 10 м/с.551.При увеличении силы тока, проходящего через катушку индуктивностью 0,5 Гн в 2 раза энергия магнитного поля возросла на 3 Дж. Найти начальное значение силы тока.552.0пределить частоту обращения протона по круговой орбите в магнитном поле индукцией 1 Тл. тр = 1,6-10" кг, q = 1,6-10" Кл.553.По горизонтально расположенному проводнику длиной 20 см и массой 4 г течет ток силой 10 А. Определить индукцию магнитного поля (по величине и направлению), в которое нужно поместить проводник, чтобы уравновесить силу тяжести.554.Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл перпендикулярно силовым линиям. Найти период обращения электрона, ше = 9,1 · 10"3' кг; тр = 1,67-10"27 кг.555.Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 600В, влетел в однородное магнитное поле с индукцией 0,3 Тл и начал двигаться по окружности. Вычислить ее радиус. тр= 1,6-10"27 кг, q = 1,610"Кл.556.Протон и электрон, двигаясь с одинаковой скоростью, попадают в однородное магнитное поле. Во сколько раз радиус кривизны траектории протона больше радиуса кривизны траектории электрона? Масса протона равна 1840 массам электрона.557.Плоский проводящий контур площадью 100 см2 находится в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции. Какой ток потечет по контуру, если индукция магнитного поля будет убывать равномерно от 3-Ю"2 Тл до нуля в течение 3 с? Сопротивление витка 0,25 Ом.558.Заряженная частица с энергией 1,610"18 Дж движется в однородном магнитном поле по окружности радиусом 10 см. Определить силу, действующую на частицу со стороны поля.559. Найти максимальную величину магнитного потока, пронизывавшего плоскую рамку площадью 0,01м2, которая помещена в однородное магнитное поле, если на проводник длиной 25 см и током 7 А, расположенный в этом же поле перпендикулярно линиям магнитной индукции, действует сила Ампера 1Н.
15
weburok.com
Задание 1. Металлическое тело, продольное сечение которого показано на рисунке, поместили в однородное электрическое поле напряжённостью . Под действием этого поля концентрация свободных электронов на поверхности тела станет
1) самой большой в точке 2) самой большой в точке С 3) самой большой в точке В 4) одинаковой в точках А, В и С
Задание 2. Между обкладками плоского конденсатора помещают пластину из диэлектрика. Плоские поверхности A и Bпластины параллельны обкладкам. Конденсатор заряжают так, как показано на рисунке. Какие электрические заряды преобладают на поверхностях A и B пластины?
1) на A — положительные, на B — отрицательные 2) на A — отрицательные, на B — положительные
3) на A — зарядов нет, на B — отрицательные 4) на A — положительные, на B — зарядов нет
Задание 3. На рисунке приведен график зависимости силы тока от времени в электрической цепи, индуктивность которой 1 мГн.
Определите модуль среднего значения ЭДС самоиндукции в интервале времени от 10 до 15 с.
1) 2 мкВ 2) 3 мкВ 3) 5 мкВ 4) 0
Задание 4. В однородном магнитном поле вокруг оси АС c одинаковой частотой вращаются две одинаковые проводящие рамки (см. рисунок). Отношение амплитуд колебаний ЭДС индукции , генерируемых в рамках I и II, равно
1) 1 : 1 2) 1 : 2 3) 1 : 4 4) 2 : 1
Задание 5. На рисунке показана зависимость энергии W магнитного поля катушки от силы I протекающего через неё тока. Индуктивность этой катушки равна
1) 0,01 Гн 2) 0,02 Гн 3) 0,03 Гн 4) 0,06 Гн
18. Задание 13 № 5965. Для производства электрической энергии в промышленных целях используется
1) трансформатор 2) генератор 3) аккумулятор 4) стабилизатор
1. Задание 14 № 1435. Число витков в первичной обмотке трансформатора в 2 раза больше числа витков в его вторичной обмотке. Какова амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода при амплитуде колебаний напряжения на концах первичной обмотки 50 В?
1) 50 В 2) 100 В 3) 50 В 4) 25 В
Задание 6. Если, при подключении неизвестного элемента электрической цепи к выходу генератора переменного тока с изменяемой частотой гармонических колебаний при неизменной амплитуде колебаний напряжения, обнаружена зависимость амплитуды колебаний силы тока от частоты, представленная на рисунке, то этот элемент электрической цепи является
1) активным сопротивлением 2) конденсатором 3) катушкой
4) последовательно соединенными конденсатором и катушкой
Задание 7. Если, при подключении неизвестного элемента электрической цепи к выходу генератора переменного тока с изменяемой частотой гармонических колебаний при неизменной амплитуде колебаний напряжения,
обнаружена зависимость амплитуды колебаний силы тока от частоты, представленная на рисунке, то этот элемент электрической цепи является
1) активным сопротивлением 2) конденсатором 3) катушкой 4) последовательно соединенными конденсатором и катушкой
Задание 8. При увеличении частоты переменного тока в 4 раза индуктивное сопротивление катушки
1) не изменится 2) увеличится в 4 раза 3) уменьшится в 2 раза 4) уменьшится в 4 раза
Задание 9. По участку цепи с сопротивлением R течет переменный ток. Как изменится мощность переменного тока на этом участке цепи, если действующее значение силы тока на нем увеличить в 2 раза, а его сопротивление в 2 раза уменьшилось?
1) не изменится 2) увеличится в 2 раза 3) уменьшится в 3 раза 4) увеличится в 4 раза
Задание 10. На рисунке приведены осциллограммы напряжений на двух различных элементах электрической цепи переменного тока. Колебания этих напряжений имеют
1) одинаковые периоды, но различные амплитуды 2) различные периоды, но одинаковые амплитуды
3) различные периоды и различные амплитуды 4) одинаковые периоды и одинаковые амплитуды
Задание 11. Колебания напряжения на конденсаторе в цепи переменного тока описываются уравнением , где все величины выражены в СИ. Емкость конденсатора равна . Найдите амплитуду силы тока.
1) 0,002 А 2) 0,12 А 3) 0,2 А 4) 1,2 А
Задание 12. Какой из приведенных ниже графиков зависимости напряжения от времени соответствует промышленному переменному напряжению (частота 50 Гц, действующее значение напряжения )?
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
Задание 13. Для повышения электрического напряжения при передаче электрической энергии на большие расстояния используется
1) трансформатор 2) генератор 3) аккумулятор 4) стабилизатор
Задание 14 .
Прямолинейный проводник длиной 0,2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом к вектору индукции. Чему равен модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля при силе тока в нем 2 А?
1) 0,2 Н 2) 0,8 Н 3) 3,2 Н 4) 20 Н
Задание 15. 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
Задание 16. 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 тока4) возникновение электрического тока в катушке при вдвигании в нее магнита
Задание 17. 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
Задание 18. 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 →
Задание 19. К прямолинейному вертикальному участку провода, по которому протекает постоянный ток I, медленно поднесли справа постоянный магнит, как показано на рисунке. Куда направлена магнитная сила, действующая на провод?
1) вправо → 2) влево ← 3) «на нас» 4) «от нас»
Задание 20. Отрицательный точечный заряд движется со скоростью в однородном магнитном поле с индукцией так, как показано на рисунке. На каком из следующих рисунков правильно показано направление силы Лоренца , действующей на заряд со стороны магнитного поля?
Задание 21. П-образный проводящий контур расположен горизонтально в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией (см. рисунок, вид сверху). Контур замкнут медной перемычкой, которую можно перемещать по проводам без трения. Перемычку начинают перемещать с постоянной скоростью в направлении, указанном на рисунке. Какой цифрой обозначено правильное направление силы Ампера, действующей на перемычку?
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
Задание 22. В каком из перечисленных ниже технических устройств используется явление возникновения тока при движении проводника в магнитном поле?
1) электромагнит 2) электродвигатель 3) электрогенератор 4) амперметр
Задание 23. Две катушки вставлены одна в другую и подключены — первая через ключ к источнику тока, вторая — к гальванометру. Стрелка гальванометра отклоняется
1) в момент замыкания и размыкания ключа 2) все время протекания тока по первой катушке
3) только в момент замыкания ключа 4) только в момент размыкания ключа
Задание 24 Какой из перечисленных ниже процессов объясняется явлением электромагнитной индукции?
1) взаимное отталкивание двух параллельных проводников с током, по которым токи протекают в противоположных направлениях
2) самопроизвольный распад ядер 3) отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током
4) возникновение тока в металлической рамке, находящейся в постоянном магнитном поле, при изменении формы рамки
Задание 25. На рисунке приведен график гармонических колебаний тока в колебательном контуре.
Если катушку в этом контуре заменить на другую катушку, индуктивность которой в 9 раз больше, то период колебаний будет равен
1) 10 мкс 2) 20 мкс 3) 40 мкс 4) 60 мкс
Задание 26. Чему должна быть равна электрическая емкость конденсатора в контуре (см. рисунок), чтобы при переводе ключа К из положения 1 в положение 2 период собственных электромагнитных колебаний в контуре увеличился в 3 раза?
1) 2) 3) 3 C 4) 9 C
Задание 27. В момент энергия конденсатора в идеальном колебательном контуре максимальна и равна . Через четверть периода колебаний энергия катушки индуктивности в контуре равна:
1) 2) 3) 4) 0
Задание 28 Как изменится частота собственных электромагнитных колебаний контура (см. рисунок), если ключ К перевести из положения 1 в положение 2?
1) уменьшится в 2 раза 2) увеличится в 2 раза 3) уменьшится в 3 раз 4) увеличится в 3 раз
Задание 29. Колебательный контур состоит из последовательно соединенных резистора с малым активным сопротивлением, конденсатора емкостью 0,1 мкФ и катушки индуктивностью 1 мГн. Какая из приведенных на рисунке резонансных кривых может принадлежать этому контуру?
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
Задание 30. В состав колебательного контура входят конденсатор ёмкостью 2 мкФ, катушка индуктивности и ключ. Соединение осуществляется при помощи проводов с пренебрежимо малым сопротивлением. Вначале ключ разомкнут, а конденсатор заряжен до напряжения 8 В. Затем ключ замыкают. Чему будет равна запасённая в конденсаторе энергия через 1/6 часть периода колебаний, возникших в контуре?
Задание 31 Металлическая квадратная рамка движется с постоянной скоростью, направленной вдоль плоскости рамки и перпендикулярно линиям индукции поля. На каком из графиков правильно показана зависимость от времени ЭДС индукции в рамке, если в начальный момент времени рамка начинает пересекать плоскость MN (см. рисунок), а в момент времени касается передней стороной линии CD?
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
poisk-ru.ru
где S площадь контура; угол между нормалью к плоскости контура и вектором магнитной индукции.
Потокосцепление (полный поток) для контура или соленоида, имеющих число витков N, плотно прилегающих друг к другу:
N .
Работа по перемещению проводника или замкнутого контура с то-
ком:
A I ,
где поток магнитной индукции, пересекаемый проводником при его движении или изменение магнитного потока, сцепленного с контуром.
ЭДС индукции:
i ddt.
Разность потенциалов на концах проводника, движущегося со скоростью в магнитном поле:
U Bl sin ,
где l длина проводника, угол между векторами иB . Индуктивность контура:
L I ,
где полный магнитный поток через контур, создаваемый током I. Индуктивность соленоида:
L 0n2V,
где n число витков, приходящихся на единицу длины соленоида;V объем соленоида.
ЭДС самоиндукции:
L L dIdt.
Энергия магнитного поля контура с током:
W LI22 .
Объемная плотность энергии магнитного поля:
B2. 2 0
Примеры решения задач
Пример 1. Два точечных электрических зарядаQ1 = 1 нКл иQ2 = –2 нКл находятся в воздухе на расстоянииd = 10 см друг от друга.
Определить напряженность E и потенциал поля, создаваемого этими зарядами в точке A, удаленной от заряда на расстояниеr1 = 9 см и от заряда
r2 = 7 см.
Решение. Согласно принципу суперпозиции электрических полей, каждый заряд создает поле независимо от присутствия в пространстве дру-E1 гих зарядов. Поэтому напряженность
E электрического поля в искомой точке может быть найдена как геометрическая сумма напряженностейE1иE2 полей, создаваемых каждым
зарядом в отдельности: E E1 E2 .
Напряженности электрического поля, создаваемого в воздухе ( = 1) зарядами Q1 иQ2
E1 |
| Q1 |
|
| , | (1) | |
|
| ||||||
|
|
|
| ||||
4 0 r12 | |||||||
|
|
|
E2 |
| Q2 |
|
| . | (2) |
|
| |||||
|
|
| 2 | |||
| 4 0r2 |
|
Вектор E1 (рис. 1) направлен по силовой линии от зарядаQ1, так как
этот заряд положителен; вектор E2 | направлен также по силовой линии, но | |||||||
к заряду Q2, так как этот заряд отрицателен. |
|
|
|
| ||||
Модуль вектора E найдем по теореме косинусов: |
| |||||||
E | E 2 E2 | 2E E | 2 | cos , | (3) | |||
| 1 |
| 2 | 1 |
|
|
| |
где угол между векторами E1 | и E2 , который может быть найден из | |||||||
треугольника со сторонами r1,r2 иd: |
|
|
|
|
| |||
| cos | d 2 | r2r2 |
|
| |||
|
|
| 1 | 2 . |
| |||
|
|
|
| 2r1r2 |
|
|
|
|
В данном случае во избежание громоздких записей удобно значение cos
вычислить отдельно:
12
cos 0,12 0,092 0,072 0,238. 2 0,09 0,07
Подставляя выражения из (1) и (2) в (3) и вынося общий множитель 1 4 0 за знак корня, получаем:
E | 1 | Q12 |
| Q22 | 2 |
|
| Q1 |
|
|
| Q2 |
|
| cos | (4) |
|
|
|
|
|
| |||||||||||
|
|
|
| |||||||||||||
4 0 |
|
| r2r2 |
|
| |||||||||||
| r2 |
| r2 |
|
|
|
|
|
|
| ||||||
|
| 1 |
| 2 |
|
| 1 | 2 |
|
|
|
|
В соответствии с принципом суперпозиции электрических полей по-
тенциал результирующего поля, создаваемого двумя зарядами Q1 иQ2 , равен алгебраической сумме потенциалов:
Потенциал электрического поля, создаваемого в вакууме точечным зарядом Q на расстоянииr от него, выражается формулой:
|
|
|
|
|
|
|
| Q |
| . |
|
|
| (6) | |||||
|
|
| 4 0 r |
|
|
| |||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
В нашем случае, согласно формулам (5) и (6), получим: | |||||||||||||||||||
|
|
|
|
| Q1 |
|
| Q2 |
| , |
|
|
| ||||||
| 4 0 r1 |
|
|
|
| ||||||||||||||
или |
|
|
|
| 4 0r2 |
|
| ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
| 1 |
|
| Q | Q |
|
|
|
|
| |||||||
|
|
|
|
|
|
|
| r1 | r2 | . |
|
| |||||||
|
| 4 | 0 |
|
| ||||||||||||||
Проверим размерность: |
|
|
|
|
| 1 |
|
| 2 |
|
|
|
|
| |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
| Кл |
|
|
|
| Кл |
|
|
|
|
| К |
|
| ||||
| E |
|
|
| В м; |
| В. | ||||||||||||
| Ф м м2 | Ф м | Ф м м | ||||||||||||||||
Произведем вычисления: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||
E 4 9 109 | 10 9 2 2 109 2 | 2 |
| 10 9 2 109 | 0,238 В м | ||||||||||||||
0,09 2 0,072 | |||||||||||||||||||
4 | 0,09 4 | 0,07 4 |
|
|
|
|
|
3,58 103 Вм 3,58кВм.
4 9 109 10 9 2 10 9 В 157В. 4 0,09 0,07
Пример 2. На пластинах плоского конденсатора находится зарядQ = 10 нКл. Площадь каждой пластины конденсатораS = 100 см2, диэлектрик воздух. Определить силыF, с которыми притягиваются пластины. Поле между пластинами считать однородным.
Решение. ЗарядQ одной пластины находится в поле напряженностьюЕ, созданном зарядом другой пластины конденсатора. Следовательно, на первый заряд действует сила:
| F Q E | (1) | ||
Так как |
|
| Q |
|
E |
|
| ||
2 0 | 2 0 S |
| ||
|
|
|
где поверхностная плотность заряда пластины, то формула (1) примет вид:
|
|
|
| F |
| Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Проверим размерность: | 2 0S |
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
F |
| Кл Кл | Кл Кл |
|
| В Кл |
| Дж |
| Н | м | Н. | ||||
|
|
| Ф м |
|
|
|
| м |
|
|
|
| ||||
Ф м м2 | м |
|
| м |
| |||||||||||
Произведем вычисления: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
F |
| 10 16 | Н = 5,65 10 | -4 | Н = 565 мкН. | |||||||||||
2 8,85 1012 1012 |
| |||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 3. Определить ускоряющую разность потенциаловU, которую должен пройти в электрическом поле электрон, обладающий скоростьюl= 106 м/с, чтобы скорость его возросла в 2 раза.
Решение. Ускоряющую разность потенциалов можно найти, вычислив работуА сил электростатического поля. Эта работа определяется про-
изведением элементарного заряда e на разность потенциаловU: |
| |||||
A eU. |
|
|
|
| (1) | |
Работа сил электростатического поля в данном случае равна измене- | ||||||
нию кинетической энергии электрона | m 2 | m 2 |
| |||
|
| |||||
A T 2 T1 | 2 |
| 1 | , | (2) | |
2 | 2 | |||||
|
|
|
|
где T1 иT2 кинетическая энергия электрона до и после прохождения ускоряющего поля;m масса электрона;1 и2 начальная и конечная скорости его.
Приравняв правые части равенств (1) и (2), получим:
|
|
|
| m 2 |
| m 2 |
|
|
| mn2 2 | m 2 |
| ||||||||||
| eU |
|
| 2 |
|
| 1 |
|
|
|
|
|
| 1 |
|
| 1 | , | ||||
|
|
| 2 | 2 |
|
|
|
| 2 |
|
| 2 | ||||||||||
| 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||
где n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отсюда искомая разность потенциалов: |
|
| ||||||||||||||||||||
|
|
|
|
| U | m 12n21 | . |
|
|
| ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 2e |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
Проверим размерность: U | кг м2 с2 |
|
| Н м | Дж В. | |||||||||||||||||
|
| |||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| Кл |
|
|
|
|
|
| Кл | Кл |
| ||||
Произведем вычисления: |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 2 |
|
|
|
|
|
|
| |||||
| U | 91, 1031 | 106 | 2 |
| 2 |
|
|
| 1 В 8,53В. | ||||||||||||
|
| 2 | 16, 1019 |
|
|
|
| |||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 4. Потенциометр сопротивлениемR = 100 Ом подключен к батарее с ЭДС= 150 В и внутренним сопротивлениемr = 50 Ом. Определить: 1) показание вольтметра сопротивлениемRv = 500 Ом, соединенного с одной из клемм потенциометра и подвижным контактом, установленным посередине потенциометра; 2) разность потенциалов между теми же точками потенциометра при отключении вольтметра.
Решение. 1. Показание вольтметра, подключенного к точкам A и B
(рис. 2), определим по формуле | U1I1R1, |
|
|
| |||||||||
где R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
сопротивление параллельно соединенных вольтметра и половины | |||||||||||||
|
|
|
|
| V |
|
| потенциометра; I1 суммарная сила тока | |||||
|
|
|
|
|
| ||||||||
|
| A | в ветвях этого соединения (она равна си- | ||||||||||
|
|
|
|
|
|
| B | ле тока в неразветвленной части цепи). | |||||
|
|
|
| ||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| Силу тока найдем по закону Ома | |||||
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
|
|
|
|
|
|
|
| для полной цепи: |
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| I1 | , | (1) | |
|
|
|
|
|
|
|
| R2 r | |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| где R2 сопротивление внешней цепи. | |||||
|
|
|
|
|
|
|
| Это сопротивление есть сумма двух со- | |||||
| Рис. 2 | противлений: |
|
|
| ||||||||
| R2 | R | R1. |
|
| (2) | |||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
| 2 |
|
|
|
|
Сопротивление R1 найдем по формуле параллельного соединения
проводников, |
|
|
| 1 |
|
|
|
| 1 |
|
|
| 2 |
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
| , |
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
| Rv | R |
| |||||||||
|
|
|
| R1 |
|
|
|
|
|
|
| |||||||
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
| R Rv |
|
| ||||||
|
|
| R1 |
|
|
| . |
| ||||||||||
|
|
|
| R | 2 Rv |
| ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
Подставив в (1) выражение R2 из (2) и найдем: | ||||||||||||||||||
|
| I1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| . | ||||||
|
|
| R 2 | R1 r | ||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||
В данном случае решение задачи в общем виде было бы громоздким. | ||||||||||||||||||
Поэтому удобно вычисление величин провести раздельно: | ||||||||||||||||||
R1 |
| 100 500 |
|
| Ом 45,5Ом; | |||||||||||||
100 2 500 | ||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||
I1 |
| 150 |
|
|
|
| А | 1,03А; | ||||||||||
50 | 45,5 50 | |||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
U1 1,03 45,5В 46,9В.
2. Разность потенциалов между точками А и В при отключенном вольтметре равна произведению силы тока I2 на половину сопротивления потенциометра:
где I2 сила тока в цепи при отключенном вольтметре. Ее определим по формуле:
I 2 R r.
Подставив I2 в выражение (3) найдем:
Проверяем размерность:
1В 1Ом 1В.
1Ом
Произведем вычисления:
U 2 | 150 |
| 100 | В 50В. | |
100 50 | 2 | ||||
|
|
|
Пример 5. Сила тока в проводнике сопротивлениемR = 20 Ом нарастает в течение времениt = 2 с по линейному закону отI0 =0 доI = 6 А (рис. 3). Определить теплотуQ1, выделившуюся в этом проводнике за первую секунду, иQ2 за вторую, а также найти отношениеQ2/Q1.
Решение. ЗаконДжоуля-Ленцав видеQ I 2 Rt справедлив для по-
стоянного тока. Если же сила тока в проводнике изменяется, то указанный закон справедлив для бесконечно малого интервала времени и записывается в виде
| dQ I 2 Rdt |
|
|
| (1) | |||
Здесь сила тока I является некоторой функцией времени. В данном | ||||||||
случае |
|
| I = kt, | (2) | ||||
|
|
| ||||||
I,A |
| где k коэффициент пропорционально- | ||||||
| сти, характеризующий скорость измене- | |||||||
6 |
| ния силы тока: |
| A |
| A |
| |
|
| k I | 6 | 3 | . | |||
3 |
|
| ||||||
|
|
|
| |||||
|
| t | 2 c | c | ||||
0 |
| С учетом (2) формула (1) примет вид | ||||||
|
| dQ k 2 Rt2 dt. | (3) | |||||
1 | 2 t, c |
| ||||||
| Для определения теплоты, выде- | |||||||
|
|
| ||||||
Рис. 3 |
| лившейся за конечный интервал време- | ||||||
| ни t, выражение (3) надо проинтегри- | |||||||
| t2 | ровать в пределах от t1 доt2: | ||||||
|
| 13 k2 R t32 t13 . |
|
|
|
|
| |
| Q k2 R t2dt |
|
|
|
|
| ||
| t1 |
|
|
|
|
|
|
|
Произведем вычисления: |
|
|
|
|
|
|
| |
| 1 | 1 | 0 Дж60 Дж; |
|
|
|
|
|
| Q1 3 32 20 |
|
|
|
|
|
Q2 13 32 20 8 1Дж 420Дж.
Следовательно,
Q2 420 7. Q1 60
т.е. за вторую секунду выделится теплоты в семь раз больше, чем за первую.
Пример 6. Два параллельных бесконечно длинных проводаD иС, по которым текут в одном направлении токи силойI = 60 А, расположены на
расстоянии d = 10 см друг от друга. Определить магнитную индукцию поля, создаваемого проводниками с током в точкеA, отстоящей от оси одного проводника на расстоянииr1 = 5 см, от другогоr2 = 12 см.
Решение. Для нахождения магнитной индукцииB в точкеА, определим, используя правило буравчика, направления магнитных индукцийB1 и
B2 полей, создаваемых каждым проводником с током в отдельности, и сложим их геометрически (по правилу параллелограмма):
B B1 B2 .
BМодуль вектора B может быть найден по теореме косинусов:
B2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| B |
| B2 B2 2B B cos , (1) | ||||||||||
|
| B1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1 | 2 |
| 1 | 2 |
|
| ||||
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| где угол между векторами | |||||||||||||
|
| r2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| B1 |
| иB2 . | Значения магнитных | |||||||||
r1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| индукций | B1и |
| выражаются | ||||||||||
|
| d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| B2 | |||||||||||||
I |
|
|
|
|
|
|
| I |
|
|
|
| через силу тока I и расстоянияr1 | ||||||||||||||
+ |
|
|
| + |
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||
| D |
|
|
| C |
|
|
|
|
|
| и r2 от проводов до точкиА: | |||||||||||||||
|
| Рис. 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| B | 0 I | ;B |
| 0 I | . | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1 | 2 r | 2 |
| 2 r | |||||
Подставляя B1 иB2 в формулу (1), получим: |
|
| 1 |
|
|
| 2 |
| |||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||
|
| B | 0 I |
|
|
| 1 |
|
| 1 |
| 2 |
| cos . |
|
|
|
|
| (2) | |||||||
|
|
|
|
|
| 2 |
|
| 2 |
| r r |
|
|
|
|
|
| ||||||||||
|
|
|
| 2 |
|
| r |
|
| r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
Проверим размерность: |
|
|
|
|
| 1 |
|
| 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
B | Гн м А |
| Гн А |
| Вб м А | Вб |
| Тл м2 | Тл. | ||||||||||||||||||
м | м2 |
|
|
|
|
|
| м2 |
|
|
|
| |||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| м2 |
| м2 |
|
|
|
|
|
Вычислим cos . Заметим, что = DAC (как углы с взаимно перпендикулярными сторонами). Поэтому по теореме косинусов запишем
d 2 r2 | r | 2 2r r cos , |
|
|
| |||
| 1 | 2 |
| 1 2 |
|
|
| |
где d расстояние между проводниками. |
|
|
|
| ||||
Подставляя данные, вычислим значение косинуса |
| |||||||
r 2 | r 2 d2 |
| 52 | 122 102 |
| 23 | . | |
cos 1 | 2 |
|
| 2 5 12 | 40 | |||
| 2r r |
|
|
|
|
| ||
| 1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
Подставим в формулу (2) числовые значения физических величин (в системе СИ) и определим искомую магнитную индукцию
B | 4 3,14 10 7 60 |
|
| 1 |
|
|
| 1 |
|
|
| 2 | 23Тл 3,08 104 Тл. |
2 3,14 |
|
|
| 2 |
|
|
| 2 | 0,05 0,12 | ||||
|
|
|
|
| 40 | ||||||||
|
|
| 0,05 |
|
| 0,12 |
|
| |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 7. Шины генератора представляют собой две параллельные полосы длиной поl = 2 м, отстоящие друг от друга на расстоянииd = 20 см. Определить силу взаимного отталкивания шин в случае короткого замыкания, когда по ним течет ток силойI = 10000 А.
Решение. Поскольку расстояние между проводниками во много раз меньше их длины, то можно воспользоваться формулой силы взаимодействия двух параллельных бесконечно длинных проводников
F 0 I1I2l ,
2 d
где I1,I2 силы тока;l длина проводника, на которую приходится сила;d расстояние между проводами. Известно, что проводники с током отталкиваются, если токи по ним текут в противоположных направлениях друг к другу (рис. 5). Заметив, чтоI1 =I2 = I, получим
Проверим размерность:
F Гнм А2 м Гн А2
мм
Рис. 5
F 0 I 2l .
2 d
ВбА А2
м
Вб А Дж Н мН.
мм м
Подставив численные значения физических величин, произведем вычисления:
F 4 107 103 2 2,52,5Н. 2 0,2
Пример 8. В однородном магнитном поле с индукциейВ = 0,1 Тл равномерно вращается рамка, содержащаяN = 1000 витков. Площадь рамкиS = 150 см2. Рамка делает
= 10 об/с. Определить мгновенное значение ЭДС, соответствующее углу поворота рамки вt =30 .
Решение. Мгновенное значение ЭДС индукции определяется законом Фарадея:
где потокосцепление. Потокосцепление связано с магнитным потоком соотношением:
где N число витков, пронизываемых магнитным потоком. Подставляя выражение в формулу (1), получим:
При вращении рамки (рис. 6) магнитный поток , пронизывающий рамку
вмомент времени t, изменяется по закону:
BS cos t,
где B магнитная индукция;S площадь рамки; круговая (или циклическая) частота. Подставив в формулу (3) выражение и продифференцировав по времени, найдем мгновенное значение ЭДС индукции:
i NBSsin t.
n |
| Круговая частота связана с чис- | ||||||
| лом оборотов в секунду соотно- | |||||||
t | B | шением | 2 . Поэтому для | |||||
ЭДС индукции имеем | ||||||||
|
|
|
|
|
| i 2NBS sint. | ||
|
| Проверим размерность: | ||||||
|
|
|
|
|
|
|
| Тл м2 Вб с В. |
|
|
|
|
|
| 1 c |
| |
|
| Подставляя все данные в единицах | ||||||
Рис. 6 |
| СИ и, учитывая, что t =30 = , |
6
получим
i 2 314, 10 103 0,1 1,5 102 0,5В 47,1В.
Пример 9. Плоский квадратный контур со сторонойa = 10 см, по которому течет токI = 100 А, свободно установился в однородном магнитном поле (В = 1 Тл). Определить работуА, совершенную внешними силами при повороте контура относительно оси, проходящей через середину его
противоположных сторон, на угол = 90 . При повороте контура сила тока в нем поддерживается неизменной.
Решение. Работа внешних сил по перемещению контура с током в магнитном поле равна произведению силы тока в контуре на изменение
магнитного потока, пронизывающего контур, |
|
A I I ( 1 2 ), | (1) |
studfiles.net
Контрольная работа по физике «Электромагнитные явления»
Макет контрольной работы в формате ФГОС | Физика, 8 класс Тема: «Электромагнитные явления» | ||||||||||
Предметные результаты: 1. Обязательный уровень владения предметными знаниями темы | 1. Магнитные линии прямого тока представляют собой… 2. Что наблюдалось в опыте Эрстеда? 3. В чем суть гипотезы Ампера? Как согласуется гипотеза Ампера с современными представлениями о строении вещества? 4. Как взаимодействуют между собой два параллельных проводника, если по ним протекают токи в одном направлении? 5. Два магнита обращены друг к другу северными полюсами. Как магниты будут взаимодействовать между собой? 6.Какими способами можно усилить магнитное действие катушки с током? 7.Что называют электромагнитом? | ||||||||||
Метапредметные | 2. Познавательные УУД | 8.На каком рисунке изображена картина магнитного поля при взаимодействии одноименных полюсов магнитов? | |||||||||
3. Коммуникативные УУД | 9.Установите соответствие между действиями тока и приборами
| ||||||||||
4. Регулятивные УУД | 10.Электродвигатель постоянного тока потребляет от источника с напряжением 42 В ток силой 3 А. Какова механическая мощность мотора, если сопротивление его обмотки равно 5 Ом? Каков его К.П.Д.? |
Контрольная работа состоит из трех частей.
Часть 1 состоит из 7 заданий, каждое задание оценивается в 1 балл.
Часть 2 состоит из двух заданий.
Каждое задание оценивается в два балла, если оно выполнено полностью, один балл ставится, если задание выполнено не полностью.
Часть 3 состоит из одного задания.
При выполнении задания 10 необходимо правильно решить и оформить задачу.
Задание 10 оценивается в три балла, если задача решена полностью. Два балла ставится, если правильно решена задача , но не дан полный ответ (не до конца проведены расчёты, нет ответа). Один балл ставится в случае, если правильно оформлена задача и верно записаны расчетные формулы.
Шкала перевода баллов по пятибалльной системе.
Максимальное количество баллов – 14.
Отметка «2» | Отметка «3» | Отметка «4» | Отметка «5» |
0-6 баллов | 7-10 баллов | 11-12 баллов | 13-14 баллов |
Опубликовано 14.09.17 в 14:23
xn--j1ahfl.xn--p1ai
Контрольная работа «Электромагнитные явления»
I вариант.
1) Поворот магнитной стрелки, расположенной параллельно прямолинейному проводнику, обнаружил...
А. Эрстед. Б. Кулон. В. Ампер. Г. Ом.
2) Вокруг проводника с током существует ... поле
А. только электрическое. Б. только магнитное. В. электрическое, магнитное и гравитационное. Г. только гравитационное.
3) Какими из ниже приведенных свойств обладает магнитное поле?
А. порождается магнитами и токами
Б. порождается заряженными частицами.
В. обнаруживается магнитами и токами.
Г. обнаруживаются проводниками с током.
4) По двум параллельно расположенным проводникам проходят токи в противоположных направлениях, при этом проводники...
А. притягиваются. Б. не взаимодействуют. В. отталкиваются.
5) Два магнита обращены друг к другу северными полюсами. Как магниты будут взаимодействовать между собой?
A) Притягиваться. Б) Отталкиваться. В) Не будут взаимодействовать. Г) Среди ответов нет правильного.
6) Начертите (приблизительно) расположение нескольких магнитных линий для двух магнитов, расположенных так, как показано на рисунке (рис. делать в тетради)
7)Определите по рисунку направление линий магнитного поля
(рис. делать в тетради)
8) Определите направление силы действующей на проводник (рис. делать в тетради)
Контрольная работа «Электромагнитные явления»
II вариант.
1) Свойства магнитных материалов выявил...
А. Эрстед. Б. Кулон. В. Ампер. Г. Гильберт
2) Вокруг проводника с током существует ... поле
А. только гравитационное. Б. электрическое, магнитное и гравитационное. В. только магнитное. Г. только электрическое.
3) Какими из ниже приведенных свойств не обладают магнитные материалы?
А. магнитное притяжение и отталкивание
Б. наличие 2х полюсов: положительного и отрицательного
В. одноименные полюса магнитов притягиваются, а разноименные отталкиваются
Г. свободно подвешенный магнит ориентируется определенным образом относительно стран света
4) По двум параллельно расположенным проводникам проходят токи в одном направлении, при этом проводники...
А. притягиваются. Б. не взаимодействуют. В. Отталкиваются
5) Два магнита обращены друг к другу разными полюсами. Как магниты будут взаимодействовать между собой?
A) Притягиваться. Б) Отталкиваться. В) Не будут взаимодействовать. Г) Среди ответов нет правильного.
6) Начертите (приблизительно) расположение нескольких магнитных линий для двух магнитов, расположенных так, как показано на рисунке (рис. делать в тетради)
7)Определите по рисунку направление тока в проводнике
(рис. делать в тетради)
8) Определите направление силы, действующей на провод(рис. делать в тетради)
Контрольная работа «Электромагнитные явления»
I вариант.
1) При пропускании постоянного электрического тока через проводник вокруг него возникает магнитное поле. Оно обнаруживается по расположению стальных опилок на листе бумаги или магнитной стрелки, находящихся вблизи проводника. В каком случае это поле исчезает?
А) Если убрать стальные опилки. Б) Если убрать магнитную стрелку. В) Если убрать стальные опилки и магнитную стрелку.
infourok.ru