Система

№10.1 По двум тонким прямым проводникам, параллельным друг другу, текут одинаковые токи I (см. рисунок). Как направлен вектор индукции создаваемого ими магнитного поля в точке С, находящейся в плоскости рисунка?

Ответ: К нам.

№10.2 На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в плоскости чертежа. В центре витка вектор индукции магнитного поля тока направлен?

Ответ: От нас, перпендикулярно плоскости чертежа.

№10.3 К магнитной стрелке (северный полюс затемнен, см. рисунок), которая может поворачиваться вокруг вертикальной оси, перпендикулярной плоскости чертежа, поднесли постоянный полосовой магнит. Как, в результате этого изменится положение магнитной стрелки?

Ответ: Положение стрелки не изменится.

№10.4 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).

Выберите два ответа в которых верно указано направление индукции магнитного поля, созданного этими проводниками в центре квадрата О,

1) направлена вниз на рис. А и вверх на рис. Б;

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

3) равна нулю в случаях, изображённых на обоих рисунках;

4) направлена вверх на рис. А, на рис. Б равна нулю;

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

Ответ: 24 или 42.

№10.5 Магнитное поле создано в точке А двумя параллельными длинными проводниками с токами I₁ и I₂, расположенными перпендикулярно плоскости чертежа. Как направлены векторы B₁ и B₂ , а так же результирующий вектор индукции магнитного поля В в точке А ?

Ответ: В₁ — вниз, В₂ — вниз, В — вниз.

№10.6 Магнитное поле образовано двумя бесконечно длинными тонкими прямыми проводами, по которым протекают одинаковые токи I. Провод 1 лежит на оси OY, провод 2 параллелен оси OZ и пересекает ось OX. Направление вектора индукции магнитного поля, создаваемого этими токами в точке A, изображено на рисунке (пунктирный прямоугольник параллелен плоскости YOZ).

На каком из следующих рисунков правильно показаны направления протекания токов в проводах?

Ответ: 2.

Сила Ампера.

№10.7 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?

Ответ: 8 мДж.

№10.8 С какой силой действует магнитное поле индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1 м? Линии индукции и ток взаимно перпендикулярны.

Ответ: 50 мН.

№10.9 Прямолинейный проводник длиной l = 0,2 м, по которому течет ток I = 2 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,6 Тл и расположен перпендикулярно вектору индукции. Каков модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля?

Ответ: 0,24 Н.

№10.10 Прямолинейный проводник длиной l = 0,1 м, по которому течет ток, находится в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,4 Тл и расположен под углом 90° к вектору индукции. Какова сила тока в проводнике, если сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, равна 0,2 Н?

Ответ: 5 А.

№10.11 На прямой проводник длиной 0,5 м, расположенный перпендикулярно магнитному полю с индукцией 0,02 Тл, действует сила 0,15 Н. Найти силу тока, протекающего по проводнику.

Ответ: Примерно 15 А.

№10.12 Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию (модуль и направление) магнитного поля, в которое надо поместить проводник, чтобы он находился в покое.

Ответ: 20 мТл и направлена горизонтально.

Сила Лоренца.

№10.13 Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 10 Мм/с в магнитном поле индукцией 0,2 Тл перпендикулярно линиям индукции?

Ответ: 0,32 пН.

№10.14 Циклотрон предназначен для ускорения протонов до энергии 5 МэВ[1]. Определить наибольший радиус орбиты, по которой движется протон, если индукция магнитного поля 1 Тл.

Ответ: 0,32 м.

№10.15 Протон движется со скоростью 10⁸ см/с перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 1 Тл. Найти силу, действующую на протон, и радиус окружности, по которой он движется.

Ответ: 1,6∙10^-13 Н, 1,04 см.

№10.16 В направлении, перпендикулярном линиям индукции, влетает в магнитное поле электрон со скоростью 10 Мм/с. Найти индукцию поля, если электрон описал в поле окружность радиусом 1 см.

Ответ: 5,6 мТл.

№10.17 Протон в магнитном поле индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найти скорость протона.

Ответ: 96 км/с.

№10.18 В однородное магнитное поле индукцией 10 мТл перпендикулярно линиям индукции влетает электрон с кинетической энергией 30 кэВ. Каков радиус кривизны траектории движения электрона в магнитном поле?

Ответ: 5,8 см.

№10.19 Протон и α-частица влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Сравнить радиусы окружностей, которые описывают частицы, если у них одинаковые:

А) скорости;

Б) энергии.

Ответ: а) для α-частицы в 2 раза больше; б) одинаковые.

№10.20 Электрон движется в однородном магнитном поле индукцией В = 4 мТл. Найти период Т обращения электрона.

Ответ: 8,9 нс.

№10.21 Протон и α – частица влетают в однородное магнитное поле с одинаковыми скоростями, перпендикулярно линиям магнитной индукции. Найти отношение радиуса кривизны траектории α – частицы к радиусу кривизны траектории протона.

Ответ: 2.

№10.22 Электрон движется в вакууме со скоростью 3×10⁶ м/с в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 0,1 Тл. Чему равна сила, действующая на электрон, если угол между направлениями скорости электрона и линиями магнитной индукции равен 90°?

Ответ: 48∙10^-15 Н.

№10.23 Две частицы с одинаковыми зарядами и отношением масс m₂/m₁=4 влетели в однородные магнитные поля, векторы магнитной индукции которых перпендикулярны их скорости: первая — в поле с индукцией В₁, вторая — в поле с индукцией В₂. Найдите отношение периодов обращения частиц , если радиус их траекторий одинаков, а отношение модулей магнитной индукции .

Ответ: 2.

Задачи повышенной сложности.

№10.24 Максимальная сила, действующая в однородном магнитном поле на проводник с током длиной 10 см равна 0,02 Н. Сила тока в проводнике 8 А. Каков модуль вектора магнитной индукции этого поля?

Ответ: Индукция магнитного поля равна 25 мТл.

№10.25 Участок проводника длиной 20 см находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила электрического тока, идущего по проводнику, равна 5 А. Какую работу совершает сила Ампера при перемещении проводника на 10 см в направлении действия силы Ампера? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.

Ответ: Работа силы Ампера равна 5 мДж.

№10.26 На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит проводящая жёсткая рамка из однородной тонкой проволоки, согнутая в виде квадрата ACDE со стороной а (см. рисунок). Рамка находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции В которого перпендикулярен сторонам АЕ и CD и равен по модулю В. По рамке против часовой стрелки протекает ток I. При каком значении массы рамки она начнёт поворачиваться вокруг стороны CD?

Ответ: Рамка начнет поворачиваться вокруг стороны CD, если ее масса будет меньше отношения: 2IBa/g

№10.27 По прямому горизонтальному проводнику длиной L с площадью поперечного сечения 1,25∙10^–5 м², подвешенному с помощью двух одинаковых невесомых пружинок жесткостью 100 Н/м, течет электрический ток I = 10 А. При включении магнитного поля, вектор индукции которого B = 0,1 Тл направлен вертикально, проводник отклоняется от исходного положения так, что оси пружинок составляют с вертикалью угол α (см. рисунок). При этом абсолютное удлинение каждой пружины составило 7∙10^–3 м. Определите длину L проводника. (Плотность материала проводника 8∙10³ кг/м³.)

Ответ: Длина проводника примерно равна 1 м.

№10.28 Электрон влетает в область однородного магнитного поля индукцией В = 0,01 Тл со скоростью v = 1000 км/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Какой путь он пройдет к тому моменту, когда вектор его скорости повернется на 1°?

Ответ: К тому моменту, когда вектор скорости электрона повернется на 1˚, электрон пройдет путь примерно 10^{-5
м}.

№10.29 Две частицы с одинаковыми зарядами и отношением масс влетели в однородные магнитные поля, векторы магнитной индукции которых перпендикулярны их скорости: первая — в поле с индукцией В₁, вторая — в поле с индукцией В₂. Найдите отношение кинетических энергии частиц , если радиус их траекторий одинаков, а отношение модулей магнитной индукции .

Ответ: Кинетическая энергия второй частицы в 2 раза больше, чем кинетическая энергия первой частицы.

№10.30 Электрон движется в магнитном поле, индукция которого 2 мТл, по винтовой линии радиусом 2 см и шагом винта 5 см. Определить скорость электрона.

Ответ: Скорость электрона примерно равна 7,6 Мм/с.

№10.31 Электрон движется в однородном магнитном поле индукцией В по круговой орбите радиусом R = 6∙10^{-4
м,
плоскость которой перпендикулярна линиям индукции
магнитного поля. Чему равна индукция магнитного поля,
если импульс электрона равен 4,8∙10-24} кг∙м/с?

Ответ: Индукция магнитного поля равна 0,05 Тл.

№10.32 С какой скоростью вылетает α – частица из радиоактивного ядра, если она, попадая в однородное магнитное поле индукцией 2 Тл перпендикулярно его силовым линиям, движется по дуге окружности радиусом 1 м?

Ответ: На вылете из радиоактивного ядра скорость α – частицы равна 96 Мм/с.

№10.33 В кинескопе телевизора разность потенциалов между катодом и анодом 16 кВ. Отклонение электронного луча при горизонтальной развертке осуществляется магнитным полем, создаваемым двумя катушками. Ширина области, в которой электроны пролетают через магнитное поле, равна 10 см. Какова индукция отклоняющего магнитного поля при значении угла отклонения электронного луча 30°?

Ответ: Индукция отклоняющего магнитного поля при значении угла отклонения электронного луча 30° равна 2,135 мТл.

№10.34 В однородном магнитном поле с индукцией В, направленной вертикально вверх, равномерно вращается в горизонтальной плоскости против часовой стрелки положительно заряженный шарик массой т, подвешенный на нити длиной l (конический маятник). Угол отклонения нити от вертикали α, скорость движения шарика υ. Найдите заряд шарика. Сделайте схематический рисунок с указанием сил, действующих на заряд.

Ответ:

№10.35

В однородном магнитном поле вектор индукции которого направлен вертикально вверх, равномерно вращается в горизонтальной плоскости против часовой стрелки положительно заряженный шарик с зарядом q и массой т, подвешенный на нити длиной l (конический маятник). Угол отклонения нити от вертикали α, скорость движения шарика υ. Найдите модуль вектора магнитной индукции. Сделайте схематический рисунок с указанием сил, действующих на заряд.

Ответ:

№10.36 Электрон, влетающий в однородное магнитное поле под углом 60° к направлению поля, движется по винтовой линии радиусом 5 см с периодом обращения 60 мкс. Какова скорость электрона, индукция магнитного поля и шаг

винтовой линии?

Ответ: 6 км/с; 0,6 мкТл.

№10.37 Два первоначально покоившихся электрона ускоряются в электрическом поле: первый проходит разность потенциалов U, второй — 2U. Ускорившиеся электроны попадают в однородное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны скорости движения электронов. Отношение радиусов кривизны траекторий первого и второго электронов в магнитном поле равно?

Ответ: Примерно 0,7.

№10.38 Линии напряженности однородного электрического поля и линии индукции однородного магнитного поля взаимно перпендикулярны. Напряженность электрического поля 1 кВ/м, а индукция магнитного поля 1 мТл. Какими должны быть направление и модуль скорости электрона, чтобы его движение было прямолинейным?

Ответ: 1000 км/с.

№10.39 Ион ускоряется в электрическом поле с разностью потенциалов 10 кВ и попадает в однородное магнитное поле перпендикулярно к вектору его индукции (см. рисунок). Радиус траектории движения иона в магнитном поле равен 0,2 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.

Ответ: 5∙10^-7 кг/Кл.

№10.40 Свободная заряженная частица движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиусом R. В некоторый момент времени включают однородное электрическое поле, напряженность которого Е, направлена параллельно магнитной индукции. Через какое время Dt после включения электрического поля кинетическая энергия частицы увеличится в 2 раза? Силу тяжести не учитывать.

Ответ: Промежуток времени, через который кинетическая энергия увеличится в два раза, рассчитывается по формуле:

[1] эВ – электрон Вольт - единица измерения энергии частиц , 1 эВ = 1,6∙10^-19 Дж

Содержание



Центр компьютерного обучения © 2001 - 2020 г.