Магнитное поле

Магнитное поле. Электромагнитная индукция. Самоиндукция.
Часть В
1. Кольцо из сверхпроводника площадью 100 см2 имеет индуктивность 5 мГн. При
помещении кольца в однородное магнитное поле с индукцией 1 ТЛ, линии
индукции которого перпендикулярны плоскости кольца, в нём появится
индукционный ток … (в А)
2. Магнитный поток 0,28 Вб возникает в контуре индуктивности 40 мГн, если в нём
протекает постоянный ток … (в А)
3. В катушке индуктивности 40мГн при равномерном исчезновении тока 2А в
течение 0,01 с возникает ЭДС самоиндукции … (в В)
4. Если в катушке при протекании тока 4А энергия магнитного поля составляет 2 Дж,
то магнитный поток, пронизывающий витки катушки, равен … (в Вб)
5. Чему равна ЭДС самоиндукции (в В) катушки с индуктивностью 2 Гн, если сила
тока в ней за 1 сек равномерно увеличилась от 0 до 10А.
6. В соленоиде при равномерном изменении силы тока на один ампер в течение 0,25с
возбуждается ЭДС самоиндукции 20мВ. Индуктивность соленоида равна … (мГн)
7. Энергия магнитного поля катушки, индуктивность которой 3 Гн при силе тока в
ней 2А, равна … (в Дж)
8. По параллельным горизонтальным проводникам bc и
ad, находящимся в однородном вертикальном магнитном
поле с индукцией В, со скоростью 1 м/с скользит
проводящий стержень MN, который находится в контакте
с проводниками (см рис). Расстояние между проводниками
l = 20 см. Между проводниками подключен резистор
сопротивлением R = 2 Ом. Сопротивление стержня и
проводников пренебрежимо мало. При движении стержня
по резистору R течет ток I = 40 мА. Какова индукция магнитного поля?
9. Проводящий стержень длиной l = 20 см движется
поступательно в однородном магнитном поле со
скоростью v = 1 м/с так, что угол между стержнем
и вектором скорости α = 30 ͦ (см рис). Вектор индукции
В магнитного поля перпендикулярен плоскости, в
которой лежат стержень и вектор его скорости. ЭДС
индукции в стержне равна 0,05 В. Чему равен модуль индукции магнитного поля.
10. Пучок ионов попадает в камеру масс-спектрометра через
отверстие в точке А со скоростью v = 30000 м/с, направленной
перпендикулярно стенке АС. В камере создаётся однородное
магнитное поле, индукция которого перпендикулярна скорости
ионов. Двигаясь в этом поле, ионы попадают на мишень,
расположенную в точке С на расстоянии 18 см от точки А
(см рис). Чему равен модуль индукции магнитного поля В,
если отношение массы иона к его заряду m/q = 6 * 10 -7 кг/Кл
11. Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с
индукцией B по окружности радиусом R со скоростью v. Что произойдёт с
радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при
увеличении скорости движения.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго
и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) радиус орбиты
Б) период обращения
В) кинетическая энергия
А
ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Б
В
12. Прямоугольный контур, образованный двумя рельсами
и двумя перемычками, находится в однородном
магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура.
Правая перемычка скользит по рельсам, сохраняя
надёжный контакт с ними. Известны величины: индукция
магнитного поля 0,1Тл, расстояние между рельсами 10 см,
скорость движения перемычки 2 м/с, сопротивление контура
2 Ом. Какова сила индукционного тока в контуре?
Ответ выразите в миллиамперах (мА).
13. Две частицы, имеющие отношение зарядов q1/q2 = 2 и отношение масс m1/m2 = 4,
влетели в магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции и движутся по
окружности с отношением радиусов R1/R2 = 2. Определите отношение
кинетических энергий W1/W2 этих частиц.
14. Прямолинейный проводник длиной 0,1м, по которому течёт ток, находится в
однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл, и расположен под углом 90 ͦ к
вектору В. Чему равна сила тока, если сила, действующая на проводник со стороны
магнитного поля, равна 0,2Н.
15. Свободно перемещающийся по рамке проводник с током
через изолятор прикреплён к пружине жёсткостью 5 Н/м
(см рис). Длина проводника 0,5 м, и по нему течёт ток 2А.
При помещении проводника с изолятором в магнитное поле,
вектор индукции которого перпендикулярен плоскости рамки,
пружина растянулась на 10см. определите значение индукции
магнитного поля (в мТл)
16. Электрон влетел в однородное магнитное поле индукцией
B = 0,004Тл так, как указано на рисунке. Через какое
минимальное время электрон вновь окажется в точке а?
Ответ округлите до двух значащих цифр, умножьте на
1010.
16. Электрон движется в однородном магнитном поле индукцией В по круговой
орбите радиусом R = 6 *10-4 м. Значение импульса электрона равно p = 4,8*10-24 кг
м / c. Чему равна индукция магнитного поля.
17. Плоский контур с источником постоянного тока находится во
внешнем магнитном поле, вектор индукции которого
перпендикулярен плоскости контура (см рис). На сколько %
изменится мощность тока в контуре после того, как поле начнёт
увеличиваться со скоростью 0,01 Тл/с? Площадь контура 0,1 м2,
ЭДС источника тока 10 мВ.
18. Квадратная рамка со стороной 0,5 м лежит на столе. Индукция магнитного поля
равная 0,4 Тл и направленная перпендикулярно плоскости рамки, равномерно
убывает до 0 в течение 0,1 с. Какую работу совершает за это время вихревое
электрическое поле в рамке, если сопротивление равно 0,5 Ом.
19. В катушке сила тока равномерно увеличивается со скоростью 3А/с. При этом в ней
возникает ЭДС самоиндукции 15В. Чему равна энергия магнитного поля катушки
при силе тока в ней 4А.
Часть С
1). Электрон влетает в область однородного магнитного поля индукцией 0,01 Тл со
скоростью 1000 км/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Какой путь он
пройдёт к тому моменту времени, когда вектор его скорости повернётся на угол, равный 1 ͦ
2). Заряженный шарик влетает в область однородного магнитного поля индукцией 0,2 Тл
со скоростью 1000 м/с перпендикулярно вектору магнитной индукции. Какой путь он
пройдет к тому моменту, когда вектор его скорости повернётся на 1 ͦ . Масса шарика 0,01 г,
заряд равен 500 мкКл.
3) Замкнутое медное кольцо подвешено на длинных
нитях вблизи катушки индуктивности, закреплённой
на столе и подключенной к источнику постоянного
тока (см рис). Первоначально электрическая цепь
катушки разомкнута. Как будет двигаться кольцо при
замыкании цепи? Ответ поясните, используя
физические закономерности.
4) Тонкий алюминиевый брусок прямоугольного сечения,
имеющий длину L = 0,5м, соскальзывает из состояния
покоя по гладкой наклонной плоскости из диэлектрика
в вертикальном магнитном поле индукцией B = 0,1 Тл
(см рис). Плоскость наклонена к горизонту под углом 30 ͦ .
Продольная ось бруска при движении сохраняет
горизонтальное направление. Найдите величину ЭДС
индукции на концах бруска в момент, когда брусок
пройдёт по наклонной плоскости расстояние l = 1,6м
5) По прямому горизонтальному проводнику длиной 1м с площадью поперечного сечения
1,25*10 м, подвешенному с помощью двух одинаковых невесомых пружинок жесткостью
100 Н/м, течёт ток I = 10А (см рис). Какой угол α оставляют оси пружинок с вертикалью
после выключения вертикального магнитного поля с индукцией В = 0,1 Тл, если
абсолютное удлинение каждой из пружинок при этом составляет 0,007м, плотность
материала проводника 8000 кг/м3.
6). Плоская горизонтальная фигура площадью 0,1 м2, ограниченная проводящим контуром
с сопротивлением 5 Ом, находится в однородном магнитном поле. Пока проекция вектора
магнитной индукции на вертикальную ось Оz медленно и равномерно возрастает от В1z =
- 0,15 Тл до некоторого конечного значения В2z, по контуру протекает заряд 0,008 Кл.
Найдите В2z.
7) Горизонтальный проводник длиной 1м движется равноускоренно
в вертикальном однородном магнитном поле, индукция которого
равна 0,5 Тл. Скорость проводника горизонтальна и перпендикуляр
на проводнику (см. рис). При начальной скорости проводника,
равной нулю, проводник переместился на 1 м. ЭДС индукции на
концах проводника в конце перемещения равна 2В. Каково
ускорение проводника.
8) Горизонтальный проводник длиной движется равноускоренно в вертикальном
однородном магнитном поле, индукция которого равна 1 Тл. Скорость проводника
горизонтальна и перпендикулярна проводнику (см. рис задачи 7). При начальной скорости
проводника, равной нулю и ускорении 8 м/с2, он через некоторое время переместился на 1
м. ЭДС индукции на концах проводника в конце перемещения равна 6В. Какова длина
проводника.
9). На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит
проводящая жёсткая рамка из однородной тонкой проволоки,
согнутой в виде равностороннего треугольника ADC со
стороной, равной а (см рис). Рамка, по которой течёт ток I,
находится в магнитном поле, вектор индукции которого B
перпендикулярен стороне CD. Каким должен быть модуль
индукции магнитного поля, чтобы рамка начала
поворачиваться вокруг стороны CD, если масса рамки m?
10). Медное кольцо, диаметр которого 20 см, а диаметр провода кольца 2мм, расположено
в однородном магнитном поле. Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной
индукции. Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной индукции. Определите
модуль скорости изменения магнитной индукции со временем, если при этом в кольце
возникает индукционный ток 10А. Удельное сопротивление меди 1,72 10 Ом м.
11) С какой скоростью вылетает альфа-частица из радиоактивного ядра, если она, попадая
в магнитное поле индукцией В = 2 Тл перпендикулярно его силовым линиям, движется по
дуге окружности радиусом r = 1м (альфа-частица – это ядро атома гелия, молярная масса
гелия M = 0,004 кг / моль)
12) В кинескопе телевизора разность потенциалов между катодом и анодом U = 64 кВ.
Отклонение электронного луча при горизонтальной разверстке осуществляется
магнитным полем, создаваемым двумя катушками. Ширина области, в которой электроны
пролетают через магнитное поле, равна d = 5 см. Какова индукция магнитного поля при
значении угла отклонения электронного луча на 30 градусов? Заряд электрона e, масса m.
13). Медный куб с длиной ребра а = 0,1 м скользит по столу с постоянной скоростью v =
10 м/с, касаясь стола одной из плоских поверхностей. Вектор индукции магнитного поля
равен 0,2 Тл и направлен вдоль поверхности стола и перпендикулярно вектору скорости
куба. Найдите модуль вектора напряженности электрического поля, возникающего внутри
металла, и модуль разности потенциалов между центром куба и одной из его вершин.
14) Плоская замкнутая рамка из одного витка провода, охватывающая прямоугольник
площадью S = 0,001 м2, лежит на горизонтальной плоскости в однородном магнитном
поле индукции 2 Тл. Какой заряд протечёт по рамке, если её повернуть на 180 градусов
вокруг одной из её сторон? Cопротивление рамки равно 0,1 Ом.
15) В электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС
равной 5В, ключа К, конденсатора емкостью 0,1 мкФ,
катушки индуктивностью 0,2 Гн и резистора сопротивлением
1 кОм идет ток (см рис). Какое количество теплоты выделится
на резисторе после размыкания ключа, если r = 1 Ом.
16).Металлический стержень массой m = 1г и длиной l = 20 см
подвешен горизонтально на двух невесомых нерастяжимых
проводящих нитях длиной L = 10 см, в однородном магнитном поле,
направленном по вертикали. По проводнику пропущен короткий
импульс тока продолжительностью t =10 мс и силой тока I =1А.
В результате стержень был отброшен в сторону так, что
максимальный угол отклонения нитей подвеса от вертикали
составил α = 60 ͦ . Найдите модуль вектора индукции магнитного
поля В.