ХОЧУ ПОЛУЧИТЬ 5 ЗА ЕГЭ ПО ФИЗИКЕ

 

    П О М О Щ Ь  А Б И Т У Р И Е Н Т У  П О  Ф И З И К Е

             КУПИТЬ  КНИГУ                                                                                                           

                         МАГНИТНОЕ   ПОЛЕ

               

                                      С о д е р ж а н и е    к н и г и

    1. в В Е Д Е Н И Е.  

     2. Т Е О Р Е Т И Ч Е С К И Й    О Б З О Р.

     3. Р Е Ш Е Н И Е  З А Д А Ч  Ч А С Т и  1  ЕГЭ  - 84  З А Д А Ч и.

              3-1. Магнитное поле электрического тока

              3-2. Закон Ампера  

              3-3. Сила Лоренца  

              3-4. Контур с током в магнитном поле  

              3-5. Взаимодействие токов 

     4. Р Е Ш Е Н И Е  З А Д А Ч  Ч А С Т И   2  ЕГЭ  - 52  З А Д А Ч и.

              4-1. Магнитное поле электрического тока

              4-2. Закон Ампера  

              4-3. Сила Лоренца  

              4-4. Контур с током в магнитном поле  

              4-5. Взаимодействие токов 

     5. зАДАЧИ  САМОСТОЯТЕЛЬНОГО  РЕШЕНИЯ - 20  з а д а ч.

     6. т А Б Л И Ц Ы    С   Ф О Р М У Л А М И.

  44 урока по физике для абитуриентов Вы найдете в серии книжек  с  общим    названием "САМ СЕБЕ РЕПЕТИТОР".  
 

      В  КАЧЕСТВЕ  ПРИМЕРА  НИЖЕ  ПРИВЕДЕНЫ  5  ЗАДАЧ  ИЗ  136  ЗАДАЧ  ПО ТЕМЕ  "МАГНИТНОЕ  ПОЛЕ"  С  ПОДРОБНЫМИ  РЕШЕНИЯМИ 

 

 

     Р Е Ш Е Н И Е  З А Д А Ч   Ч А С Т и  1 ЕГЭ

                                                                     Задача № 1-5

      Между полюсами электромагнита в горизонтальном магнитном поле находится прямолинейный проводник, расположенный горизонтально и перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Какой ток должен идти через проводник, чтобы скомпенсировать силы натяжения в поддерживающих его гибких проводах. Индукция поля B = 0,01 Тл, масса единицы провода m/L = 0,02 кг/м.

        Дано: B = 0,01 Тл, m/L = 0,02 кг/м. Определить I - ?

            

                                                                      Рис. 12

На рис. 12, а представлен проводник без тока, висящий на гибких проводах в горизонтальном магнитном поле. На проводник действуют силы: mg - сила тяжести и две силы реакции гибких проводников - Т. Так как по проводнику ток не течет, то он находится в состоянии равновесия за счет сил упругости Т гибких проводов в соответствии с уравнением 2Т – mg = 0.

Для компенсации сил натяжения Т, поддерживающих проводов (силы натяжения равны нулю), необходимо по проводнику пропустить электрический ток, такой, чтобы сила Ампера FА = IBL, направленная вверх, была бы равна весу проводника mg  (рис. 12, b):

                                                   FА = mg    =>  IBL =  mg,

откуда сила тока в проводнике I = mg/BL = 9,8·0,02/0,01 = 19,6 А.

В этом случае направление тока должно быть выбрано слева направо, что, в соответствии с правилом левой руки, обеспечивает направление силы Ампера вертикально вверх.

 

                                                                     Задача № 1-12

         В однородном магнитном поле, индукция которого В = 1 Тл, движется равномерно прямой проводник длиной L = 20 см, по которому течет ток I = 2 А. Скорость проводника равна V = 15 см/с и направлена перпендикулярно вектору индукции. Найти работу магнитного поля по перемещению проводника за t = 5 с.

Дано: В = 1 Тл, L = 0,2 м, I = 2 А,  V = 0,15 м/с, t = 5 с. Определить А - ?

По определению работа по перемещению проводника в магнитном поле, которую производит сила Ампера, равна А = FА·S, где  FА = IBL – сила Ампера, действующая на проводник с током при его перемещении в магнитном поле перпендикулярно вектору В, S = V·t – перемещение проводника за время t.

Следовательно, работа поля по перемещению проводника с током со скоростью V равна

                                             А = FА·S = IBLV·t = 0,3 Дж.

                                                                  

                                                                    Задача № 1-19

        Проволочный виток радиусом R = 20 см расположен в плоскости магнитного меридиана. В центре витка установлен компас. Какой силы ток I течет по витку, если магнитная стрелка компаса отклонена на угол α = 9о от плоскости магнитного меридиана? (Горизонтальную составляющую ВГ магнитной индукции поля Земли принять равной 20 мкТл).

         Дано: R = 0,2 м, α = 9о, ВГ = 20·10-6 Тл. Определить I - ?

                                                               

                                                                              Рис. 1.14.

При отсутствии тока в витке магнитная стрелка устанавливается также по направлению вектора индукции магнитного поля Земли, точнее в направлении горизонтальной составляющей индукции ВГ магнитного поля Земли. Если по витку пропустить ток, то этот ток создает свое магнитное поле. Магнитная индукция ВВ этого поля в центре кольца направлена по оси кольца (на рис 1.14 вправо), а величину её можно определить по формуле:  BВ = μоI/2R   (1).

        Магнитная индукция В в центре кольца равна векторной сумме горизонтальной составляющей магнитного поля Земли ВГ и магнитной индукции ВВ, созданной током в витке (рис. 1.14):

                                                                         В = ВГ + ВВ.

        Магнитная стрелка ориентируется по направлению вектора индукции В результирующего поля, отклоняясь на угол α от плоскости витка . Из рис. 1.14 видно, что ВВ = ВГ·tgα   (2).

         Решая совместно уравнения (1) и (2), получим

                                    

     

              Р Е Ш Е Н И Е  З А Д А Ч   Ч А С Т И  ЕГЭ

                           

                                                                     Задача № 2-9

         Три параллельных прямолинейных проводника большой длины расположены в воздухе на равных расстояниях r = 15 см друг от друга. Токи в проводниках одинаковы по величине и направлены, как показано на рисунке 2.6. Найти индукцию магнитного поля в точке О, расположенной на одинаковых расстояниях от всех трех проводников, если токи в них I = 12 А.

         Дано: r = 0,15 м, I1 = I2 = I3 = I = 12 А.  Определить  В - ?

                                                 

                                                                         Рис. 2.6.

         На основании правила буравчика рисуем векторы магнитной индукции В1, В2 и В3 полей трех параллельных токов в точке О. Из условия задачи получаем, что В1 = В2 = В3 = μoI/2πd, где расстоние от провода до точки О:   d = r/2cоsα = r/√3  (угол α = 30о). 

        Результирующий вектор индукции определим применяя принцип суперпозиции полей:

                                                               В = В1 + В2 + В3     (1).

        Решаем это векторное уравнение через проекции векторов на оси ОХ и ОY. Ось ОХ совместим с направлением вектора В3 (рис. 2.6)

         Спроецируем уравнение (1) на оси  ОХ и OY:

                   ОХ:   Вх = В3 + В1cos60о + В2cos60о = 2В3;     OY:    Ву = В2cos30о - В1cos30о = 0.

         Следовательно, результирующая индукция равна

                                                   

                                                                          

                                                                    Задача № 2-24

          В область поперечного однородного магнитного поля с индукцией В = 0.1 Тл и размером h = 0,1 м по нормали влетает α-частица. Найти скорость частицы, если после прохождения магнитного поля она отклонится на угол φ = 30о от первоначального направления. Для α-частицы отношение заряда частицы к её массе (удельный заряд) q/m = 0,5·108 Кл/кг.

          Дано: В = 0.1 Тл, h = 0,1 м, φ = 30о, q/m = 0,5·108 Кл/кг. Определить V - ?

                                                     

                                                                           Рис. 31.

          На рисунке показана область поперечного магнитного поля, высотой h. Вектор В магнитной индукции перпендикулярен плоскости рисунка и направлен от нас. α-частица влетает в область магнитного поля в точке А перпендикулярно силовым линиям поля и далее движется в поле под действием силы Лоренца.

         По условию задачи после вылета α-частицы из области с магнитном полем вектор скорости частицы отклонился от начального направления на угол φ. Так как вектор скорости частицы перпендикулярен радиусу дуги, по которой двигается частица, то угол <АОС между радиусами для точек А и С будет равен также углу φ. Тогда рассмотрим треугольник ΔОСD, он прямоугольный, в этом треугольнике гипотенуза ОС = СD/sinφ   =>   R = h/sinφ  (1).

         Если заряженная частица движется по дуге окружности, то формула расчета радиуса окружности имеет вид: R = mV/qB, где m - масса частицы, V- линейная скорость частицы на траектории, q - заряд частицы.

        Из этой формулы выразим скорость частицы V = qBR/m.

         Учитывая выражение (1), формула для расчета скорости будет

                                                           V = qBh/msinφ = 106 м/с.

         КУПИТЬ  КНИГУ                                                                          ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА

                                          телефон:   +79175649529,  почта:  gaegoralev@mail.ru

                ©   Содержание  и  дизайн:  Александр  Горский.     egefizika5.com

/