ГДЗ-Физика-задачник-11кл-Рымкевич-2004-www.frenglish.ru (10 - 11 класс - Рымкевич), страница 11

32 Решение. На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера. Взаимная ориентация векторов магнитной индукции В, силы Ампера Р и направления тока 1 определяется по правилу левой руки. Следующие задачи могут быть поставлены и решены с помощью рисунка. 1. В каком направлении действует сила Ампера, если направления линий магнитной индукции и тока соответствуют рисунку 32, а — г? Ответ: а) вверх; б) вправо; в) по нормали к плоскости листа, внутрь; г) влево. 2.

Определить направление тока (рис. 32, д). Ответ: по нормали к плоскости листа, внутрь. 3. Определить направление вектораВ (рис. 32, е, ж). Ответ: е) по нормали к плоскости листа, в сторону наблюдателя; ж) вниз. 4. Определить силу Ампера Ра (рис. 32, з). Ответ: Рл = О, так как вектор В направлен в сторону, противоположную направлению тока. 105 830 какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 ем действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А.

Проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля. Г =ПВ~1~~3, где 6 — угол между направлениями вектора В и тока в проводнике. Тогда г В=— А 10йп 6 Вычисления: 6=90',В= ' =40мТл. 25А 0,05м Ответ: В = 40 мТл. 832, Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию (модуль и направление) магнитного ноля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

Решение. Запишем условие равновесия: Р +Р,=о. Таким образом, сила Ампера Р и сила тяжести Р, должны быть равны по модулю и противоположны по направлению. Согласно правилу левой руки, в случае горизонтально расположенного проводника, сила Г„ направлена вертикально вверх, если вектор В лежит в горизонтальной плоскости гА Рис. ЗЗ 106 Решение. На прямолинейный проводник длиной Ь с током 1 в магнитном поле В по закону Ампера дейст- вует сила 11В з1п )) = пгя, т.

е. В = "'б Пв)п () Вычисления: В 0,004 кг 10 мус 20 мТл г 10 А 0,2 м Ответ: В = 20 мТл, направление вектора В указано на рисунке. 833. Проводник аЬ, длина которого ) и масса т, подвешен на тонких проволочках. При прохождении по нему тока 1 он отклонился в однородном магнитном поле (рис. 34, а) так, что нити образовали угол а с вертикалью. Какова индукцня магнитного поля? Решение. Запишем условие равновесия для сил Ампе- ра ФА, тяжести Р и реакции Р (рис. 34, б): еА Е з1пя'г У сово' Х Х Х Х Х Х Х В Ь а) Рис. 34 107 и перпендикулярен направлению тока (рис. 33).

Из условия равенства сил по величине следует: Исключив силу Г из системы уравнений, получим: Р,=Р,18 а, или ИВ в1п )1 = тя $я а. Так как )) = 90', то В = тд $н а/(П). 834. 8 проводнике с длиной активной части 8 см сила тока равна 50 А. Он находится в однородном магнитном поле индукцией 20 мтл. Какую работу совершил источник тока, если проводник переместился на 10 см перпендикулярно линиям индукции? Решение.

Работа источника тока равна работеА силы Ампера по перемещению проводника на расстояниезп А = газ = ПВз з1п 8. Вычисления: А=50А 0008м 20 10 Тл 01м=8мДж. Ответ: А = 8 мДж. 836 ясли к точкам С и Р (рис. 2б) тонкого металлического листа, по которому проходит электрический ток, подключить чувствительный гальванометр, то в случае наличия магнитного поля (направление линий магнитной индукции показано на рисунке) он покажет возникновение разности потенциалов. Объяснить причину проявления разности потенциалов между точками С и Р. Сравнить потенциалы этих точек. Рис. 35 108 Решение.

Ток в металлах обусловлен движением электронов. На заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле, действует сила Лоренца, направление которой для отрицательно заряженных частиц определяется по правилу левой руки. Следовательно, электроны будут отклоняться от точки Р к точке С, создавая разность потенциалов и уменьшая потенциал точки С. 838.

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. Решение. Электрон движется под действием силы Лоренца Гл, направление которой для отрицательно заряженных частиц определяется по правилу правой руки (рис.

36). Следовательно, сила Гл перпендикулярна скорости, что приводит к движению электрона по окружности с ускорением о /В. Таким образом, г Рл = еоВ = лги (В, В= ~" еВ Вычисления: -31 7 В 9,1 . 10 кг. 10 мус 5 7МТЛ. 10-1э кл 10-г ' ' Рис. 36 Ответ: В = 5,7 мТл. 839 Протон в магнитном поле индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найти скорость протона. Решение. Как следует из решения предыдущей задачи, еВВ У= —. т 109 Вычисления: 1,6 10 Кл 10 Тл 0,1 м 98 км/ 1,67 10 кг Ответ: и = 96 км/с. 840.

В однородное магнитное поле индукцией В = 10 мТл перпендикулярно линиям индукции влетает электрон с кинетической энергией Ж'„= 30 кэВ. Каков радиус кривизны траектории движения электрона в поле? Решение. Кинетическая энергия г ого следовательно, Подставляя это выражение в формулу для скорости из задачи 839, получаем: шо (2%'„лз) г?г В= — = еВ еВ Вычисления: 2 30 1,6 10 Дж 9,1 10 кг -19 см. 1,6 10 Кл . 0,01 Тл Ответ: В = 5,8 см. 41 протон и и-частица влетают в однородное магнитное 8 1 поле перпендикулярно линиям индукции.

Сравнить радиусы окружностей, которые описывают частицы, если у них одинаковы: а) скорости; б) энергии. 1 Заряд а-частицы в 2 раза больше заряда протона, а масса а-частицы в 4 раза больше его массы. 110 Решение. Используем выражение для В из задачи 840 и запишем отношение радиусов кривизны траекторий: В тее 1М~т е В тое ~й~~те а)со=и, -2 =-2 — = — 2= —; В т е а Р Ва тае 4 2' Ответ:а)В =2В;б)В =В. 842 Электрон движется в однородном магнитном поле индукпией В - 4 мТл.

Найти период Т обращения электрона. Решение. Период обращения электрона, движущегося по окружности под действием силы Лоренца, связан с угловой скоростью го выражением Т = 2п/со. Учитывая, что линейная скорость или еВВ о=— т получаем выражение Т=— 2ят еВ Вычисления: Т 2 3,14 9.1 10 кг 8 9 нс. 1,6 10 Кл 4 10 Тл Ответ: Т = 8,9 нс.

111 843. 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? Решение. На рисунке 37 изображены силы, действующие на электрон. В электрическом поле Е действует сила Р, = еЕ, в магнитном— Рл = епВ вбп ~3, направление которой определяется по Рис.

37 правилу правой руки. Электрон движется прямолинейно и равномерно, если сумма всех действующих сил равна нулю. Поэтому вектор о должен лежать в плоскости, перпендикулярной вектору Е. Тогда еЕ = епВ э1п ~3, откуда Е и=— Вэ!и ~3 Вычисления: з р = 90', и = ~~ = 1000 км/с. 10 Тл Ответ: и = 1000 км/с. 844 В масс-спектрографе (рис. еб) заряженные частицы ускоряются на участке КЬ электрическим полем и, попав в магнитное поле индукцией В, описывают окружность радиусом й. Вывести формулу для расчета удельного заряда частицы д/ж, если ускоряющее напряжение равно У. Начальную скорость частицы считать равной нулю. 112 ° ° ° ° ° В ° а — аи ° уа ° ° ет ° / ° ! ° ' ° Рис. 38 Решение.

Найдем скорость, до которой частица разгоняется на участке КЬ. Двигаясь между точками К и Ь с разностью потенциалов У, частица приобретает кинетическую энергию 2 гни — = д1~, 2 следовательно, ~~2У При движении по окружности в магнитном поле ско- рость Приравнивая правые части двух последних выраже- ний,получаем: с 2о' т В2Вг ' 846 По графику (рис. 3й) определить магнитную проницаемость стали пРи инДУкЦии Вс намагничиваюп2его полЯ Огт мТл и 1.2 мТл.

Решение. Магнитная проницаемость Р = В,гВо. 113 В,Тл 1,6 1,2 0,8 0,4 2 Вс, мТл Рис. 39 Вычисления: из графиков находим: рс = 0,8 Тл/0,4 мТл = 2000; ц„= 1,2 Тл/1,2 мТл = 1000. Ответ: 1г, = 2000; 11„= 1000. 847. Во сколько раз изменится магнитный поток, если чугунный сердечник в соленоиде заменить стальным таких же размеров? Индукции намагничивающего поля Во = 2,2 мТл. Использовать рисунок 39. Решение.

Магнитный поток Ф индукции поля В Ф = ВЯ сов а. Если заменить чугунный сердечник стальным таких же размеров, то отношение потоков будет равно отношению индукций поля в соленоидах со стальным и чугунным сердечниками: Ф,/Ф„= В,/В„. Из графика найдем отношение индукций поля при В„= 2,2 мТл: В,/В„= 1,4 Тл/0,8 Тл = 1,75.

Ответ: Ф,/Ф„= 1,75. 114 848, Внутри соленоида аез сердечника индукция поля Ве = 2 мТл. Каким станет магнитный поток, если в соленоид ввести чугунный сердечник площадью поперечного сечения 100 см ? Использовать рисунок 39. 2 Решение. Магнитный поток равен: Ф = ВЗ, где В = рВо находится из графика: В = 0,8 Тл. Вычисления: Ф=0,8Тл 0,01м =8мВб. Ответ: Ф = 8 мВб. ГЛАВА Х Электрический ток в различных средах 40. Электрический ток в металлах, полупроводниках, вакууме 84Э Сила тока в лампочке карманного фонаря 0,32 А.

Сколько электронов проходит через поперечное сечение нити накала за 0,1 с? Решение. Полный заряд, проходящий сквозь поперечное сечение проводника с током 1 за время 1, равен 12. Зная заряд е электрона, нетрудно найти число электронов, проходящих за время и ?у = —. е Вычисления: 0 32А 0 1с 2 1022 1,6 10 Кл Ответ:?ч' = 2 10 850. найти скорость упорядоченного движения электронов в проводе площадью поперечного сечения 5 мм при силе тока 2 10 А, если концентрация электронов проводимости 5 10 м -28 -2 Решение. Количество электронов, проходящих сквозь поперечное сечение Я проводника, сила тока в котором 1 за время 1 при концентрации и электронов, определяется следующим образом: 116 где и — скорость электронов.

С другой стороны, если заряд электронов е, то о Фе г ' Из этих двух выражений следует, что 1 = пиЯе, откуда 1 и= —. лбе Вычисления: 10 А -з а 2 5.10 м 5 10 м .1,0 10 Кл = 0,25 мм/с. Ответ: и = 0,25 мм/с. 851. Через два медных проводника, соединенных последовательно, проходит ток. Сравнить скорость упорядоченного движения электронов, если диаметр второго проводника в 2 раза меньше, чем первого.