Физика-11кл-Касьянов-2002-ГДЗ (991547), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Действие магнитного поляна движущиеся заряженные частицыОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫFA, где N – это количество заряженных частиц в проводнике.N2. Сила Лоренца – сила, действующая со стороны магнитного поляна движущуюся заряженную частицу.FΛ = qvB sin α .3. Направление силы Лоренца определяется так же, как и направление силы Ампера. (Направление силы тока совпадает с направлением скорости частицы, если ее заряд положительный.)4. В этом случае α = 90°,sin α = 1, FΛ ⊥ v , а значит, модуль силыЛоренца не меняется, но частице постоянно сообщается центростремительное ускорение.Частица будет двигаться прямолинейно, если FΛ v .1.
FΛ =25. ma n = FΛ ⇒ v = qvB ⇒ R = mv , T = 2πR = 2πm .RqBvqBСледовательно, период обращения не зависит от скорости частицы.ЗАДАЧИ№ 1.Дано:6v = 5 ⋅10 м/сe + = 1, 6 ⋅10 −19 КлB = 0,3 ТлFΛ − ?Решение:FΛ = qvB sin αНаправление скорости протона перпендикулярно вектору магнитной индукции, следовательно,sin α = 1.FΛ = e + vB = 1, 6 ⋅10 −19 Кл ⋅ 5 ⋅10 6 м/с ⋅ 0, 3 Тл = 2, 4 ⋅10 −13 Н.Ответ: FΛ = 2, 4 ⋅10 −13 Н.№ 2.Дано:mp=1,67˙10-27 кгv = 5 ⋅ 106 м/се+ = 1,6 ⋅ 10–19 КлВ = 0,3 Тлr; T – ?Решение: По 2-ому закону НьютонаFΛ = m p a ⇒ qvB = m p⇒r=m pvqB=v2⇒r1, 67 ⋅10 −27 кг ⋅ 5 ⋅10 6 м/с1, 6 ⋅10 −19 ⋅ 0, 3= 0,17м.37T=2πr 2πm p 2 ⋅ 3,14 ⋅1, 67 ⋅10 −27=== 0, 22 ⋅10 −6 с.vqB1, 6 ⋅10 −19 ⋅ 0, 3Ответ: r = 0,17 м , T = 0, 22 ⋅10 −6 с.№ 3.Дано:mα = 6, 68 ⋅10−27кгq = +2eU = 10 ВD = 0, 064 мB–?Решение:Из предыдущей задачи:2mv .mv DR== ⇒B=qB 2DqИз закона сохранения энергии:qU =Следовательно,mv 2⇒v=22qU .m2m 2qU2 2Um 2 2 ⋅1000 В ⋅ 6, 68 ⋅10 −27=== 0, 2 Тл.
Тл.DqmDq0, 064 м ⋅ 3, 2 ⋅10 −19 КлОтвет: B = 0, 2 Тл. Тл.B=№ 4.Дано:v = 5 ⋅ 106 м/сD = 8 см = 0, 08 мme = 9,1 ⋅10 −31 кгe = 1, 6 ⋅10 −19 КлB–?ZРешение:Исходя из направления движения электронов, можно заключить, что вектор магнитной индукции направлен так же, как осьOY (см.
рисунок).OD – диаметр окружности, по которойдвижется первый электрон.Be VVe 0YX2vme 2 ⋅ 5 ⋅10 6 м/с ⋅ 9,1 ⋅10 −31 кгD vme=⇒B=== 7,1⋅ 10 −4 Тл.−192eBDeКл0, 08 м ⋅1, 6 ⋅10Ответ: B = 0, 71 ⋅10 −3 мТл.№ 5.Решение:Дано:rВозможныетраектории: от дуги окружности до окd, d ⊥ B , eружности (R > d)(см. рисунок).38R=e vmv2deBmvdeB= d ⇒ v, v1 =.= d ⇒ v0 =. 2R =eBmeBmЕсли v1 < v < v0, то электрон выйдет из поля втуже сторону, откуда влетел.При v > v0, электрон пройдет сквозь поля ивыйдет из него.При v ≤ v1 электрон останется в поле и будетBвращаться по окружности.d§ 23.
Масс-спектрограф и циклотронОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Если бы скорости частиц были разные, то масс-спектрографомнельзя было бы определить массы частиц. В фильтре на частицыдействуют две силы – электрическая и магнитная. Для частиц с определенной скоростью эти две силы оказываются равны по модулюи противоположны по направлению. Поэтому эти частица вылетаютиз фильтра, в отличие от частиц с другими скоростям.2. По следу на фотопластинке можно определить радиус окружности, по которой двигалась частица. А зная радиус, можно рассчитатьqBB0массу частицы по формуле m =R.E03.
Циклотрон предназначен для придания заряженным частицам высоких энергий. В циклотроне на частицы действуют магнитная иэлектрическая силы. Ускорение частицы производит электрическоеполе между дуантами.4. В зазоре между двумя дуантами. Электрическое поле ускоряетположительный заряд, частицы начинают двигаться по окружностям больших радиусов, и т.д.5. Магнитное поле используется для того, чтобы появилась сила Лоренца, действующая на частицы в дуантахт (закручивая их), что позволяет уменьшить размер ускорителя.§ 24. Пространственные траекториизаряженных частиц в магнитном полеОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Если ее скорость можно разложить на две составляющие.
Компонента параллельная вектору магнитной индукции будет сносить39частицу в направлении линий магнитной индукции, а перпендикулярная определит ее вращение вокруг этих линии в перпендикулярной им плоскости.2. Разность радиусов вращения объясняется различием индукций вразных точках пространства.3. В области сильного магнитного поля параллельная компонентасилы начинает останавливать движение частицы. При приближениик другому витку, она снова тормозится и «застревает» между двумявитками.4.
Магнитное поле Земли рассеивает наиболее быстрые частицы.Частицы с меньшими энергиями попадают в магнитные ловушки иначинают циркулировать между полюсами Земли.5. Радиационные пояса – области атмосферы Земли, в которых повышена концентрация заряженных частиц. Электронный поясвнешний, а протонный внутренний, потому что протоны намноготяжелее электронов.§ 25. Взаимодействие электрических токовОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Если считать возникновение магнитный полей вокруг проводников первичным эффектом, то взаимодействие проводников действительно можно считать вторичным эффектом.2.
Проводники, по которым текут токи в одном направлении, притягиваются, а проводники с противонаправленными токами отталкиваются. Направление сил взаимодействия проводников определяется по правилу левой руки.3. Сила взаимодействия обратно пропорциональна расстоянию между проводниками.4. [ I ] = 1 А . 1 ампер – сила тока, который должен протекать по проводникам кругового сечения, находящихся в вакууме на расстоянии1 метр, чтобы они начали взаимодействовать с силой в 2 ⋅10 −7 Н.I5.
B = k m .r§ 26. Взаимодействие движущихся зарядовОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Из электростатической и магнитной.402. В результате действия магнитной силы одноименные заряды,движущиеся сонаправленно, притягиваются, а движущиеся противонаправленно – отталкиваются.3. Потому что оно заметно при скоростях, близких к скорости светав вакууме.4. Сила взаимодействия пар электронов из разных проводников мала, но таких пар очень много, поэтому взаимодействие проводниковнамного более ощутимо, чем взаимодействие отдельный частиц.5.
Взаимодействие проводников с током обусловлено магнитнымвзаимодействием между заряженными частицами в проводниках.§ 27. Магнитный потокОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Поток жидкости – объем жидкости, протекающей через поперечное сечение в единицу времени. Φ vr = v∆S cos α .2. Магнитный поток через поверхность площадью S – величина,численно равная произведению модуля вектора магнитной индукr rции на площадь и на косинус угла между векторами B и S .r rΦ = ( B ∆S ) = B ∆S cos α3.
Вектор площади – вектор, модуль которого равен площади, а направлен он перпендикулярно площадке.4. [Φ ] = 1 Вб (вебер).5. 1 Вб – магнитный поток, созданный магнитным полем с постоянной индукцией 1Тл через поверхность площадью 1м2, перпендикулярную вектору магнитной индукции.ЗАДАЧИ№ 1.Дано:B = 0,1 Тл = 0,1 мR = 10 смα = 60˚Φ1; Φ2-?Решение:πr 2B cos α4πr 23,14 ⋅ 0,12 м 2Φ1 =B=0,1 Тл = 0, 785 Вб.44πr 23,14 ⋅ 0,12 м 21Φ2 =B cos α =0,1 Тл ⋅ = 0, 392 Вб.442Ответ: Φ1 = 0, 785 Вб , Φ 2 = 3, 92 мВб.Φ = B ∆S cos α =41№ 2.Дано: t = 2 сa = 10 см = 0,1 мv = 3 см/с = 0,03 м/сB = 0,01 ТлΦ-?Решение:Найдем площадь части рамки, находящейся в поле в момент времени t = 2 c.S = atv.Φ = B ∆S cos α = avtB = 0,1 м ⋅ 0, 03 м ⋅ 2 с ⋅ 0, 01 Тл = 6 ⋅10 −5 Вб.Ответ: Φ = 6 ⋅10 −5 Вб .№ 3.Решение:Дано:R, α = 180˚,В результате равномерного поворота рамки, потокBменяется по закону:Φ = Φ 0 cos ω t = B π R 2 cos ω t ,∆Φ − ?следовательно, после поворота на 180º поток изменится на противо-положный.
Значит изменение потока ∆Φ = 2πBR 2 .Ответ: ∆Φ = 2πBR 2 .№ 4.Дано:t, a, b, w, BΦ(t) – ?Решение:Φ (t ) = Φ 0 cos ωt = Bab cos ωtТ = 2π / ωBabπ2ωπω3πω2πω3πωt-BabЗнак Ф показывает, через какую сторону рамки идет поток.Ответ: Φ (t ) = Bab cos ωt .5.Решение:Дано:B, RSγ – проекция полушара на плоскость, перпендикулярную вектору магнитной индукции.Ф–?nS у = ∑ ∆S i cos α i = πR 2 ⇒ Φ = S у B = πR 2 B.BSi =1SγОтвет: Φ = πR 2 B.42§ 28.
Энергия магнитного поля токаОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Если через согнутый проводник пропустить ток, то через какое-товремя проводник распрямится. Из этого самопроизвольного процесса следует, что в первом случае энергия проводника больше, чем вовтором.2. Φ B, B I ⇒ Φ I .3. Индуктивность контура – величина, численно равная отношениюмагнитного потока через сечение проводника к силе тока, протекающей по этому проводнику. [ L] = 1 Гн (генри).4.
Работа сил магнитного поля численно равна площади под графиком зависимости Φ от Ι.5. Накапливаемая энергия равна работе сил магнитного поля.LI 2Wm =.2ЗАДАЧИ№ 1. Если поле витка противоположно направлено к внешнему полю, то работа внешних сил будет положительной, т.е. ток направленпротив часовой стрелки.№ 2.Решение:Дано:l = 0, 5 м6 ⋅10 −2 ДжAA = IBld ⇒ B ===d = 20 см = 0,2 мIld 6 А ⋅ 0, 5 м ⋅ 0, 2 мI =6А= 0,1 Тл.A = 60 мДж = 6 ⋅ 10–2 Дж Ответ: B = 0,1 ТлB–?№ 3.Дано:Решение:I = 2,5 AΦ 5 ⋅ 10 −3 ВбΦ=LI⇒L=== 2 ⋅ 10 −3 Гн–3Ф = 5 мВб = 5⋅10 ВбI2, 5 АL–?Ответ: L = 2м Гн.№ 4.Решение:Дано:LI0, 5 Гн ⋅ 36 АL = 0,5 ГнW === 9 Дж.I=6A22W–?Ответ: W = 9 Дж.2243№ 5.Решение:Дано:С = 0,2 мкФ = 2⋅10–7 Ф По закону сохранения энергии:U0 = 100 ВLI 02 CU 02 LI 2 CU 2–3+=+L = 1 мГн = 10 Гн2222U = 50 В, I = 5 A, t222LIC (U − U 02 )LIQ–?Q= 0 =+=22210−3 Гн ⋅ 25 А 2 2 ⋅10−7 Ф(2500 В2 − 10000 В2 )=+=22= 25 ⋅10−5 Дж = 0, 25 мДж.Ответ: Q = 0,25 мДж.§ 29.
Магнитное поле в веществеОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Диамагнетик – такое вещество, в котором вектор индукции собственного магнитного поля, направленный противоположно векторумагнитной индукции внешнего поля, много меньше его по модулю.Парамагнетик - такое вещество, в котором вектор индукции собственного магнитного поля, сонаправленный вектору магнитной индукции внешнего поля, меньше его по модулю.Ферромагнетик - такое вещество, в котором вектор индукции собственного магнитного поля, направленный противоположно векторумагнитной индукции внешнего поля, много больше его по модулю.Магнитная проницаемость – отношение индукции магнитного поляв однородной среде к магнитной индукции внешнего поля в вакууB. В диамагнетиках µ ≤ 1 . В парамагнетиках µ ≥ 1 .
В ферме. µ =B0ромагнетиках µ>>1.3. Собственная индукция, создаваемая токами в плазме, будет направлена противоположно B0. А значит, в плазме ослабляетсявнешнее магнитное поле.4. Потому что элементарные витки с током (электроны, вращающиеся вокруг своей оси) располагаются так, что собственная индукция направлена по внешнему полю.5. Нагревание парамагнетика приводит к хаотичной ориентацииспинов, а, следовательно, и к уменьшению магнитной проницаемости.44§ 30. ФерромагнетизмОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Собственная индукция создается не только валентными электронами, но и электронами внутренних электронных оболочек.2. Домены – параллельная ориентация всех спинов атомов в некоторой области.
Под действием внешнего магнитного поля происходитобратимый поворот доменов и их рост.3. Кривая намагниченности – зависимость собственной магнитнойиндукции от индукции внешнего магнитного поля. Форма петли определятся способностью к намагничиванию и размагничиванию.4. Магнито-жестким ферромагнетикам соответствует широкая петлягистерезиса, магнито-мягким ферромагнетиком – узкая петля, а значит малая остаточная намагниченность.5. Замкнутая кривая намагничивания и размагничивания – криваягистерезиса. Больная ширина кривой соответствует плохой размагничиваемости образца.453Электромгнетизм§ 31.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
