![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Электромагнетизм Тестовые задания
- •Предисловие
- •1. Электрическое поле (эп)
- •1.1. Расчетные формулы по теме «эп»
- •1.2. Тестовые задания по теме «эп»
- •2. Электроемкость и конденсаторы (эк)
- •2.1. Расчетные формулы по теме «эк»
- •2.2. Тестовые задания по теме «эк»
- •3. Законы постоянного тока (зпт)
- •3.1. Расчетные формулы по теме «зпт»
- •3.2. Тестовые задания по теме зпт
- •4.Магнитное поле тока (мпт)
- •4.1. Определения основных понятий мпт
- •4.2.Основные формулы раздела «мпт»
- •4.3. Тестовые задания по теме «мпт»
- •4.4. Задачи на тему «мпт»
- •5. Сила Лоренца (сл)
- •5.1. Расчетные формулы
- •5.2. Тестовые задания по теме «сл»
- •6. Электромагнетизм (эм)
- •6.1. Электромагнитная индукция и самоиндукция
- •6.2. Расчетные формулы по теме «эм»
- •6.3. Тестовые задачи по теме «эм»
- •7. Электромагнитные колебания (эмк)
- •7.1. Собственные незатухающие электромагнитные колебания
- •7.2. Собственные затухающие эмк
- •7.3. Расчетные формулы по теме «эмк»
- •7.4. Расчетные формулы в заданиии «переменный ток»
- •7.5. Тестовые задания по теме эмк
- •8.Библиографический список
- •Электромагнетизм Тестовые задания
- •620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66 Приложение
6.3. Тестовые задачи по теме «эм»
ЭМ
1. Контур
в магнитном поле.
По двум длинным металлическим стержням
(рельсам), образующим угол α с горизонтальной
поверхностью, скатывается без трения
металлическая перемычка (тележка) длиной
l
и массой m.
Вверху стержни замкнуты резистором R.
Стержни и перемычка сопротивления не
имеют. Контур находится в однородном
магнитном поле с индукцией
,
направленной вертикально. Обозначения
параметров контура при установившейся
постоянной максимальной скорости
движения перемычки. Во сколько раз
изменятся параметры: 1)v
– скорость перемычки, 2) ε – ЭДС, наводимая
в контуре, 3) I
– сила тока в цепи, 4) P
– мощность тока в цепи, 5) F
– сила Ампера. 1) Ф – скорость изменения
магнитного потока, сцепленного с
контуром, 2)
– скорость изменения магнитного момента
контура, 3)
–
скорость изменения электрического
заряда, 4)
–
скорость изменения работы по перемещению
контура с током в магнитном поле, 5)
– скорость изменения момента сил,
действующего на контур с током, если во
втором опыте: импульс перемычкиp
↓ 4, m
↑ 2,
В =,
R
=,
α
= ?
Ответы:
v
↓ 8, ε
↓ 2,I
↓ 2, P
↓
4,FA
↑
2,
↓ 2,
↓ 4,
↓ 2,
↓ 4,
↓ 4.
1.
– скорость
перемычки.
2.
–
индукционная ЭДС.
3.
–сила
тока в цепи.
4.
–мощность
тока в цепи.
5.
–
сила Ампера.
6.
.
7.
.
8.
.
9.
.
10.
.
Задаваемые
параметры:
m,
R,
l,
B,
Ф,
,
,
P,
.
ЭМ
2.
Катушка.
Плоская катушка площадью S,
состоящая из N
витков провода длиной l,
находится
в однородном магнитном поле. Нормаль к
плоскости катушки составляет угол α =
60º с вектором
.
Провод катушки имеет сечениеS1
и удельную проводимость σ. По катушке
течет постоянный ток. Во сколько раз
изменятся параметры катушки: 1) pm
–
магнитный момент катушки, 2) M
–
момент сил, действующих на катушку, 3)
ψ
– потокосцепление катушки, 4) A
– работа поля, совершаемая при повороте
катушки в устойчивое состояние; далее:
5) q
–
заряд, протекающий по катушке, при полном
выключении магнитного поля, если во
втором опыте: S
↓ 4, N
↑ 2, j
↑ 8,
B
↑ 2,
S1
=,
ρ =, 𝓁
=
?
Ответы: pm ↑ 4, M ↑ 8, =, A ↑ 8, q =.
1.
–
магнитный момент катушки.
2.
–момент
сил, действующий на катушку.
3.
ψ
= ФN
→ ψ
= BSNcosα
–
потокосцепление,
4.
dA
= IdФ
→
A
= BSNI(1
− cosα)
–
работа поля.
5.
q
= ∆Ф/R
→
q
= B
– заряд,
протекающий по катушке.
Задаваемые параметры: I, j, ωэ, E, R, S, N, B, ψ, H.
ЭМ
3.
Соленоид.
Соленоид диаметром d
имеет однослойную обмотку из плотно
прилегающих друг к другу витков N
провода диаметром d1
с удельной проводимостью σ. По соленоиду
течет постоянный ток. Диаметр d
соленоида
считать малым по сравнению с ее длинойl.
Во сколько раз изменятся параметры
магнитного поля соленоида: 1) L
–
индуктивность (Гн) соленоида, 2) ψ
–
потокосцепление (Вб) соленоида, 3) B
–
магнитная индукция (Тл), 4) W
– энергия (Дж) магнитного поля, 5) ωм
–
объемная плотность энергии (Дж/м) в
соленоиде, если во втором опыте: мощность
тока P
↑ 256, N
↑ 4, d
↓ 4, ρ =,
𝓁
=,
d1
=
?
Ответы:
L
↓
4,ψ
↑ 4, B
↑
16,
W
↑ 64, ωм
↑
256.
1.
L
– индуктивность соленоида.
2.
ψ
= ФN
→ ψ
–
потокосцепление.
3.
B
= μ0μIn
→
–индукция
магнитного поля.
4.
–
энергия магнитного поля.
5.
Hl
= IN
→
–
объемная плотность энергии в соленоиде.
Задаваемые
параметры:
I,
j,
ωэ,
E,
ρ,
d1,
R,
P,
N,
S,
l,
Ф,
H.
ЭМ
4.
Индуктор.
Индуктор, имеющий вид плоской рамки
площадью S = 0,01
м2,
состоящий из N
витков, равномерно вращается в однородном
магнитном поле индукцией B
=
0,1 Тл. Индуктор замкнут на внешнее
сопротивление R.
За время τ = 2π с индуктор делает n
оборотов. Сопротивление обмотки индуктора
не учитывать. При t
= 0 →
ε
=. Определите параметры индуктора: 1) ε0
– максимальное значение ЭДС (B),
2) ε
–
мгновенное значение ЭДС (B)
в момент времени t,
3) εд
– действующее значение ЭДС (B
),
4)I0
– максимальное значение силы тока
(A
),
5)I
– мгновенное значение силы тока (A
)
в момент времениt
.
Дано:
N
= 100,
n = 600,
R
= 2 Ом,
Ответы:
ε0
= 60 B, ε
= 30 B, εд
= 43 B, I0
= 30 A, I
= 15 A.
Изменение
магнитного потока Ф = BSNcos(ωt),
откуда ЭДС
,
максимальная ЭДС ε0
=
BSNω,
действующее значение ЭДС
;
;
;
.
Задаваемые параметры: B, S, N, ω, n, t, R.
ЭМ
5.
Генератор и груз.
Груз массы m
подвешен к нити, намотанной на шкив
диаметром d.
Шкив насажен на вал генератора постоянного
тока (динамомашина). Трение на валу
генератора пренебрежимо мало. Под
действием силы тяжести груза вал
генератора вращается с постоянной
скоростью, когда к клеммам генератора
подключен реостат, сопротивление
которого R.
Внутреннее сопротивление ротора
.
Обозначения параметров генератора при
установившейся максимальной постоянной
скорости груза. Во сколько раз изменятся
параметры: 1)v
–
скорость груза, 2) ω
–
угловая
скорость ротора генератора, 3)
I
– сила тока в реостате, 4) ε –
ЭДС генератора, 5) P
–
мощность тока (полная), если во втором
опыте изменить задаваемый параметр
генератора, не меняя других?
Полная
мощность тока равна мощности силы
тяжести
.
Приняв ε =kω
(k
– константа), получим
,
следовательно,
.
1)
–
скорость груза.
2)
–
угловая скорость ротора.
3)
– сила тока в реостате.
4)
– ЭДС генератора.
5)
– мощность тока.
Задаваемые
параметры:
,
,
,
,
M,
.
ЭМ 6. В железном сердечнике (1) тороидального (круглого) сердечника имеется воздушный зазор. Проводили два опыта. Изменили параметры постоянного тока (I~) в катушке. Потоками рассеяния пренебречь. Во сколько раз параметры магнитного поля в воздушном зазоре (2) больше соответствующих параметров в железном сердечнике (1): 1) Ф – магнитный поток, 2) В – индукция магнитного поля, 3) Н – напряженность магнитного поля, 4) ω – плотность энергии магнитного поля, 5) L – индуктивность, если во втором опыте μ2 ↑ 1,5 и мощность тока P2 ↑ 4?
Ответы: Ф ↑ 3, В ↑ 3, Н ↑ 2, ω ↑ 6, μ0μ = 2/3.
ЭМ 7. В длинную воздушную (μ = 1) цилиндрическую катушку ввели железный сердечник (μ2 ~) и изменили параметры постоянного тока (I ~) катушки. Удельное сопротивление катушки (ρ =), сечение провода (d1 =), число витков (N =), длину провода (l =) не меняли (=). Потоками рассеяния пренебречь. Проводили два опыта. Во сколько раз изменятся (Ф2/Ф1) параметры магнитного поля катушки: 1) Ф – магнитный поток, 2) В – индукция магнитного поля, 3) Н – напряженность магнитного поля, 4) ω – плотность энергии магнитного поля, 5) W – энергия магнитного поля катушки, если во втором опыте индуктивность катушки L2 ↑ 15, удельную мощность тока ω ↑ 16?
Ответы: Ф ↑ 60, В ↑ 60, Н ↑ 4, ω ↑ 240, W ↑ 240.
ЭМ 8. Две катушки соединены параллельно и индуктивно не связаны. Площади сечения катушек (S =), число витков (N =), длину проводников (l =), площадь сечения проводников (d1 =) не меняли (=). Эти параметры в катушках равны. Сердечник в первой катушке выполнен из технического железа (μ1), сердечник во второй – из чистого железа (μ2). Проводили два опыта. В опытах меняли (U ~, μ ~) и уменьшали удельное сопротивление проводника (ρ2 = ρ1/𝑎) по сравнению с первым опытом (ρ1 = ρ2). Во сколько раз изменятся параметры магнитного поля катушки: 1) Ф – магнитный поток, 2) В – индукция магнитного поля, 3) Н – напряженность магнитного поля, 4) ω – плотность энергии, 5) W – энергия магнитного поля, если во втором опыте μ ↑ 4, ρ ↓ 6? Ответы: Ф ↑ 24, В ↑ 24, Н ↑ 6, ω ↑ 144, W ↑ 144).
ЭМ 9. Для изменения параметров магнитного поля в длинной катушке сердечник из технического железа (μ1) заменили на сердечник из чистого железа (μ2). Меняли диаметр катушки (d ~) и силу тока (I ~). Длину обмотки катушки (lпр =), диаметр проводника (d1 =) не меняли (=). Диаметры катушки и сердечников равны. Потоками рассеяния пренебречь. Во сколько раз изменятся параметры магнитного поля в катушке: 1) Ф – магнитный поток, 2) В – индукция магнитного поля, 3) ω – плотность энергии магнитного поля, 4) W – энергия магнитного поля, 5) Н – напряженность магнитного поля, если во втором опыте μ ↑ 2, d ↑ 2 и удельную мощность тока ω ↑ 16? Ответы: Ф ↑ 32, В ↑ 8, ω ↑ 32, W ↑ 128, Н ↑ 4.