Физика для бакалавра Часть 2

Проверочные тесты

Вариант 1

1.Две длинные катушки без сердечников с одинаковым

объемом и длиной имеют индуктивности L1 = 1,6 Гн и L2 = 0,10 Гн. Во сколько раз число витков у первой катушки больше, чем у второй?

1) в 8 раз; 2) в 4 раза; 3) в 2 раза; 4) в 16 раз; 5) правильного ответа среди приведенных нет.

2.В однородном магнитном поле с индукцией В равномерно движется прямой проводник, расположенный перпендикулярно полю. Длина проводника l, ток в нем I. Скорость движения проводника равна V и направлена перпендикулярно магнитному полю в сторону действия силы Ампера. Найти работу сил поля по перемещению проводника в магнитном поле за время t.

3. Потокосцепление катушки ψ изменяется со временем так, как указано на рисунке. Определить ЭДС, возникшую в катушке при изменении ψ по закону, соответствующему участку 1 и участку 2.

1) ε1 = 1,0 В, ε2 = –0,33 В; 2) ε1 = –1,0 В, ε2 = 0,33 В; 3) ε1 = = –2,0 В, ε2 = 1,0 В; 4) ε1 = 2,0 В, ε2 = –1,0 В.

4. Выберите все окончания, которые можно поставить вместо многоточия в предложении: «ЭДС самоиндукции в катушке пропорциональна…»

1)скорости изменения силы тока в ней;

2)силе тока в ней;

3)скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку и создаваемого током в ней;

4)магнитному потоку, пронизывающему катушку и создаваемомутокомвней.

61

Вариант 2

1. В однородном магнитном поле с индукцией В равномерно движется прямой проводник, расположенный перпендикулярно полю. Длина проводника l, ток в нем I. Скорость движения проводника равна V и направлена перпендикулярно магнитному полю в сторону действия силы Ампера. Найти работу сил поля по перемещению проводника вмагнитном поле за время t.

2. В каких приведенных ниже случаях магнитный поток через площадку S можно рассчитать по формуле ФB = BS?

1)магнитное поле однородно, площадка плоская и расположенаподлюбымугломαклинияминдукции;

2)магнитное поле однородно, площадка плоская и перпендикулярнакполю;

3)магнитное поле однородно, площадка плоская, нормаль

кплощадке перпендикулярна к полю;

4)магнитное поле неоднородно, площадка плоская и перпендикулярнакполю.

3. Кольцо радиусом 5,0 см находится в однородном магнитном поле напряженностью 2,0·103 А/м. Плоскость кольца составляет угол 30° с линиями напряженности. Определить величину магнитногопотока, пронизывающегокольцо.

1)0,17·10–4 Вб; 2) 0,17·10–2 Вб; 3) 24·10–2 Вб; 4) 24 Вб;

5) 48 Вб.

Вариант 3

1. В каких приведенных ниже случаях магнитный поток через площадку S можно рассчитать по формуле ФB = BS?

1)магнитное поле однородно, площадка плоская и расположенаподлюбымугломαклинияминдукции;

2)магнитное поле однородно, площадка плоская и перпендикулярнакполю;

3)магнитное поле однородно, площадка плоская, нормаль

кплощадке перпендикулярна к полю;

62

4)магнитное поле неоднородно, площадка плоская и перпендикулярнакполю.

2. Две длинные катушки без сердечников с одинаковым

объемом и длиной имеют индуктивности L1 = 1,6 Гн и L2 = 0,10 Гн. Во сколько раз число витков у первой катушки больше, чем

увторой?

1)в 8 раз; 2) в 4 раза; 3) в 2 раза; 4) в 16 раз; 5) правильного ответа среди приведенных нет.

3. В однородном магнитном поле с индукцией В равномерно движется прямой проводник, расположенный перпендикулярно полю. Длина проводника l, ток в нем I. Скорость движения проводника равна V и направлена перпендикулярно магнитному полю в сторону действия силы Ампера. Найти работу сил поля по перемещению проводника в магнитном поле за время t.

4. Потокосцепление катушки ψ изменяется со временем так, как указано на рисунке. Определить ЭДС, возникшую в катушке при изменении ψ по закону, соответствующему участку 1 и участку 2.

1)ε1 = 1,0 В, ε2 = –0,33 В; 2) ε1 = –1,0 В, ε2 = 0,33 В; 3) ε1 =

=–2,0 В, ε2 = 1,0 В; 4) ε1 = 2,0 В, ε2 = –1,0 В.

Вариант 4

1. Выберите все окончания, которые можно поставить вместо многоточия в предложении: «ЭДС самоиндукции в катушке пропорциональна…»

1)скорости изменения силы тока в ней;

2)силе тока в ней;

3)скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку и создаваемого током в ней;

4)магнитному потоку, пронизывающему катушку и создаваемомутокомвней.

63

2. Какие из приведенных ниже выражений дают работу сил магнитного поля при перемещении контура с током I в магнитном поле?

1) IdФ; 2) I(Ф2 – Ф1); 3) dФ/dt; 4) dФ/R; 5) IBScosφ.

3. Какие из приведенных ниже словосочетаний можно поставить вместо многоточия в предложении: «ЭДС индукции

вконтуре зависит от...»?

1)площади контура;

2)расположения контура в магнитном поле;

3)магнитного потока, пронизывающего контур;

4)скорости изменения магнитного потока, пронизывающегоконтур.

4.Заряженная частица влетает со скоростью v << с под острым углом к оси у в магнитном поле, индукция которого возрастает в направлении оси у (рисунок). Далее частица движется, как известно, по винтовой линии.

Выберите из нижеприведенных вопросы, на которыевыответите«да».

1)изменяется ли при движении частицы ее кинетическая энергия?

2)изменяется ли радиус витка?

3)изменяется ли период обращения?

4)изменяется ли шаг винтовой линии?

5.Виток площадью S, с током I расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции B так, что нормаль к витку n совпадает по направлению с B. Какую работу нужно совершить, чтобы повернуть виток на 90°?

1)2IBS; 2) –2IBS; 3) IBS; 4) –IBS; 5) IB/S.

6.В однородном магнитном поле с индукцией B = 0,10 Тл рав-

номерно с частотой ν = 10 об/с вращается рамка, содержащая N = 1000 витков. Площадь рамки S = 150 см2. Ось вращения перпендикулярна полю. Определить мгновенное значение ЭДС индукции, соответствующееуглу между В и нормалью к рамке в 30°.

1)4,7·10–2 В; 2) 2,8 В; 3) 3,6 В; 4) 6,3 В; 5) 8,1 В.

64

Вариант 5

1. Выберите все окончания, которые можно поставить вместо многоточия в предложении: «ЭДС самоиндукции в катушке пропорциональна ...»

1)скорости изменения силы тока в ней;

2)силе тока в ней;

3)скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку и создаваемого током в ней;

4)магнитному потоку, пронизывающему катушку и создаваемому током в ней.

2. Электрон движется в магнитном поле с индукцией В = 0,03 Тл по окружности радиусом R = 2,0 см. Какова кинетическая энергия электрона?

1)16·10–18 Дж; 2) 52·10–16 Дж; 3) 33·10–15 Дж; 4) 21·10–8 Дж;

5)37·10–5 Дж.

3.Частица массой m и с зарядом q влетает со скоростью v

воднородное магнитное поле с индукцией В под углом α к направлению поля и начинает двигаться по спирали (рисунок). Какое из приведенных ниже выражений представляет собой радиус спирали?

4. Какие из нижеприведенных соотношений для магнитного поля справедливы в общих или в некоторых частных случаях?

5) BS cos(B,n)dS.

S

5. Два прямолинейных длинных параллельных проводника находятся на расстоянии 15 см друг от друга. По проводникам

65

текут токи в одном направлении I1 = 2,5 А и I2 = 5 А. Какую работу (на единицу длины проводника) нужно совершить, чтобы

удалить один из проводников на расстояние 30 см от другого? 1) 0,23·10–5 Дж/м; 2) 1,7·10–5 Дж/м; 3) 34·10–3 Дж/м;

4) 68·10–3 Дж/м; 5) 76·10–2 Дж/м.

6. В катушке, содержащей 100 витков, в результате изменения магнитного потока индуцируется электродвижущая сила, равная 30 В. Определить скорость изменения магнитного потока внутри катушки.

1) 0,30 Вб/с; 2) –0,30 Вб/с; 3) 3,3 Вб/с; 4) –3,3 Вб/с; 5) 3000 Вб/с.

Вариант 6

1.Какие из приведенных ниже выражений дают работу сил магнитного поля при перемещении контура с током I в магнитном поле?

1)IdФ; 2) I(Ф2 – Ф1); 3) dФ/dt; 4) dФ/R; 5) IBScosφ.

2.Какие из приведенных ниже словосочетаний можно по-

ставить вместо многоточия в предложении: «ЭДС индукции

вконтуре зависит от...»?

1)площади контура;

2)расположения контура в магнитном поле;

3)магнитного потока, пронизывающего контур;

4)скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур.

3. В однородном магнитном поле с индукцией B = 0,10 Тл

равномерно с частотой ν = 10 об/с вращается рамка, содержащая N = 1000 витков. Площадь рамки S = 150 см2. Ось вращения перпендикулярна полю. Определить мгновенное значение ЭДС индукции, соответствующееуглумеждуВ инормальюкрамкев30°.

1) 4,7·10–2 В; 2) 2,8 В; 3) 3,6 В; 4) 6,3 В; 5) 8,1 В.

4. При определении магнитного потока через произвольную поверхность ее разбивают на малые площадки, в пределах которых поле однородно. Какие из нижеприведенных утверждений относительно нормали к площадке верны?

66

1)если поверхность незамкнута, то нормаль направляется

влюбую сторону произвольно;

2)если поверхность замкнута, то нормаль выбирается внешней;

3)в случае и замкнутой, и незамкнутой поверхностей нормаль к площадке направляется в сторону, куда выходят силовые линии поля;

4)в случае незамкнутой поверхности нормаль направляется

всторону, куда выходят силовые линии поля, а в случае замкнутой поверхности она всегда внешняя.

Вариант 7

1. Неподвижный проводящий контур расположен в меняющемся со временем магнитном по-

токе так, как показано на рисунке, причем dBdt > 0,

т.е. индукция магнитного поля возрастает. Возникает ли в этом контуре ток? Если да, то как он направлен?

1)ток будет течь по часовой стрелке, если смотреть сверху;

2)ток будет течь против часовой стрелки, если смотреть

сверху;

3)ток не возникает, так как контур неподвижен.

2. В катушке, содержащей 100 витков, в результате изменения магнитного потока индуцируется электродвижущая сила, равная 30 В. Определить скорость изменения магнитного потока внутри катушки.

1) 0,30 Вб/с; 2) –0,30 Вб/с; 3) 3,3 Вб/с; 4) –3,3 Вб/с;

5)3000 Вб/с.

3.Виток, по которому течет ток I = 20 А, свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,016 Тл. Диаметр витка d = 10 см. Какую работу нужно совершить, что-

бы перенести виток за пределы поля?

1) 50·10–2 Дж; 2) 25·10–2 Дж; 3) 50·10–4 Дж; 4) 25·10–4 Дж;

5)12·10–4 Дж.

67

4. Выберите из приведенных совокупностей единиц измерения ту, которая указывает единицы измерения в СИ соответственно магнитной индукции, индуктивности и магнитного потока.

1)ампер на метр, генри, вебер;

2)тесла, генри, вебер;

3)вебер, тесла, генри;

4)генри, тесла, вебер;

5)ампер на метр, генри, тесла.

68

19. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ

Рассматриваемые вопросы. Магнитное поле и магнитный дипольный момент кругового тока. Намагничение магнетиков. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Классификация магнетиков. Ферромагнетизм.

19.1. Магнитное поле кругового тока

Магнитное поле на оси кругового тока. Определим ин-

дукцию и напряженность магнитного поля, создаваемого круговым витком с током в произвольной точке оси витка. Пусть круговой виток радиусом R с током I расположен перпендикулярно плоскости чертежа так, что его ось ОО' (рис. 19.1) лежит в плоскости чертежа. Вектор магнитной индукции, создаваемой в т. С

на оси витка элементом тока Idl ,

= μμ0 I[dl,r] dB 2πR r3 .

Поля, создаваемые в т. С различными участками, витка с током, не совпадают по направлению. Из рис. 19.1 видно, что

векторы dB расположены по образующим конуса с вершиной в т. С, осью ОО' и углом 2β при вершине.

Все векторы dl для равных элементов тока Idl витка численно равны между собой:

Рис. 19.1

ставляет вектор, направленный вдоль оси витка. Поэтому магнитная индукция В кругового витка в точке С также направлена вдоль оси OO' и численно равна B = dB cosα.

ставив это выражение в формулу для В и учитывая dB, находим

70