Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Репетитор по физике. Электромагнетизм. Учебное пособие
.pdf
линии радиусом
R = 15,ñì
,Ò
v
I = 10 A
=5Îì
,Ò
ï = 480обмин
=
=
,ñ
=
Â=01
. Найдите кинетическую энергию протона.
. Индукция магнитного поля
3. Частица массой т и зарядом q влетает со скоростью
в область действия однородного магнитного поля с индукцией В перпендикулярно направлению магнитного поля.
Найдите величину и направление магнитного момента частицы, а также отношение её магнитного момента к механическому.
4. На рисунке изображён плоский контур,
помещённый в однородное магнитное поле, направленное на нас. Укажите направление тока,
возникающего в контуре в случае, когда индукция магнитного поля В растёт, и в случае, когда
она убывает.
5. По соседству расположены два витка проволоки. По
первому течёт ток
. В цепь второго включен гальванометр и полное сопротивление второй цепи равно R
Найдите взаимную индуктивность витков, если при выключении тока I через гальванометр проходит заряд q =
6. В однородном магнитном поле с индукцией
равномерно с частотой
держащая N
1500 витков , площадью S = 502ñì . Ось вра-
вращается рамка, со-
−108
Â=035
Êë
щения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям
индукции. Определите максимальную ЭДС индукции, возникающую в рамке.
7. Найдите плотность энергии магнитного поля w в зам-
кнутом железном сердечнике тороида длиной
20 9
ì ,
если число ампер-витков обмотки тороида равно
IN
1500 AB . Какова магнитная проницаемость μ магнит-
ного материала сердечника в этих условиях?
.
.
91
Вариант 9
v
B = 10 íÒ
=⋅
ìñ
ìñ
d = 5ñì
ï = 20 витков
1. Электрон движется параллельно прямому проводнику, по которому течёт ток I,
с некоторой скоростью
. Направление
тока и скорости электрона приведены на
рисунке. Укажите направление силы Лоренца, действующей на электрон.
2. В направленном вдоль оси Х однородном магнитном
поле с индукцией
из некоторой точки О выходит
в направлении Х слегка расходящийся пучок моноэнергетических электронов, имеющих скорость v
610
6
. Определите расстояние от точки О до ближайшей точки, в которой пересекаются траектории всех электронов (точка,
в которой фиксируется пучок).
3. Протон, двигаясь со скоростью v = 10
5
, влетает
в область действия скрещенных под прямым углом электрического и магнитного полей и продолжает двигаться по прямолинейной траектории. Направление скорости протона
перпендикулярно направлению обоих полей. Найдите отношение напряжённости электрического поля Е к напряжённости магнитного поля Н.
4. На рисунке изображён плоский контур,
помещённый в однородное магнитное поле, направленное на нас. Укажите направление индукционного тока, возникающего в контуре в слу-
чае, когда контур растягивается и когда сжимается.
5. На длинный прямой соленоид, имеющий диаметр се-
чения
и содержащий
на 1 см длины
плотно, надет круговой виток из медного провода сечением
S=12ìì
. Найдите ток в витке, если ток в обмотке соленои-
да увеличивается с постоянной скоростью 100À ñ .
92
6. По П-образному проводу переме-
= 20 ñì
N = 400витков
L
µ
=
U =
=
=
=
,ê
щается с постоянной скоростью v под
действием силы F замыкающая провод
перемычка. Контур находится в перпендикулярном к его
плоскости однородном магнитном поле. Чему равна сила
F, если в контуре выделяется каждую секунду количество
тепла Q?
7. Катушка длиной
Площадь поперечного сечения катушки S = 9
индуктивность катушки
. Какова будет индуктивность ка-
0
имеет
2
ñì
. Найдите
тушки L1, если внутрь катушки ввести железный сердечник
с магнитной проницаемостью
400 ?
Вариант 10
1. Протон удаляется от прямого проводника, по которому течёт ток I, с некоторой скоростью v. Направление тока
и скорости электрона приведены на рисунке. Укажите направление силы Лоренца, действующей на электрон.
2. Электрон, ускоренный разностью потенциалов
3ê , влетает в магнитное поле соленоида под углом
α
= 30
к его оси. Число ампер-витков соленоида равно
IN
5000 AB . Длина соленоида
25 ñì . Найдите шаг h
винтовой траектории электрона в магнитном поле.
3. По окружности в однородном магнитном поле с индукцией Â
25 ÌÒ движется α-частица. Момент импульса
частицы относительно центра окружности равен
−
L =⋅ ⋅
13310
22 2
ãì ñ . Найдите кинетическую энергию α-ча-
стицы.
4. Имеется круговой проводящий контур радиусом а и сопротивлением R. Первоначально
ток в контуре отсутствует. Затем включается
.
93
перпендикулярное к плоскости контура однородное магнит-
Â
,Ò
ε
=
N = 500витков
= 2A
Φ=
à = 1ìì
=
b = 01,ì
µ
=
Àì
Âì
ìñ
R = 60 ñì
ное поле с индукцией
, направленное за чертёж. В каком
направлении будет течь возникший при этом ток и какой заряд q протечёт по контуру?
5. Рамка площадью
S = 2002ñì
в однородном магнитном поле с индукцией
равномерно вращается
Â=02
вокруг
оси, лежащей в плоскости рамки и перпендикулярной направлению магнитного поля. Максимальное значение ЭДС
индукции в рамке равно
5ì . Найдите число оборотов
ò
рамки в секунду.
6. На тор из магнетика намотано
те энергию магнитного поля, если при токе I
ный поток через поперечное сечение тора
7. Из провода радиусом
рамка, длина которой
10 ì значительно больше ширины
сделана прямоугольная
. Найди магнит-
1ìÂá .
(измеренной между осями сторон). Найдите индуктивность рамки L, полагая, что магнитная проницаемость среды
1 , и пренебрегая полем внутри провода.
Вариант 11
1. Известно, что сила, испытываемая электрическим
зарядом в магнитном поле, перпендикулярна его скорости
и поэтому никакой работы не совершает. Однако при движении проводника с током силы Ампера совершают работу.
Объясните это кажущееся противоречие.
2. Магнитное поле напряжённостью
трическое поле напряжённостью
Å=1ê
Í=8ê
правлены. Электрон, двигаясь со скоростью
одинаково на-
v = 10
и элек-
5
, влетает в данное электромагнитное поле. Направление скорости
электрона перпендикулярно направлению электрического
à
поля. Найдите нормальное
, тангенциальное àτ и полное
ï
ускорения электрона.
3. Найдите кинетическую энергию электрона, движу-
щегося по дуге окружности радиусом
в плоско-
94
сти, перпендикулярной направлению однородного магнит-
= 1Ò
= 1Ò
à = 10 ñì
ÎÎ
′
=
= 50 ñì
N = 1000
II
12
02 2= =,AèA
U =
H = 12000 Aì
ного поля, индукция которого равна Â
.
4. По первичной обмотке трансформатора течёт ток,
меняющийся со временем по закону,
показанному на рисунке. Постройте
качественно график зависимости ЭДС
индукции, наводимой во вторичной
обмотке.
5. Изображённый на рисунке контур
находится в однородном поле с индукцией Â
. Верхняя часть контура – про-
вод в виде полуокружности радиусом
– вращается с постоянной угловой скоростью
ω
=−1001ñ
вокруг оси
. Найдите максимальное значение
ЭДС индукции в контуре.
6. Соленоид длиной
ного сечения
S = 202ñì и индуктивность L=02,ìêÃí . При
50 ñì имеет площадь попереч-
каком токе I объёмная плотность энергии магнитного поля
внутри соленоида будет равна w = 1
ÌÄæì
3
?
7. Соленоид с железным сердечником длиной
и площадью поперечного сечения
витков
. Найдите индуктивность этого соленоида
при токах в обмотке
S = 102ñì
.
имеет число
1. Протон, двигаясь с некоторой скоростью v, попадает
в область действия однородного электрического и магнитного полей и продолжает двигаться по прямолинейной траектории. Качественно изобразите возможные ориентации
данных полей.
2. Заряженная частица, прошедшая ускоряющую разность потенциалов
нитном поле напряжённостью
Вариант 12
2000 B , движется в однородном маг-
по окружно-
95
сти радиусом
R = 1ñì
= 12,ì
=
1025= ,ì
=
,Ò
ω
= 15 ðàäñ
 = 005,Ò
=
R = 40 Îì
N = 500
,Ã
= 5A
. Определите отношение заряда
частицы к её массе и скорость частицы.
3. Тонкий металлический стержень длиной
вращается в однородном магнитном поле с индукцией
Â
1ìÒ вокруг оси, перпендикулярной стержню и отстоя-
щей от одного из его концов на расстоянии
ï
120обмин . Направление поля совпадает с направлени-
, делая
ем оси вращения. Найдите разность потенциалов, возникающую между концами стержня.
4. Металлическая рамка помещена в переменной магнитное поле
с индукцией В, которая меняется по
закону, показанному на рисунке. Каче-
ственно изобразите закон, по которому будет меняться ЭДС
индукции, наводимая в рамке.
5. В однородном магнитном поле с индукцией
вращается рамка с угловой скоростью
щадь рамки S = 150
сти рамки и составляет угол
2
ñì , а ось вращения находится в плоско-
α
= 30
с направлением магнит-
Â=08
. Пло-
ного поля. Найдите максимальное значение ЭДС индукции
в рамке.
6. В магнитном поле с индукцией
катушка, состоящая из N
тивление катушки
ния S = 12
2
ñì . Ось катушки совпадает с направлением маг-
200витков проволоки. Сопро-
, а площадь поперечного сече-
помещена
нитного поля. Найдите заряд q, который пройдёт при
исчезновении магнитного поля.
7. Катушка с железным сердечником имеет площадь поперечного сечения S = 20
2
ñì и число витков
. Ин-
дуктивность катушки с железным сердечником равна
L=028
í при токе через обмотку I
. Найдите маг-
нитную проницаемость μ железного сердечника.
96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Иродов И. Е. Основные законы электромагнетизма. –
М.: Высшая школа, 1983.
2. Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм. – М.: Выс-
шая школа, 1983.
3. Савельев И. В. Курс общей физики. Т. 2: Электриче-
ство и магнетизм. Волны. Оптика. – М.: Наука, 1983.
4. Иродов И. Е. Задачи по общей физике. – М.: Наука,
1979.
5. Расчёт магнитного поля в вакууме / сост.: Т. Н. Ла-
дейшикова, Л. С. Филатова, В. А. Ягунова. – Иркутск, 1985.
6. Беликов Б. С. Решение задач по физике. Общие мето-
ды. – М.: Высшая школа. 1986.
7. Волькенштейн В. С. Сборник задач по общему курсу
физики. – М.: Наука, 1984.
97
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ..............................................................................3
1. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ ..................................4
1.1. Основные понятия и соотношения .............................4
1.2. Классификация задач и пути их решения ................14
1.3. Примеры решения задач ............................................19
2. СИЛА ЛОРЕНЦА. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ
ИНДУКЦИЯ .......................................................................42
2.1. Основные понятия и соотношения ...........................42
2.2. Классификация задач и пути их решения ................48
2.3. Примеры решения задач ............................................50
3. ВАРИАНТЫ ЗАДАЧ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ
ЗАДАНИЙ ..........................................................................60
3.1. Магнитное поле в вакууме ........................................60
3.2. Сила Лоренца. Электромагнитная индукция ...........81
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ...................................97
98
Составители:
Чечуев Владимир Яковлевич
Викулов Станислав Викторович
Селиванова Эмма Борисовна
Алешкевич Марина Георгиевна
РЕПЕТИТОР ПО ФИЗИКЕ.
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
Учебное пособие
Редактор Т. К. Коробкова
Компьютерная верстка В. Н. Зенина
Подписано в печать 7 декабря 2015 г. Формат 60 × 84 1/16.
Объем 4,7 уч.-изд. л., 6,2 усл. печ. л. Тираж 100 экз.
Изд. № 90. Заказ № 1494.
Отпечатано в Издательском центре НГАУ «Золотой колос»
630039, Новосибирск, ул. Добролюбова, 160, каб. 106.
Тел. (383) 267-09-10. E-mail: 2134539@mail.ru
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]