int_kurs-podg_-ege_kasatkina-i_l_2012
.pdf
Физика для старшеклассников и абитуриентов
направлен вниз. Вследствие изменения индукции магнитного поля в контуре возникает индукционный ток Ii, текущий против часовой стрелки. Как изменяется индукция магнитного поля?
1)увеличивается
2)уменьшается
3)сначала увеличивается, потом уменьшается
4)сначала уменьшается, потом увеличивается
Ii
B
Рис. 230
А122. Явление электромагнитной индукции открыл |
||||||
1) |
Ленц |
|
2) |
Максвелл |
|
|
3) |
Ампер |
|
4) |
Фарадей |
|
|
А123. Направление индукционного тока в проводнике |
||||||
определил |
|
|
|
|
|
|
1) |
Фарадей |
|
2) |
Ленц |
|
|
3) |
Максвелл |
|
4) |
Джоуль |
|
|
А124. Единица индуктивности, выраженная через основ- |
||||||
ные единицы СИ, это |
|
|
|
|
||
1) |
кг · м · с–3 · А2 |
|
2) |
кг · м2 · с–2 · А–3 |
|
|
3) |
кг · м–2 · с2 · А–2 |
4) |
кг · м2 · с–2 · А–2 |
|
||
А125. На рис. 231 изображена проводящая рамка abcd, |
||||||
плоскость которой перпендикулярна плоскости чертежа. |
||||||
Рамка движется поступательно вправо, пересекая однородное |
||||||
|
с |
|
в |
A |
B |
C |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
v |
|
|
|
|
d |
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
D |
εi |
i |
|
|
εi |
|
i |
ε |
|
|
|
|
ε |
|
0 |
0 |
|
t |
0 |
|
0 |
|
t |
|
|
t |
t |
|
|
a) |
|
б) |
в) |
|
г) |
|
|
|
Рис. 231 |
|
|
|
380
Раздел III. Электромагнетизм
магнитное поле, ограниченное поверхностями АВ и СD. Какой из четырех графиков, расположенных ниже, правильно изображает зависимость ЭДС индукции, возникающей в рамке,
от времени ее перемещения? |
|
|
|
|
||
1) а |
2) б |
|
|
|
|
|
3) в |
4) г |
|
|
|
|
|
А126. В замкнутом проводящем контуре |
|
|
|
|
||
вследствие изменения магнитного потока, |
Ii |
|
|
|
||
созданного внешним магнитным полем, воз- |
|
|
|
|||
буждается индукционный ток, направление |
|
|
|
|
||
которого показано на рис. 232. Индукция |
|
|
|
|
||
|
B |
|||||
внешнего магнитного поля убывает. При |
|
|||||
Рис. 232 |
||||||
этом |
|
|||||
|
|
|
|
|
||
1)вектор индукции магнитного поля индукционного тока направлен вниз, а вектор индукции внешнего магнитного поля направлен вверх
2)вектор индукции магнитного поля индукционного тока направлен вверх, а вектор индукции внешнего магнитного поля направлен вниз
3)вектор индукции магнитного поля индукционного тока
ивектор индукции внешнего магнитного поля направлены вверх
4)вектор индукции магнитного поля индукционного тока
ивектор индукции внешнего магнитного поля направлены вниз
А127. Полосовой магнит падает сквозь неподвижное металлическое кольцо первый раз южным полюсом вниз, а второй раз — северным. При этом индукционный ток возникает в кольце
1)только в первом случае
2)не возникает в обоих случаях
3)только во втором случае
4)в обоих случаях
А128. В проводнике, движущемся поступательно в однородном магнитном поле под углом 450 к магнитным линиям, возникает ЭДС индукции 4 В. При увеличении этого угла вдвое
ЭДС индукции станет равна |
|
|
|
1) 5,6 В |
2) 8 В |
3) 1,4 В |
4) 2,8 В |
381
Физика для старшеклассников и абитуриентов
А129. В однородном магнитном поле вращается с частотой 1 Гц квадратная рамка со стороной 50 см. При этом в рамке возникает максимальная ЭДС индукции 2 В. Индукция магнитного поля примерно равна
1) 4 Тл 2) 2,34 Тл 3) 1, 27 Тл 4) 100 Тл
А130. Контур, по которому течет ток силой 10 А, пересекает вследствие этого магнитный поток 50 мВб. Индуктивность
этого контура равна |
|
|
||||||
1) 100 Гн |
|
2) 5 Гн |
3) 200 Гн 4) 0,005 Гн |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
А131. В однородное магнитное поле по- |
|
в |
|
с |
|
|
|
|
местили замкнутый проводящий контур |
|
|
|
|
|
|
|
|
(рис. 233). Индукционный ток возникнет |
|
|
|
|
|
|
|
|
в этом контуре, если его будут |
|
|
|
|
В |
|||||
a |
|
|
1) |
двигать вдоль магнитных линий |
||||
|
d |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
2) |
двигать поперек магнитных линий |
|
Рис. 233 |
|
|
|
|
3) |
поворачивать вокруг стороны аб |
|
|
|
|
|
|
4) |
поворачивать вокруг стороны бс |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
А132. Единица магнитного потока, выраженная через основные единицы СИ, имеет вид
1) кг · м2 · с–2 · А–2 |
2) кг · м2 · с–2 · А–1 |
3) кг · м2 · с–3 · А–2 |
4) кг · м2 · с–1 · А–2 |
А133. Какой из перечисленных процессов объясняется явлением электромагнитной индукции?
1)отталкивание одноименно заряженных частиц
2)отклонение магнитной стрелки при прохождении по проводнику тока
3)отклонение стрелки вольтметра при подключении к источнику тока
4)притяжение проводящего кольца к магниту при выводе его из кольца
А134. В металлическое кольцо в течение первых трех секунд вдвигают магнит, в течение следующих трех секунд он неподвижен, в течение еще трех секунд его вынимают из кольца. Индукционный ток течет по кольцу в течение про-
межутков времени |
|
1) 0–9 с |
2) 0–3 с и 7–9 с |
3) 6–8 с |
4) только 7–9 с |
382
Раздел III. Электромагнетизм
А135. В проводящем кольце, вращающемся в магнитном поле индукцией 5 Тл, возникает максимальная ЭДС индукции 3,14 В. Площадь кольца 100 см2. Период вращения кольца равен
1) 10 с 2) 1 с 3) 0,1 с 4) 20 с
А136. На концах проводника длиной 80 см, движущегося поступательно в однородном магнитном поле индукцией 5 Тл под углом 300 к магнитным линиям, возникает разность потенциалов 4 В. Скорость движения проводника равна
1) 0,2 м/с 2) 2 м /с 3) 0,16 м/с 4) 1,6 м/с
А137. Магнитный поток сквозь виток радиусом 50 см, создаваемый однородным магнитным полем индукцией 2 Тл, магнитные линии которого направлены под углом 300 к пло-
скости витка, примерно равен |
|
1) 0,79 Вб 2) 1,33 Вб 3) 1 Вб |
4) 0,98 Вб |
А138. На рис. 234 изображено коромысло с проводящими кольцами на его концах, подвешенное на нити
О
в точке О. Кольцо на одном конце ко-
|
N |
ромысла сплошное, на другом имеет |
|
S |
|
прорезь. Полосовой магнит подносят |
|
Рис. 234 |
сначала к сплошному кольцу, затем к |
||
|
|||
|
|
кольцу с прорезью. При этом |
1)когда магнит приближают к сплошному кольцу, оно притягивается к нему, а когда магнит подносят к кольцу с прорезью, оно остается на месте
2)когда магнит приближают к сплошному кольцу, оно отталкивается от него, а когда магнит подносят к кольцу
с прорезью, оно притягивается к нему |
|
|
||
3) когда магнит приближают к |
|
Wм, Дж |
|
|
сплошному кольцу, оно оттал- |
8 |
|
|
|
кивается от него, а когда маг- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нит подносят к кольцу с проре- |
6 |
|
|
|
зью, оно остается на месте |
4 |
|
|
|
4) когда магнит приближают к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сплошному кольцу, оно притя- |
2 |
|
|
|
гивается к нему, а когда магнит |
0 |
|
|
|
подносят к кольцу с прорезью, |
|
L, Гн |
||
2 4 6 |
||||
оно отталкивается от него
Рис. 235
383
Физика для старшеклассников и абитуриентов
А139. На рис. 235 изображен график зависимости энергии магнитного поля в соленоиде от индуктивности соленоида.
Определить силу тока в соленоиде. |
|
||
1) 2 А |
2) 3 А |
3) 1,5 А |
4) 3 А |
Часть 2
В1. Масса электрона me = 9,11 10–31 кг, а масса протона mp = 1,67 10–27 кг. Во сколько раз сила их кулоновского притяжения больше силы гравитационного притяжения.
В2. С одной капли воды массой m = 0,03 г на другую такую же каплю перешел 1 % всех ее электронов. Расстояние между каплями 1 км. Определить, с какой кулоновской силой теперь будут взаимодействовать эти капли.
В3. Два одинаковых маленьких шарика имеют заряды q1 = 9 10–9 Кл и q2 = 2 10–9 Кл. Их привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Определить, во сколько раз изменилась сила их кулоновского взаимодействия.
В4. Два положительных заряда 1,0 10–8 Кл и 2,0 10–8 Кл расположены на расстоянии 1 м друг от друга. Посередине между ними помещают отрицательный заряд –3 10–9 Кл. Определить модуль вектора силы, действующей на отрицательный заряд со стороны двух положительных зарядов.
В5. Определить период вращения электрона вокруг ядра в атоме водорода. Радиус орбиты электрона принять равным 5 · 10–11 м.
–q |
M |
– 4q |
В6. Точка М находится посере- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
дине между зарядами –q и –4q (рис. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
236). Какой заряд надо поместить |
|
|
|
Рис. 236 |
|
|
|
вместо заряда –4q в точку 2, чтобы |
напряженность электрического поля в точке М увеличилась в 3 раза?
В7. Вектор напряженности однородного электрического поля направлен вниз, напряженность этого поля равна 1,3 105 В/м. В это поле помещена капелька масла массой 2 10–9 г. Капелька оказалась в равновесии. Найти заряд капельки и число избыточных электронов на ней.
384
Раздел III. Электромагнетизм
В8. Три одинаковых заряда по 1 нКл каждый расположены в трех вершинах квадрата со стороной 9 см. Найти напряженность результирующего поля в четвертой вершине. Среда — воздух.
В9. Разность потенциалов между электродами электронной пушки равна 500 В. Определить скорость вылетающих из нее электронов.
В10. Два заряда, 4 нКл и 9 нКл, расположены на расстоянии 20 см друг от друга. На каком расстоянии от меньшего заряда напряженность электрического поля этих зарядов равна нулю? Среда — вакуум.
В11. Отношение заряда электрона к его массе (удельный заряд электрона) 1,76 107 м/с, его начальная скорость в электрическом поле равна 1 107 м/с, а конечная 3 107 м/с. Электрон перемещается по силовой линии поля. Определить разность потенциалов между начальной и конечной точками перемещения электрона.
В12. К конденсатору емкостью 10 пФ последовательно подключили два параллельных конденсатора емкостями 4 пФ и 6 пФ. Общий заряд этих конденсаторов 1 нКл. Чему равно общее напряжение на конденсаторах?
В13. Напряжение на обкладках конденсатора 200 В, расстояние между обкладками 0,2 мм. Конденсатор отключили от источника зарядов, после чего увеличили расстояние между обкладками до 0,7 мм. Определить новое напряжение на обкладках конденсатора.
В14. Между обкладками плоского конденсатора находится слюдяная пластинка с диэлектрической проницаемостью 6. Емкость конденсатора 10 мкФ, напряжение на его обкладках 1 кВ. Какую работу надо совершить, чтобы вынуть пластинку из конденсатора, не отключая его от источника напряжения?
В15. Плоский конденсатор состоит из двух обкладок площадью 40 см2 каждая. Между ними находится стекло с диэлектрической проницаемостью 7. Какой заряд находится на обкладках этого конденсатора, если напряженность электрического поля между ними 8 МВ/м?
В16. Два проводника с емкостями 4 пФ и 6 пФ заряжены соответственно до потенциалов 8 В и 10 В. Найти их потенциал после соприкосновения друг с другом.
385
Физика для старшеклассников и абитуриентов
В17. Плоский воздушный конденсатор зарядили до напряжения 600 В и отключили от источника зарядов, после чего расстояние между обкладками увеличили от 0,2 мм до 0,7 мм и ввели диэлектрик с проницаемостью 7. Найти новое напряжение между обкладками.
В18. При увеличении напряжения на обкладках конденсатора в три раза энергия его электрического поля увеличилась на 200 мДж. Найти начальную энергию конденсатора.
В19. Сопротивление медного проводника 0,2 Ом, его масса 0,2 кг, плотность меди 8900 кг/м3. Определить площадь поперечного сечения проводника.
В20. Длина медного проводника 300 м, напряжение на его концах 36 В, концентрация электронов проводимости в проводнике 8,5 1028 м–3. Определить среднюю скорость упорядоченного движения электронов в этом проводнике.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В21. Чему равна энергия конден- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сатора емкостью 10 мкФ (рис. 237)? |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
R |
|
|
|
|
R |
R |
|
|
ЭДС источника тока 4 В, внутреннее |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
сопротивление 1 Ом, сопротивления |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
резисторов 10 Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 237 |
|
|
|
|
В22. На рис. 238 изображена схе- |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ма электрической цепи. Когда ключ К |
||||||||||||||||
разомкнут, вольтметр показывает 4 В, |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
а когда ключ К замкнут, вольтметр по- |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
казывает 1 В. Сопротивление резистора |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
2 Ом. Чему равно внутреннее сопротив- |
|
V |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||
ление источника тока? |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В23. Электри- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ческая цепь состо- |
|
K |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ит из источника |
|
||||||
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 238 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тока и лампы с по- |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
следовательно подключенным к ней ам- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
перметром и параллельно вольтметром |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(рис. 239). Вольтметр показывает на- |
|||||||
Vпряжение 4 В, а амперметр силу тока
Рис. 239 |
2 А. ЭДС источника тока 5 В. Найти вну- |
|
треннее сопротивление источника тока. |
||
|
386
Раздел III. Электромагнетизм
В24. ЭДС источника тока 6 В. При внешнем сопротивлении 1 Ом сила тока в цепи 3 А. Найти силу тока короткого замыкания.
В25. ЭДС источника тока 4 В, внешнее сопротивление равно внутреннему. Найти напряжение на полюсах источника тока, когда цепь замкнута.
В26. Три лампы сопротивлением 12,5 Ом каждая соединены параллельно и подключены к источнику тока с ЭДС 10 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом. Сопротивление соединительных проводов 2 Ом. Найти напряжение на лампах.
В27. К концам свинцовой проволоки длиной 2 м приложено напряжение 25 В. Начальная температура проволоки 10 0С. Через сколько времени проволока начнет плавиться? Температура плавления свинца 327 0С, его удельное сопротивление 1,7 · 106 Ом · м, плотность свинца 11,3 · 103 кг/м3, его удельная теплоемкость 125 Дж/(кг · К). Ответ округлить до десятых долей секунды.
В28. В чайнике нагрели воду объемом 0,32 л при 30 0С и поставили на электроплитку. Через сколько времени выкипит вся вода, если сила тока в цепи 10 А, а сопротивление нагревателя 20 Ом? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг · К), удельная теплота парообразования воды 2256 кДж/кг.
В29. Лифт массой 2,4 т поднимается на высоту 25 м за 40 с. КПД подъема 60%. Найти силу тока в электродвигателе лифта, если он работает под напряжением 220 В. Ответ округлить до целого числа, ампер.
В30. Сколько электронов проходит за 10 с через поперечное сечение проводника при мощности тока в нем 150 Вт и напряжении 220 В? Ответ представьте как произведение целого числа на 1019.
В31. Трамвай массой m движется по горизонтальному пути со скоростью v. Коэффициент сопротивления движению ȝ, напряжение на проводах U, КПД электрической цепи K. Найти силу тока в двигателе.
В32. Включенная в сеть электрическая плитка выделила количество теплоты Q = 10 кДж. Определить, какое количество теплоты выделят за такое же время две такие плитки, если их включить в ту же сеть параллельно. Зависимость сопротивления от температуры можно не учитывать.
387
Физика для старшеклассников и абитуриентов
ε1 |
|
|
ε2 |
В33. На рис. 240 изображена электриче- |
||
|
ская цепь, состоящая из двух гальваниче- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ских элементов с ЭДС = 4,5 В и = 1,5 В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ивнутренними сопротивлениями 1,5 Ом
и0,5 Ом и лампы, сопротивление которой
|
в нагретом состоянии 23 Ом. Определить |
|
|
Рис. 240 |
мощность, потребляемую этой лампой. |
|
В34. Мощность, потребляемая алюминиевой обмоткой электромагнита при 0 0С, равна 5 кВт. Какой станет мощность тока в обмотке, если температура повысится до 60 0С, а напряжение останется прежним? Какой станет мощность, если прежним останется ток?
В35. Электрическая цепь содержит реостат, сопротивление которого можно изменять от 0,1 Ом до 1 Ом. ЭДС источника тока 72 В. При каком сопротивлении реостата максимальная мощность тока в цепи будет 6 Вт?
В36. Три одинаковых источника постоянного тока с внутренним сопротивлением у каждого 0,8 Ом соединены последовательно. Во сколько раз изменится мощность тока в резисторе сопротивлением 10 Ом, подключенном к этим источникам, если их соединить параллельно?
В37. Напряжение на электродах при электролизе алюминия в 10 раз больше, чем при электролизе меди. Во сколько раз энергия электролиза алюминия больше, чем электролиза меди той же массы? Электрохимический эквивалент меди 0,33 мг/Кл, алюминия 0,093 мг/Кл. Ванны, в которых происходит электролиз, соединены последовательно. Ответ округлить до целого числа.
В38. При электролизе меди сопротивление электролита 1 мОм, напряжение на электродах 8 В. Через сколько времени на катоде выделится 1 кг меди? Ответ округлить до целого числа минут.
В39. Сила тока в электрохимической ванне при электролизе 25 А, время электролиза 2 ч, площадь детали, покрываемой никелем, 0,2 м2, электрохимический эквивалент никеля 3 10–7 кг/ Кл,егоплотность8,9 103 кг/м3.Определитьтолщинупокрытия.
В40. На медном резисторе в течение 10 с поддерживали напряжение 2 В. Чему равна длина резистора, если его тем-
388
Раздел III. Электромагнетизм
пература повысилась при этом на 8 К? Удельное сопротивление меди 1,7 · 10–8 Ом · м, плотность меди 8,9 103 кг/м3, удельная теплоемкость меди 380 Дж/(кг · К). Изменением сопротивления резистора при нагревании и потерями тепловой энергии можно пренебречь. Ответ округлить до целого числа метров.
В41. Проводник массой 10 г и длиной 2 см висит неподвижно в магнитном поле индукцией 4 Тл. Найти силу тока в проводнике
В42. В однородном магнитном поле индукцией 0,4 Тл находится прямой проводник длиной 0,15 м, расположенный перпендикулярно магнитным линиям. По проводнику идет ток силой 8 А. Под действием силы Ампера проводник движется из состояния покоя равноускоренно в течение 4 с с ускорением 0,2 м/с2. Определить работу силы Ампера, совершенную при движении проводника.
В43. Электрон влетел в однородное магнитное поле индукцией В перпендикулярно магнитным линиям. Через какое время он окажется в точке влета, сделав полный оборот? Масса и заряд электрона известны.
В44. Электрон, имеющий кинетическую энергию 91 эВ, влетел в скрещенные электрическое и магнитное поля, в которых векторы напряженности и магнитной индукции взаимно перпендикулярны. Вектор скорости электрона перпендикулярен силовым линиям обоих полей. Чему равна индукция магнитного поля, если электрон в этих полях стал двигаться равномерно и прямолинейно при напряженности электрического поля 100 В/см?
В45. Круглый проволочный виток диаметром 50 см расположен своей плоскостью перпендикулярно магнитным линиям однородного магнитного поля индукцией 50 мТл. Сопротивление витка 2 Ом. Какой заряд протечет через поперечное сечение проводника, из которого изготовлен виток, при равномерном уменьшении магнитного поля до нуля? Явлением самоиндукции пренебречь.
В46. Сопротивление проводящего контура 3 10–2 Ом. За 2 с пересекающий контур магнитный поток равномерно изменяется на 1,2 10–2 Вб. Определить силу индукционного тока в проводнике.
389