Определите величину и направление силы Лоренца, дуйствующей на протон в изображенном на
1)явище яке спостерігається повсякденно? 2)експерементальний факт3)гіпотеза . Визначте до якого з понять належать подані твердження:а)за відсутності о … пору повітря всі тіла падають з однакової висоти за той самий час.б) імовірно, різниця у швидкості падіння тіл різної маси пояснюється опором повітря;в)тіло , випущене з рук, падає ❗ДАЮ 50 БАЛОВ❗
Помогите пожалуйста с физикой! Квадратный контур со стороной 4 см расположен в однородном магнитном поле с индукцией 90 мТл так, что плоскость контура … перпендикулярна линиям индукции. В течение 0,1 с контур вынимают из поля. Какая ЭДС возникает вследствие этого, если в контуре содержится 50 витков медного провода? Определите энергию, выделившуюся в катушке, если её сопротивление равно 100 Ом. Считайте, что магнитный поток меняется равномерно.
Ротор генератора переменного тока, представляющий собой катушку, содержащую N витков площадью 250 см2 каждый, равномерно вращается с частотой 50 Гц в … постоянном магнитном поле с индукцией 0,11 Тл. Определите количество витков N, если амплитуда напряжения составила 220 В.
Помогите пожалуйста! На рисунке изображена тонкая медная пластинка длиной 0,5 м в однородном магнитном поле с индукцией 0,6 Тл, которая в начальный мо … мент времени находится в покое. Найдите ускорение пластинки, если она переместилась на 80 см, а максимальное значение ЭДС индукции на этом участке оказалось 1,5 В. Движение пластины равноускоренное.
Докажите, почему есть только два вскрытия с противоположными модулями и противоположными направлениями
Под каким углом протон, скорость движения которого 3· 105 м/с, влетает в однородное магнитное поле с индукцией 20 мТл, если со стороны поля на него де … йствует сила Лоренца 4,8· 10−16 Н? Заряд протона 1,6· 10−19 Кл.
ПОМОГИТЕ СРОЧНО ПОЖАЛУЙСТА! 60б На рисунке изображён провод длиной 2 м в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл. Провод расположен перпендикуляр … но линиям магнитной индукции, и по нему течёт ток силой 0,5 А.{26} kg.[/tex]Определите молярную массу газа.
Срочно пожалуйста!!!!!!!!!!
Задание 1.4 СРОЧНО ПОЖАЛУЙСТА
Итоговая контрольная работа по физике
«Рассмотрено» Руководитель МО _________ Галиева Х. Д. Протокол №1 от «___» августа 2015 г. | «Утверждаю» Директор МБОУ «Кунгерская СОШ» __________ Габидуллин Н. Г. |
Работа по физике в 11 классе
МБОУ «Кунгерская СОШ» Атнинского муниципального района
Республики Татарстан
для проведения промежуточной аттестации
в 2015-2016 учебном году.
Основание: статья 58 ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» и учебный план школы на 2015- 2016 учебный год.
Цель проведения: изучение итоговых знаний по физике в 11 классе
в 2015-2016 учебном году.
Критерии оценки
«5» — 90 – 100 %;
«4» — 78 – 89 %;
«3» — 60 – 77 %;
«2» — менее 59 %.
Контрольная работа рассчитана на один урок (45 минут). В данной разработке представлены два варианта.
Структура контрольной работы. Вариант контрольной работы состоит из двух частей и включает 13 заданий, различающихся формой и уровнем сложности. Часть А содержит 11 заданий с выбором ответа. К каждому заданию приводится 5 вариантов ответа, из которых верен только один. Часть В содержит 2 задачи.
Критерии оценивания ответов. В зависимости от вида задания используют различные формы оценивания. За каждое правильно выполненное задание части А начисляется 1 балл. За каждое правильно выполненное задание части В начисляется 2 балла, если выполнено 2/3 задания, то начисляется 1 балл.
Вариант 1
Часть А
Определите направление сил, действующих на проводник с током в магнитном поле (рис. 1).
Рис.1
А. вверх Б. вниз В. Вправо Г. влево Д. определить невозможно
Определите величину и направление силы Лоренца, действующей на протон в изображенном на рис. 2 случае. В = 80 мТл, v = 200 км/с.
Рис. 2
А. 5,12 * 104 Н, влево Б. 2,56*104Н, вниз В. 2,5*108 Н, вниз Г.2,56*104 Н, вверх Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
На рис. 4 представлен график зависимости от времени координаты х тела, совершающего гармонические колебания вдоль оси Ох. Чему равен период колебаний тела?
Рис 4. Х,м
0,2
0,1
0
-0,1
-0,2 t, с
Частота колебаний источника воны равна 0,2 с-1, скорость распространения волны 10 м/с. Чему равна длина волны?
А. 0,02 м. Б. 2 м. В. 50 м. Г. По условию задачи длину волны определить нельзя. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
Каким должен быть угол падения светового луча, чтобы отраженный луч составлял с падающим лучом угол 50˚?
А. 20˚. Б. 25˚. В. 40˚. Г. 50˚. Д. 100˚.
На рис. 6 показано положение линзы, ее главной оптической оси, главных фокусов и предмета МN. Где находится изображение предмета, создаваемое линзой?
Рис. 6
А. В области 1. Б. В области 2. В. В области 3. Г. В области 4. Д. В области 5.
Чему равна частота света, если энергия фотона E?
А. Eh. Б. E/h. В. E/c. Г. E/c
На рис. 8 представлена диаграмма энергетических уровней атома. Стрелкой с какой цифрой обозначен переход с излучением фотона наибольшей частоты?
А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. 5.
Рис. 8
Сколько протонов Z и сколько нейтронов N в ядре изотопа кислорода 178О?
А. Z = 8, N = 17. Б. Z = 8, N = 9. В. Z = 17, N = 8. Г. Z = 9, N = 8. Д.
Что такое альфа-излучение?
А. Поток электронов. Б. Поток протонов. В. Поток ядер атомов гелия. Г. Поток квантов электромагнитного излучения, испускаемых атомными ядрами. Д. Поток квантов электромагнитного излучения, испускаемых при торможении быстрых электронов веществе.
Какое из трех видов излучений – α-, β- или γ-излучение – обладает наибольшей проникающей способностью?
А. α-излучение. Б. β-излучение. В. Γ-излучение. Г. Все примерно одинаковой. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
Часть В
В идеальном электрическом колебательном контуре емкость конденсатора 2 мкФ, а амплитуда напряжения на нем 10 В. В таком контуре максимальная энергия магнитного поля катушки равна:
Ответ: _________
С помощью собирающей линзы получили изображение светящейся точки. Чему равно фокусное расстояние линзы, если d = 0,5 м, ƒ = 1 м?
Ответ: _________
Вариант 2
Часть А
Определите направление сил, действующих на проводник с током в магнитном поле (рис. 1).
Рис.1
А. вверх Б. вниз В. вправо Г. влево Д. определить невозможно
Определите величину и направление силы Ампера, действующей в изображенном на рис. 2 случае. В = 0,1 Тл, I = 20 А.
Рис. 2
А. 20 Н, от наблюдателя Б. 0,2 Н, на наблюдателя В. 20 Н, на наблюдателя. Г. 0,2 Н, от наблюдателя. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
На рис. 4 представлен график зависимости от времени t скорости v тела, совершающего гармонические колебания вдоль оси Ох. Чему равна амплитуда колебаний скорости тела?
Рис. 4
А. 10 м/с. Б. 20 м/с. В. 3 м/с. Г. 6 м/с. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
На рис. 5 представлен профиль волны в определенный момент времени. Чему равна разность фаз колебаний в точках 0 и 4?
Рис. 5
А. 0. Б. π/2. В. π. Г. 2π. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
Длина волны равна 40 м, скорость распространения 20м/с. Чему равна частота колебаний источника?
А. 0,5 с-1 Б. 2 с-1. В. 800 с-1. Г. По условию задачи частоту определить нельзя. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
Как изменится угол между падающим и отраженным лучами света, если угол падения уменьшится на 10˚?
А. Уменьшится на 5˚. Б. Уменьшится на 10˚. В. Уменьшится на 20˚. Г. Не изменится. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
На рис. 6 показано положение линзы, ее главной оптической оси, главных фокусов и предмета МN. Где находится изображение предмета, создаваемое линзой?
Рис. 6
А. В области 1. Б. В области 2. В. В области 3. Г. В области 4. Д. В области 5.
Какое излучение из перечисленных имеет самую низкую частоту: 1-ультрафиолетовые лучи, 2-инфракраккные лучи, 3-видимый свет, 4-радиоволны, 5-рентгеновские лучи?
А. 1 . Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. 5.
Какое оптическое явление объясняет появление цветных радужных пятен на поверхности воды, покрытой тонкой бензиновой пленкой?
А. Дисперсия света. Б. Фотоэффект. В. Дифракция света. Г. Интерференция света. Д. Поляризация света.
На рис. 9 представлена диаграмма энергетических уровней атома. Стрелкой с какой цифрой обозначен переход с излучением фотона наименьшей частоты?
А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. 5.
Рис. 9
Сколько протонов Z и сколько нейтронов N в ядре изотопа углерода 146С?
А. Z = 6, N = 14. Б. Z = 14, N = 6. В. Z = 6, N = 6. Г. Z = 6, N = 8. Д. N = 6, Z = 8.
Часть В
С помощью собирающей линзы получили изображение светящейся точки. Чему равно фокусное расстояние линзы, если d = 0,5 м, ƒ = 2 м?
Ответ: __________
В электрическом колебательном контуре емкость конденсатора 1 мкФ, а индуктивность катушки 1 Гн. Если для свободных незатухающих колебаний в контуре амплитуда силы тока составляет 100 мА, то какой должна быть амплитуда напряжения на конденсаторе?
Ответ: __________
3. Магнитное поле Вектор магнитной индукции. Сила Ампера
1 3 Магнитное поле 3 Вектор магнитной индукции Сила Ампера В основе магнитных явлений лежат два экспериментальных факта: ) магнитное поле действует на движущиеся заряды, ) движущиеся заряды создают магнитное поле Количественной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции Зная вектор в некоторой точке пространства, можно определить магнитную силу, действующую в этой точке на движущийся заряд или на малый элемент проводника с током Формулы, по которым могут быть рассчитаны магнитные силы, будут приведены ниже 3 Для наглядного изображения магнитных полей используют линии индукции магнитного поля (магнитные линии) Эти линии проводят по тем же правилам, что и силовые линии поля E : в каждой точке касательная к линии совпадает с вектором в данной точке Направление магнитных линий совпадает с направлением вектора индукции Линии магнитной индукции, как и силовые линии поля E, непрерывны в пустом пространстве Но, если линии поля E начинаются и заканчиваются на зарядах, то линии поля могут быть замкнутыми 4 В СИ магнитную индукцию выражают в тесла (Тл) Изучение физических законов, позволяющих найти магнитное поле заданной системы токов и движущихся зарядов, выходит за рамки школьного курса Ограничимся описанием магнитного поля для некоторых специальных случаев 5 Бесконечный прямой провод с током В этом случае линии индукции представляют собой концентрические окружности (рис3) Если буравчик вращать так, что он «ввинчивается» в направлении тока, то вращение его ручки укажет направление линий поля С увеличением расстояния от провода величина вектора индукции уменьшается 6 Круговой ток Провод с током в виде кольца и линии магнитного поля этого тока показаны на рис 3 Поле имеет вращательную симметрию относительно оси кольца В непосредственной близости от кольца картина магнитных линий напоминает поле вблизи длинного прямого провода, что позволяет по правилу буравчика определять направление линий поля Рис 3 Рис 3 7 Закон Ампера определяет силу, действующую со стороны однородного магнитного поля с индукцией на прямолинейный участок провода длиной l, в котором протекает ток Величина силы Ампера выражается формулой F = l sin, где — угол между вектором индукции и направлением тока (направлением вектора l, см рис33) Вектор силы F перпендикулярен векторам и l Одно из двух возможных направлений F можно определить по правилу левой руки (рис34): когда линии индукции входят в ладонь левой руки, а четыре выпрямленных пальца указывают направление тока, отставленный в сторону большой палец указывает направление вектора силы F
2 F l F Рис 33 Рис 34 Для тех, кто знаком с понятием векторного произведения, заметим, что силу Ампера можно выразить формулой F = [ l, ], которая определяет и модуль и направление вектора F Примеры решения задач Пример 3 Докажите, что два прямых длинных параллельных провода, по которым текут токи в одном направлении, под действием сил Ампера притягиваются друг к другу Нарисуем прямой провод, по которому течет ток (рис 35) Магнитные линии этого тока представляют собой концентрические окружности Направление линий определим при помощи правила буравчика В соответствии с этим вектор индукции магнитного поля, созданного током в некоторой точке, через которую проходит провод с током, направлен в плоскость чертежа Далее при помощи правила левой руки определяем направление силы Ампера, действующей на фрагмент провода с током со стороны магнитного поля, созданного током Получаем, что сила, действующая на провод с током направлена к проводу с током провода с одинаково направленными токами притягиваются F l A l Рис 35 Рис 36 Пример 3 Два длинных прямых провода, по которым текут одинаковые токи в одном направлении, расположены параллельно на расстоянии друг от друга (рис36) Во сколько раз уменьшится модуль вектора индукции магнитного поля в точке A, удаленной от каждого провода на расстояние l, если ток в одном из проводов выключить? A l h l Рис 37 На рис 37 в плоскости, перпендикулярной проводам, изображены векторы и магнитного поля, созданного токами и, которые текут соответственно в левом и правом проводах Вектор направлен по касательной к ок-
3 ружности, которая представляет собой магнитную линию поля тока Аналогично построен вектор Поскольку = = и точка A расположена на одинаковых расстояниях от проводов, то = Из рисунка следует, что = sin и Следовательно, h l ( / ) sin = = l l = ( / l) Итак, если ток в одном из проводов выключить, то индукция магнитного поля в точке A уменьшится в ( / l) раза Пример 33 Докажите, что сила Ампера, действующая со стороны однородного магнитного поля на замкнутый контур с током произвольной формы, равна нулю Мысленно разобьем замкнутый контур на малые элементы Δ l, Δ l, На i-ый элемент Δ l i со стороны магнитного поля действует сила Ампера Δ Fi = [, Δli ] На весь замкнутый контур действует сила = Δ = F F, l ] i Δ [ i Поскольку магнитное поле однородное (одинаковое во всех точках), то величину можно вынести за знак суммы: = [, Δ F li ] Но для замкнутого контура Δl = Следовательно, суммарная сила Ампера, действующая на контур, равна нулю i Пример 34 В однородном горизонтальном магнитном поле подвешен на двух тонких гибких проволочках горизонтальный проводник, перпендикулярный полю Ток через проводник начинают постепенно увеличивать и при токе = А проводник приходит в движение Найдите индукцию магнитного поля, если длина проводника L = см, а его масса m = г На рисунке укажите направления тока и вектора индукции магнитного поля Силы, действующие на проводник, показаны на рис 38 Выбрано такое направление тока, что сила Ампера F, действующая на проводник направлена вертикально вверх Только в этом случае при достаточной величине тока нити ослабнут и проводник придет в движение Запишем условие равновесия проводника: F + T = mg, где F = l sin 9 = l Проводник начнет двигаться, когда T =, то есть при l = mg Следовательно, = mg / L =, Тл T F T mg Рис 38 Рис 39 Пример 35 Проводящий стержень длиной l = 4 см согнули посередине под прямым углом и внесли в однородное магнитное поле индукции =, Тл Линии магнитной индукции параллельны плоскости, в которой лежит изогнутый стержень, и составляют угол = 6 с одной из его половинок (рис39) Определите величину F силы, действующей на стержень со стороны магнитного поля при пропускании по стержню тока = 5 А Пользуясь правилом левой руки, определим направления сил Ампера, которые действуют на каждую половину стержня Нетрудно убедится, что на вертикальную половину действует сила, направленная «от нас» перпендикулярно плоскости чертежа Модуль этой силы 3
4 F = ( l / ) sin Сила, действующая на горизонтальную половину стержня направлена «на нас» перпендикулярно плоскости чертежа Ее величина Следовательно F = ( l / ) sin(9 ) F = l cos sin 3,7 мн Пример 36 Треугольный проволочный контур помещен в однородное магнитное поле =, Тл, вектор индукции которого параллелен стороне c треугольника (рис3) При протекании в контуре тока = А на проводник со стороны магнитного поля действует сила F = мн Определите силы F b и F c, действующие со стороны магнитного поля на проводники b и c На рисунке укажите направления сил Пользуясь правилом левой руки определим направления сил, действующих на стороны и b треугольника: сила F направлена «от нас» перпендикулярно плоскости чертежа, сила рис3) Найдем модули векторов: F = sin β, F b = bsin F c По теореме синусов F β c F b b sin sinβ = b F b имеет противоположное направление (, = csin8 = F F 3 Рис 3 Рис 3 Следовательно, F b = F = мн Результат можно получить проще, если предварительно доказать, что сумма сил Ампера, действующих со стороны однородного магнитного поля на замкнутый контур с током произвольной формы, равна нулю (см пример 33) Пример 37 Контур в виде равностороннего треугольника, изготовленный из проволоки с сопротивлением единицы длины R = Ом/м, помещен в однородное магнитное поле с индукцией В =, Тл, перпендикулярной плоскости контура Двумя вершинами контур подключен к источнику постоянного напряжения U = В Найдите величину F силы, действующей на контур со стороны магнитного поля Направления сил Ампера, действующих на стороны треугольника, найдем при помощи правила левой руки Векторы этих сил перпендикулярны соответствующим сторонам треугольника (рис3), а их модули равны: F =, F =, F3 = 3, где длина стороны треугольника По закону Ома U U = =, 3 R = R Следовательно, F = F и результирующая сила направлена вдоль оси Y (см рис3) Складывая проекции сил на эту ось, получим 3U F = F sin(3 ) + F3 = F + F3 = =,5 Н R Y F 3 U 4
5 3 Укажите ошибочные утверждения Вектор индукции магнитного поля в центре кругового витка, по которому течет ток, как показано на рисунке, направлен «на нас» Если по прямоугольному проводящему контуру течет ток А Б В Г, как показано на рисунке, а точки А, Б, В, Г лежат в одной плоскости с контуром, то вектор индукции магнитного поля этого тока в точках А и В, направлен «от нас», а в точках Б и Г «на нас» перпендикулярно плоскости контура 3 Вектор индукции однородного магнитного поля составляет угол с нормалью к плоскости прямоугольного контура, по которому протекает ток, и перпендикулярен противолежащим сторонам (длиной ) контура На стороны контура действуют силы Ампера: F =, Fb = bsin 4 В однородном магнитном поле находится контур с током Стороны, и 3 имеют одинаковые длины Если F, F 5 силы, действующие со стороны магнитного поля на соответствующие стороны рамки, то F > F > F > F > F = b 3 5 O 4 Задачи для самостоятельного решения A 3 Величина индукции магнитного поля на расстоянии от длинного прямого провода с током определяется формулой = k /, где k — постоянная Два таких провода, по одному из которых течет ток, а по другому ток 3 в противоположном направлении, расположены 3 С на расстоянии друг от дуга Во сколько раз отличаются модули векторов магнитной индукции в точках A и C, обозначенных на рисунке? 33 Два длинных прямых провода, по которым текут одинаковые токи в противоположных направлениях, расположены параллельно на расстоянии друг от друга Во сколько раз уменьшится модуль вектора индукции магнитного поля в точке, удаленной от каждого провода на расстояние l, если ток в одном из проводов выключить? 34 Докажите, что сила Ампера, действующая со стороны однородного магнитного поля на криволинейный участок контура с током, не зависит от формы участка и равна A силе, действующей на прямолинейный проводник с током, соединяющий концы рассматриваемого участка l l 35 В горизонтальном однородном магнитном поле с индукцией = мтл подвешен на двух тонких проволочках горизонтальный проводник, перпендикулярный полю При пропускании по нему тока = А натяжение каждой проволочки изменилось на ΔT =, Н Определите длину проводника L 36 По горизонтально расположенному медному проводнику с площадью поперечного сечения S = мм течет ток = А Найдите минимальную величину В индукции магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера 37 Прямой проводник, расположенный перпендикулярно линиям магнитной индукции, при пропускании по нему тока = А приобрел ускорение а = м/с Площадь поперечного сечения проводника S = мм, плотность материала проводника ρ = 5 кг/м 3 Определите величину В индукции магнитного поля Всеми силами, кроме силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля, пренебречь 38 Прямой проводник длиной l = 5 см находится в магнитном поле с индукцией =,5 Тл Линии магнитной индукции составляют угол = 6 с проводником С какой силой F магнитное поле будет действовать на проводник, если по нему пропустить ток = А? 39 * Проводящий стержень длиной l = 4 см согнули посередине под углом = 6 и внесли в однородное магнитное поле индукции =, Тл Линии магнитной индукции перпендикулярны плоскости, в которой лежит изогнутый стержень Определите величину F силы, действующей со стороны магнитного поля на стержень при пропускании по нему тока = 5 А + 5
6 3 * Проволочный контур, имеющий форму прямоугольного треугольника, помещен в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости контура (см рис) При протекании в c контуре тока на проводник со стороны магнитного поля действует сила F = 3 мн, на проводник b сила F b = 4 мн Определите величину силы F c, которая действует со стороны маг- b + нитного поля на проводник c На рисунке укажите векторы сил 3 Определите наибольшую F mx и наименьшую F min величину силы, действующей на проводник длиной l =,6 м, по которому течет ток = А, при различных положениях проводника в однородном магнитном поле с индукцией В =, Тл 3 * * Тонкий металлический стержень согнули в виде прямого угла со сторонами, b, пропустили по стержню ток и поместили в однородное магнитное поле с индукцией Определите максимальную и минимальную величину силы Ампера, которая будет действовать на стержень при его различной ориентации в магнитном поле Считать, что вектор магнитной индукции лежит в одной плоскости с изогнутым стержнем 3 Сила Лоренца Движение заряженных частиц Силой Лоренца называют силу, действующую со стороны магнитного поля на движущийся заряд Если заряд частицы q, а скорость V, то величину силы Лоренца можно рассчитать по формуле F = q V sin, где — угол между векторами V и Сила Лоренца перпендикулярна векторам V и Одно из двух возможных направлений вектора F можно найти по правилу левой руки, если мысленно заменить движущийся заряд током: при q > ток направлен вдоль V, при q < против V Силу Лоренца можно выразить в виде векторного произведения F = q[ V, ] Если кроме магнитного поля есть и электрическое поле напряженностью E, то на движущийся точечный заряд со стороны полей действует сила F = qe + q[ V, ] Следует заметить, что именно эту силу принято называть силой Лоренца, а силу F = q[ V, ] называют магнитной составляющей силы Лоренца Отметим важное свойство магнитной составляющей силы Лоренца: работа этой силы на любом перемещении равна нулю, поскольку она всегда направлена перпендикулярно к скорости частицы Примеры решения задач Пример 38 Электрон движется в области взаимно перпендикулярных полей электрического с напряженностью E = кв/м и магнитного с индукцией =, Тл В некоторый момент времени вектор скорости электрона перпендикулярен векторам напряженности E и индукции, а величина скорости V = 5 м/с Определите величину ускорения электрона в этот момент E e F e F m V Рис 3 На рис 3 показаны векторы полей E,, скорости электрона V и действующих на него сил магнитной F m и электрической F e Вектор индукции направлен «от нас» перпендикулярно плоскости чертежа, вектор напряженности направлен на рисунке вертикально вверх В соответствии с условием задачи следует рассмотреть два случая: вектор скорости электрона направлен вправо или влево Электрическая составляющая силы Лоренца F e = qe = ee не зависит от скорости электрона и в обоих случаях направлена против вектора напряженности (заряд электрона отрицательный) Направление магнитной составляющей силы Лоренца F m определим при помощи правила левой руки В одном случае эта сила направлена так же, как и электрическая, а в другом противоположно F e Учитывая, что V F m e F e 6
7 F m = evsin 9 = ev, получим e e F = m = E ± V, = E ± V m m Подставляя численные значения, найдем = 3,5 5 м/с или = Пример 39 Протон движется в магнитном поле с индукцией В = 6,3 3 Тл перпендикулярно линиям индукции Сколько оборотов сделает протон за время t =, с? На рис33 показаны векторы скорости протона V, индукции магнитного поля и силы Лоренца F, действующей на протон Эти векторы взаимно перпендикулярны и их направления удовлетворяют правилу левой руки Величина скорости протона остается постоянной, поскольку магнитная сила не совершает работу и, следовательно, не изменяет кинетическую энергию протона Таким образом, протон движется с постоянной по величине скоростью под действием силы, которая также постоянна по модулю и в любой момент времени перпендикулярна вектору скорости Это позволяет заключить, что протон движется по окружности Проектируя векторные величины на ось X, проходящую через центр окружности, получим цс ev sin 9 m =, где цс = V / R — центростремительное ускорение, R радиус окружности, V скорость протона, m его масса Период обращения протона равен πr T = V Из этих уравнений получим πm T = e Примечательно, что период обращения не зависит от скорости частицы Число оборотов, совершенных протоном за время t, равно t et N = = 96 T πm V F V V F X Рис 33 Рис 34 X Пример 3 Заряженная частица движется со скоростью V = 3 6 м/с перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля = 3 мтл Когда частица прошла путь L =,5 мм, вектор ее скорости повернулся на угол = 5 Чему равно отношение q/m заряда частицы к ее массе? Из рис 34 видно, что, когда вектор скорости повернется на угол, радиус-вектор, проведенный от центра окружности к частице, также повернется на угол Пройденный за это время частицей путь относится к длине окружности как угол относится к полному углу: L =, πr 36 где R радиус окружности Чтобы найти R, запишем второй закон Ньютона, проектируя векторные величины на ось X, направленную от частицы к центру окружности: mv = qv R Из этих уравнений после преобразований получим ответ: 7
8 q πv = m 8 L =,7 Кл/кг 3 4 Пример 3 Два ядра изотопов гелия He и He, ускоренные одинаковой разностью потенциалов, влетают в однородное магнитное поле и движутся по окружностям радиусов R и R соответственно Определите отношение R /R 3 4 Ядра He и He имеют одинаковые заряды ( q = q = e ), а отношение масс ядер m / m = 3/ 4 Рассматривая 3 движение ядра He, запишем теорему об изменении кинетической энергии mv = qu при ускорении ядра разностью потенциалов U, а также второй закон Ньютона m V = qv R при движении ядра с постоянной скоростью V по окружности в однородном магнитном поле Из этих уравнений найдем радиус окружности mu R = q 4 Аналогичное соотношение можно записать для радиуса R окружности, по которой движется ядро He Следовательно R R = m m,87 V V F l = Рис 35 Рис 36 Пример 3 Электрон влетает со скоростью V=, 7 м/с в область однородного магнитного поля с индукцией В =, Тл перпендикулярно линиям индукции под углом = 6 к границе раздела (см рис35, вектор магнитной индукции «входит» в плоскость чертежа) На какое максимальное расстояние l удалится электрон, двигаясь в магнитном поле, от границы раздела? При помощи правила левой руки определим направление силы Лоренца, действующей на электрон (следует учесть, что заряд электрона отрицательный) После этого становится понятным, в какую сторону разворачивается вектор скорости электрона в магнитном поле и теперь можно изобразить траекторию его движения (см рис36) Из рисунка видно, что l = R + Rcos Радиус окружности найдем из уравнения mv = ev R После преобразований получим l = mv cos e см 8
9 Задачи для самостоятельного решения Сила Лоренца 33 С каким максимальным ускорением может двигаться электрон в магнитном поле с индукцией = Тл? Скорость электрона V = 6 м/с Считать, что на электрон действует сила только со стороны магнитного поля 34 С какой силой F действует магнитное поле с индукцией =,3 Тл на частицу с зарядом q =,6 нкл, движущуюся в данный момент времени со скоростью V = м/с под углом = 3 к линиям индукции магнитного поля? 35 Электрон движется в магнитном поле с индукцией = 5 Тл В некоторый момент времени электрон движется перпендикулярно вектору со скоростью V = 3 м/с Определите отношение магнитной составляющей силы Лоренца к силе тяжести, действующих на электрон 36 Однородное электрическое поле с напряженностью Е = 3 6 В/м перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией В = Тл В некоторый момент времени скорость электрона направлена вдоль вектора Е и равна v = 4 6 м/с Определите величину F полной силы, действующей на электрон в этот момент 37 Электрон движется в электромагнитном поле, в котором векторы напряженности электрического поля и индукции магнитного поля имеют одинаковые направления, а их модули соответственно равны E = 3 3 В/м, =, Тл В некоторый момент времени вектор скорости электрона составляет угол = 3 с векторами напряженности и индукции, а величина скорости V = 4 4 м/с Определите величину ускорение электрона в этот момент Движение по окружности 38 Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле с индукцией В =, Тл Определите среднюю величину кругового тока, создаваемого движением электрона 39 С каким ускорением движется свободный электрон по окружности радиуса R = см в однородном магнитном поле с индукцией =, Тл? 3 Протон движется по окружности в однородном магнитном поле с индукцией В = 6,3 4 Тл Укажите на рисунке направления векторов скорости протона и магнитной индукции Найдите частоту n обращения протона по окружности 3 Импульс электрона, движущегося по окружности в однородном магнитном поле, равен p = 6,4 5 кг м/с Индукция магнитного поля В =, мтл Найдите радиус окружности R 3 Во сколько раз отличаются периоды обращения протонов, движущихся по окружностям в однородных магнитных полях с индукцией В =, Тл и В =, Тл? 33 Определите отношение Т p /Т e периодов обращения протона и электрона по окружностям в одном и том же магнитном поле 34 * Вектор импульса электрона, движущегося в плоскости, перпендикулярной вектору индукции однородного магнитного поля, повернулся на угол = рад за время τ = -8 с Определите величину В индукции магнитного поля 35 * Заряженная частица движется со скоростью V = 5 6 м/с перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля = 5 мтл Когда она прошла путь l = 3 мм, вектор ускорения частицы повернулся на угол = 3 Чему равно отношение q/m заряда частицы к ее массе? 36 * Протон влетает в область однородного магнитного поля с индукцией =,65 Тл При этом вектор V его скорости перпендикулярен плоской границе поля и линиям магнитной индукции Найдите время τ движения протона в области, занятой полем 37 * Частица массы m, несущая заряд q и движущаяся со скоростью V, налетает на неподвижную стенку перпендикулярно ее поверхности В этот момент включается однородное магнитное поле с индукцией V, параллельное плоскости стенки Стенка абсолютно упруго отражает частицу Найдите расстояние l между точками -го и -го отражений 38 * Частица с удельным зарядом q / m попадает в область однородного магнитного поля, перпендикулярного вектору скорости частицы V и ограниченного цилиндрической поверхностью радиуса Чему равен модуль вектора индукции магнитного поля, если частица отклонилась магнитным полем на угол = 9? Вектор начальной скорости частицы направлен вдоль радиуса цилиндрической поверхности V 9
10 39 * Первоначально покоившийся электрон ускоряется однородным электрическим полем на отрезке d = см, попадает в однородное магнитное поле и движется в нем по дуге окружности радиуса R = 5 см Во сколько раз сила, действовавшая на электрон со стороны электрического поля, больше силы, действующей на него со стороны магнитного поля? 33 * Заряженная частица влетела в однородное магнитное поле под некоторым углом к линиям индукции Радиус винтовой траектории частицы оказался в n = π раз меньше расстояния между ее витками Определите 33 * * Электрон вылетает со скоростью v = 6 м/с из некоторой точки области, где созданы однородные электрическое и магнитное поля с напряженностью Е = 5 В/м и индукцией В =, Тл Векторы E и направлены вдоль оси x, а вектор v начальной скорости электрона составляет угол = 6 с этой осью Сколько оборотов сделает электрон до смены направления его движения вдоль оси x? ОТВЕТЫ 3 3 C / A = 5 33 Уменьшится в / l раза L = ΔT / = см 36 = ρsg / = 89 мтл 37 = ρs / = 5 мтл 38 F = l sin, Н 39 F = l sin( / ) = мн 3 c = F Fb =5 мн mx = l =,6 H, Fmin = F + 3 F 3 mx F = + b, F min = 33 = ev / m,8 7 м/с 34 F = qvsin =,9 мкн 35 F м / mg = ev / mg =, F = e E + ( v) = 8 H 37 = ( e / m) E + ( V sin ) = 8,8 4 м/с 38 = e / πm, 45 на 39 = R( e / m) 3 6 м/с 3 e n = 9,6 πm 3 R = p / e = см T 3 = = T 33 T T p = m m p,9 3 e e = m / eτ,8 3 с — 34 мтл 35 q πv =,7 Кл/кг m 8 l 36 τ = πm / e 5 нс 37 l = mv / q V V 38 = tg = ( q / m) ( q / m) 39 F F = R / d, 5 эл / м = 33 ( ) = ctg π/ n = 45 v cos 33 N = 6 πe
Решение задач по теме «Законы постоянного тока»
Вариант №1
1.Найдите распределение токов и напряжений на каждом сопротивлении, если R1=4 Ом, R2=12 Ом, R3=5 Ом, R4=15 Ом, а напряжение между точками А и В равно 12В. Есть ли напряжение между точками С и Д?
С
А В
D
2.Определите напряжение на клеммах источника тока с ЭДС 2В и внутренним сопротивлением 0,8 Ом, замкнутого никелиновым проводом длиной 2,1 м и поперечным сечением 0,2 мм2. Какую мощность потребляет внешняя часть цепи?
3.Для нагревания 4,5л воды от 23 0 С до кипения нагреватель потребляет 0,5 кВт*ч электрической энергии. Чему равен КПД этого нагревателя?
4.Изменится ли напряжение на клеммах аккумулятора, если увеличить количество, параллельно подключённых к нему потребителей?
5.От чего зависит электрическое сопротивление проводника?
Вариант №2
1.Найдите распределение токов и напряжений на каждом сопротивлении, если R1=20 Ом, R2=10 Ом, R3=15 Ом, R4=4 Ом и амперметр показывает 2А. Какое напряжение между точками А и В
2.ЭДС источника 10В. Когда к нему подключили сопротивление 2 Ом, сила тока в цепи составила 4А. Определите ток короткого замыкания.
3.Определить мощность нагревателя электрочайника, если в нем за 10 мин можно вскипятить 2 л воды, начальная температура которой 200 С. КПД нагревателя 70%.
4. Изменится ли напряжение на клеммах аккумулятора, если уменьшить количество, последовательно подключённых к нему потребителей?
5.Что представляет опасность для жизни человека – напряжение или сила тока?
Самостоятельная работа №9
Сообщение на тему «Полупроводниковые приборы»
Рекомендации по выполнению самостоятельной работы.
При выполнении самостоятельной работы необходимо изучение темы «Полупроводниковые приборы » по следующим вопросам:
-Полупроводники.
— Собственная и примесная проводимости полупроводников.
-Полупроводниковый диод.
-Полупроводниковые приборы.
В работе отобразить следующие моменты:
— электронно-дырочный переход (р-n переход) +рисунок-схема
-устройство и работа термистора, диода, транзистора + рисунок
-применение полупроводников
-достоинства и недостатки
-перспектива полупроводниковой техники
При необходимости сделать рисунки, схемы, таблицы, графики
Форма контроля — защита работы.
Самостоятельная работа №10 Решение задач по теме «Магнитное поле».
Рекомендации по выполнению самостоятельной работы
При выполнении самостоятельной работы необходимо изучение темы «Магнитное поле » по следующим вопросам:
Магнитное поле. Постоянные магниты и магнитное поле тока. Сила Ампера. Принцип действия электродвигателя. Электроизмерительные приборы.
При необходимости сделать рисунки, схемы, таблицы, графики
Форма контроля — защита работы.
Самостоятельная работа №10
Решение задач по теме «Магнитное поле»
Вариант №1
1.Какая сила действует на проводник длиной 0,1 м в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 2 Тл, если ток в проводнике 5А, а угол между направлением тока и линиями индукции 30 градусов?
2.Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 1,4 мТл в вакууме со скоростью 500 км /c перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определить силу, действующую на электрон и радиус окружности, по которой он движется.
3.Определить величину и направление силы Лоренца ,действующей на протон в изображенном на рисунке случае, если В = 80 мТл;V = 200 км/c
B
4.Можно ли транспортировать раскалённые балванки в цехе металлургического завода с помощью электромагнита ?
5.Рамка гальванометра размером 4 х 1,5 см, имеющая 200 витков, находится в магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Плоскость рамки параллельна линиям индукции. Какой вращающий момент действует на рамку, когда в ней проходит ток силой 1 мА ?
Самостоятельная работа № 10
Решение задач по теме «Магнитное поле»
Вариант №2
1. Вычислите силу Лоренца, действующую на протон, движущийся со скоростью 105м/с в однородном магнитном поле с индукцией 0,3Тл перпендикулярно линиям индукции.
2. В однородном магнитном поле с индукцией 0,8 Тл на проводник с током 30А, длина активной части которого 10 см, действует сила 1.5 Н. Под каким углом к вектору магнитной индукции размещён проводник ?
3. Определите величину и направление силы Ампера, действующей в изображенном на рисунке случае, если В = 0,1 Тл, I = 20 А, l = 8 см
S I N
4. Какие из частиц электронного паучка отклоняются на больший угол в одном и том же магнитном поле — быстрые или медленные?
5. Ускоренный в электрическом поле разностью потенциалов 1,5 х 105(В) протон влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям магнитной индукции и движется равномерно по окружности радиусом 0,6 м. Определите скорость протона, модуль вектора магнитной индукции и силу, с которой магнитное поле действует на протон.
Самостоятельная работа №11
Рекомендуемые страницы:
Рис. 1 | Рис. 2 | Рис. 3 | Рис. 4 | Рис. 5 | Рис 6 |
Материал промежуточной аттестации по физике для 11 класса
МБОУ «Понизовская школа»
Материал промежуточной аттестации
по физике для 11 класса
Составитель:
учитель физики Москалева Л.В.
Итоговый тест за 20____ – 20_____ учебный год по физике в 11 классе
Цель: проверить соответствие знаний, умений и основных видов учебной деятельности обучающихся требованиям к планируемым результатам обучения по темам курса 11 класса.
Время выполнения работы – 45 мин. Работа считается выполненной, если учащимися решено 51% заданий.
Тестирование состоит из трех частей:
Часть А – задания с выбором одного правильного ответа.
Часть В – задания на установление соответствия.
Часть С – задача с развернутым решением.
На тестировании учащиеся могут пользоваться непрограммируемым калькулятором, справочными таблицами, линейкой.
Задания теста составлены в соответствии с изучаемыми темами:
1. Основы электродинамики.
2. Колебания и волны.
3. Оптика.
4. Квантовая физика.
5. Элементы астрофизики.
Часть А.
К каждому из заданий 1 – 18 части А один правильный.
1. Определите направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле (рис. 1).
А. вверх;
Б. вниз;
В. вправо;
Г. влево;
Д. определить невозможно; Рис.1
2.Определите величину и направление силы Лоренца, действующей на протон движущийся в магнитном поле (рис. 2). В случае, если В = 0,08 Тл, υ = 2×105 м/с.
А. 5,12 × 10-15 Н, влево;
Б. 2,56×10-15Н, вниз;
В. 2,5×10-15 Н, вниз;
Г. 2,56×10-15 Н, вверх;
Д. Среди ответов А-Г нет правильного. Рис. 2
3.Что будет с алюминиевым кольцом, если к нему приблизить магнит (рис.3)?
S N
υм
Рис.3
А.Притянется.
Б. Оттолкнется.
В. Останется на месте.
4. Как изменится период колебаний математического маятника, если его длину уменьшить в 4 раза?
А. Уменьшится в 2 раза.
Б. Уменьшится в 4 раза.
В. Не изменится.
Г. Увеличится в 2 раза.
Д. Увеличится в 4 раза.
5. По графику зависимости координаты колеблющегося тела от времени ( рисунок 4) Определите период колебаний и частоту колебаний.
А. 4 с; 0,25 Гц.
Б. 10 с; 0,1 Гц
В. 2 с; 0,5 Гц;
Г. 8 с; 0,025 Гц.
Д. Среди ответов нет правильного.
6. Длина волны равна 40 м, скорость распространения 20 м/с. Чему равна частота колебаний источника?
А. 0,5 Гц; Б. 2 Гц; В. 800 Гц; Г. По условию задачи частоту определить нельзя. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
7. Стандартная частота промышленного переменного тока равна:
А. 30 Гц; Б. 40 Гц, В. 50 Гц; Г. 60 Гц; Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
8. Скорость света в вакууме равна
А. 2×10-8 м/ с ; Б. 3×10-8 м/ с; В. 108 м/ с; Г. 3×10-6 м/ с.
9. Определите длину радиоволны, если ее частота 6 МГц.
А. 50 м; Б. 60 м, В. 70 м; Г. 80 м; Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
10. Как изменится угол между падающим и отраженным лучами света, если угол падения уменьшится на 10˚?
А. Уменьшится на 5˚. Б. Уменьшится на 10˚. В. Уменьшится на 20˚. Г. Не изменится. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
11. Показатели преломления относительно воздуха для воды, стекла, и алмаза соответственно равны 1,33; 1,5; 2,42. В каком из этих веществ скорость света будет наименьшей?
А. В воде. Б. В стекле. В. В алмазе. Г. Во всех трех веществах одинаковая.
12. На рис. 5 показано положение линзы, ее главной оптической оси, главных фокусов и предмета МN. Где находится изображение предмета, создаваемое линзой?
Рис. 5
А. В области 1. Б. В области 2. В. В области 3. Г. В области 4. Д. В области 5.
13. На какой из схем (рис. 6) правильно представлен ход лучей при разложении пучка белого света стеклянной призмой?
Рис. 6
А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. На всех схемах неправильно.
14.Какое излучение из перечисленных имеет самую низкую частоту: 1- инфракрасные лучи;
2- видимый свет; 3-ультрафиолетовые лучи; 4-радиоволны; 5-рентгеновские лучи?
А. 1 . Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. 5.
15. На рис. 9 представлена диаграмма энергетических уровней атома. Стрелкой с какой цифрой обозначен переход с излучением фотона наименьшей частоты?
А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. 5.
Рис. 7
16. Красная граница фотоэффекта для алюминия 1,05 ПГц. При какой частоте не будет наблюдаться явление фотоэффекта на алюминиевой пластине?
А. 3,05 ПГц; Б. 2,05 ПГц; В. 1,05 ПГц; Г. 0,05 ПГц; Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
17. Сколько протонов Z и сколько нейтронов N в ядре изотопа углерода 146С?
А. Z = 6, N = 14. Б. Z = 14, N = 6. В. Z = 6, N = 6. Г. N = 6, Z = 8. Д. Z = 6, N = 8.
18. Расстояние 1 а.е. – это…
А. 1,5×106 км; Б. 15×106 км; В. 10×106 км; Г. 1500×106 км; Д. 150×106 км;
ЧАСТЬ-В
Инструкция по выполнению заданий № В1-В2: соотнесите написанное в столбцах 1 и 2. Запишите
в соответствующие строки бланка ответов последовательность цифр из столбца 2, обозначающих правильные ответы на вопросы из столбца1.
В1.
Установите соответствие между законами, постулатами и их формулировками:
1 – все процессы природы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета; 2 – скорость света в вакууме одинакова для всех инерциальных систем отсчета; 3 — в однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно; 4 — фототок насыщения пропорционален падающему световому потоку; 5 – существуют особые стационарные состояния атома, находясь в которых атом не излучает энергию…
| А. Первый постулат Бора. Б. Первый закон фотоэффекта. В. Первый постулат Эйнштейна. Г. Закон прямолинейного распространения света. Д. Второй постулат Эйнштейна. |
В2.
Установите соответствие между столбцами №1 и №2:
№1 | №2 |
А. α — излучение | 1. Поток электронов. |
Б. β — излучение | 2. Поток протонов. |
В. γ — излучение | 3. Поток ядер атома гелия. |
4. Электромагнитные волны. |
ЧАСТЬ С:
задание с развернутым решением
С1. Активность радиоактивного элемента уменьшилась в 8 раз за 15 суток. Найти период полураспада и количество распавшихся атомов. Начальное число радиоактивных атомов 5×1050.
СПЕЦИФИКАЦИЯ
контрольных измерительных материалов для проведения итогового теста
по физике в 11 классе
1.Назначение работы – итоговая аттестация обучающихся 11-х классов
2. Характеристика структуры и содержания контрольного среза
Работа по физике состоит из 21 задания:
№ | Число заданий | Максимальный балл | Тип заданий |
1 | 21 | 28 | Задания с выбором ответа, развернутое решение задания части С |
3. Время выполнения работы – 40 минут без учёта времени, отведённого на инструктаж учащихся и заполнение титульного листа бланка ответа.
4. Дополнительные материалы и оборудование
Непрограммируемый калькулятор.
5. Проверка выполненных работ осуществляется следующим способом:
— варианты ответов, указанные в бланке ответов, проверяют по «ключам»-правильным ответам;
1. каждое правильное выполненное задание А-части оценивается в 1 балл;
— каждое невыполненное задание (не выполнявшееся или выполненное с ошибкой) оценивается в 0 баллов;
— задание считается выполненным, если учащийся указал все правильные варианты ответов;
2. задание В1-части оценивается в 5 баллов, задание В2-части оценивается в 3 балла, если верно указаны все элементы ответа,
-1 балл, если правильно указан хотя бы один элемент ответа,
— 0 баллов, если ответ не содержит элементов правильного ответа.
3. задание части — С оценивается в 2 балла, если приведено полное решение, включающее следующие элементы:
-верно записано краткое условие задачи,
-записаны уравнения и формулы,
-выполнены математические преобразования и расчеты, предоставлен ответ.
задание части — С оценивается в 1.5 балла,
— если правильно записаны формулы, проведены вычисления, и получен ответ, но допущена ошибка в записи краткого условия или переводе единиц в СИ.
-представлено правильное решение только в общем виде, без каких-либо числовых расчетов.
-записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом, но в математических преобразованиях допущена ошибка.
задание части — С оценивается в 1 балл,
—записаны и использованы не все исходные формулы, необходимые для решения задачи.
-записаны все исходные формулы, но в одной из них допущена ошибка.
задание части — С оценивается в 0 балл,
-если все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1,2,3 балла.
Для выставления отметок за тестирование можно воспользоваться таблицей пересчета:
Число заданий в тесте – 21.
ШКАЛА
для перевода числа правильных ответов в оценку по пятибалльной шкале
Оценка | «2» | «3» | «4» | «5» |
Количество баллов | 0 — 10 | 11 — 16 | 17 — 21 | 22 -26 |
Максимальное количество баллов, которое может получить ученик за выполнение всей работы — 26 балов.
ОТВЕТЫ
итогового теста по физике в 9 классе
А 1 -18
№ зада- ния | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
Ответ | В | Б | Б | А | Г | А | В | В | А | В | В | Б | Б | Г | А | Г | Д | Д |
В1.
В2.
С1.
5 суток; 4,375 ×1050
Бланк ответов – 11 класс
Дата___________________
Ф.И.___________________________________
А 1 -18
№ зада- ния | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
Ответ |
В1.
А | Б | В | Г | Д |
В2.
С1.
Самостоятельная работа по теме: Магнитное поле
Самостоятельная работа по теме: Магнитное поле.
Вариант 1.
Задание 1.
Какая сила действует на проводник длиной 0,1 м в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл, если ток в проводнике 5 А, а угол между направлением тока и линиями индукции 300?
Определите величину силы Лоренца действующей на протон (заряд протона 1,6 ·10-19 Кл), если индукция магнитного поля 80 мТл, а скорость движения протона 200 км/с. Угол между направлением скорости и индукцией равен 900.
Задание 2. Определить как направлены: сила Ампера, сила Лоренца, вектор магнитной индукции в зависимости от варианта задания.
1 ) 2) 3) 5)
Варианты ответов: 4)
а) вверх б) вниз
в) от нас г) к нам
д) по часовой стрелке
е) против часовой стрелки
ж) равна нулю или не действует
и) вправо
к) влево
Самостоятельная работа по теме: Магнитное поле.
Вариант 2.
Задание 1.
Вычислите силу Лоренца, действующую на протон (заряд протона 1,6 ·10-19 Кл), движущийся со скоростью 106 м/с в однородном магнитном поле с индукцией 0,3 Тл перпендикулярно линиям индукции.
В однородном магнитном поле с индукцией 0,8 Тл на проводник с током 30 А, длина активной части которого 10 см, действует сила 1,5 Н. Под каким углом к вектору магнитной индукции расположен проводник?
З адание 2. Определить как направлены: сила Ампера, сила Лоренца, вектор магнитной индукции в зависимости от варианта задания.
2) 3) 5)
4)
Варианты ответов:
а) вверх б) вниз
в) от нас г) к нам
д) по часовой стрелке
е) против часовой стрелки
ж) равна нулю или не действует
и) вправо
к) влево
Самостоятельная работа по теме: Магнитное поле.
Вариант 3.
Задание1 .
Вычислите индукцию магнитного поля, в котором на проводник длиной 0,3 м при токе 0,5 А действует максимальная сила 10 мН.
В однородном магнитном поле с индукцией 1 Тл протон (заряд протона 1,6 ·10-19 Кл) движется со скоростью 108 м/с перпендикулярно к линиям индукции. Определите силу, действующую на протон.
Задание 2. Определить как направлены: сила Ампера, сила Лоренца, вектор магнитной индукции в зависимости от варианта задания.
1 ) 2) 3) 5)
4)
Варианты ответов:
а ) вверх б) вниз
в) от нас г) к нам
д) по часовой стрелке
е) против часовой стрелки
ж) равна нулю или не действует
и) вправо
к) влево
Самостоятельная работа по теме: Магнитное поле.
Вариант 4.
Какую работу выполняет однородное магнитное поле с индукцией 0,015 Тл при перемещении на расстояние 20 см проводника длиной 2 м, по которому течет ток 10 А? перемещение осуществляется в направлении действия сил. Проводник размещен под углом 300 к направлению линий магнитной индукции.
Определите величину вектора магнитной индукции, если действующая на электрон (заряд электрона 1,6 ·10-19 Кл) сила Лоренца равна 0,5 пН, а скорость движения электрона 10 Мм/с. Электрон движется перпендикулярно линиям магнитной индукции.
З адание 2. Определить как направлены: сила Ампера, сила Лоренца, вектор магнитной индукции в зависимости от варианта задания.
2) 3) 5)
4)
Варианты ответов:
а) вверх б) вниз
в) от нас г) к нам
д) по часовой стрелке
е) против часовой стрелки
ж) равна нулю или не действует
и) вправо
к) влево
Самостоятельная работа по теме: Магнитное поле.
Вариант 5.
Задание 1.
Электрон(заряд электрона 1,6 ·10-19 Кл) влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,0014 Тл в вакууме со скоростью 500 км/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите силу, действующую на электрон.
Определите величину силы Ампера, действующей на проводник в магнитном поле с индукцией0,1 Тл, сила тока в проводнике равна 20 А, а длина 4 см. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитного поля.
З адание 2. Определить как направлены: сила Ампера, сила Лоренца, вектор магнитной индукции в зависимости от варианта задания.
2) 3) 5)
4)
Варианты ответов:
а) вверх б) вниз
в) от нас г) к нам
д) по часовой стрелке
е) против часовой стрелки
ж) равна нулю или не действует
и) вправо
к) влево
Самостоятельная работа по теме: Магнитное поле.
Вариант 6.
Задание 1.
Определите силу тока действующую на проводник в магнитном поле с индукцией 50 мТл, если он имеет длину 10 см, и расположен перпендикулярно линиям индукции. Сила Ампера, действующая на проводник равна 40 мН.
Определите силу Лоренца, действующую на движущийся электрон в однородном магнитном поле с индукцией 0, 02 Тл при скорости 5 Мм/с перпендикулярно линиям индукции.
Задание 2. Определить как направлены: сила Ампера, сила Лоренца, вектор магнитной индукции в зависимости от варианта задания.
2) 3) 5)
4)
Варианты ответов:
а) вверх б) вниз
в) от нас г) к нам
д) по часовой стрелке
е) против часовой стрелки
ж) равна нулю или не действует
и) вправо
к) влево
Формула магнитной силы (заряд-скорость)
Когда заряженная частица движется в магнитном поле, на движущуюся заряженную частицу действует сила. Формула для силы зависит от заряда частицы и векторного произведения скорости частицы и магнитного поля. Направление вектора силы можно найти, вычислив перекрестное произведение, если заданы направления вектора, или с помощью «правила правой руки». Представьте себе вашу правую руку, указательный палец которой направлен в направлении вектора скорости частицы.Затем согните пальцы в направлении вектора магнитного поля. Направление большого пальца — это направление перекрестного произведения векторов. Если заряд положительный, направление силы будет в направлении вашего большого пальца. Если заряд отрицательный, направление силы будет противоположным. Единица силы — ньютоны (Н), единица заряда — кулоны (Кл), единица скорости — метры в секунду (м / с), единица магнитного поля — тесла (Тл).
= вектор магнитной силы (Ньютоны, Н)
q = заряд движущейся частицы (Кулоны, Кл)
= вектор скорости частицы (м / с)
v = величина скорости частицы (м / с)
= вектор магнитного поля (тесла, Тл)
B = величина магнитного поля (тесла, Тл)
= угол между векторами скорости и магнитного поля (радианы)
= вектор направления поперечного произведения (без единиц измерения)
Формула магнитной силы (заряд-скорость) Вопросы:
1) Пучок протонов, каждый из которых имеет заряд, движется через однородное магнитное поле с величиной 0.60Т. Направление движения протонов — справа от страницы (экрана), а направление магнитного поля — вниз-вправо, под углом от направления протона. Какова величина и направление магнитной силы, действующей на каждый протон?
Ответ: Величину магнитной силы, действующей на протон, можно найти по формуле:
Сила, действующая на каждый протон, имеет величину.
Направление вектора силы можно найти с помощью «правила правой руки». Протоны движутся вправо, поэтому представьте, что ваш указательный палец правой руки направлен в этом направлении. Вектор магнитного поля направлен вниз вправо, поэтому согните пальцы вниз. Ваш большой палец теперь будет указывать на страницу (или экран). Поскольку заряд протонов положительный, это направление вектора силы.
2) Капля масла с зарядом движется со скоростью.К капле прикладывают магнитное поле с величиной и направлением. Какова результирующая магнитная сила, действующая на каплю масла, выраженная в единичном векторе?
Ответ: Магнитную силу, действующую на каплю масла, можно найти, решив кросс-произведение формулы силы:
Перекрестное произведение двух векторов и составляет:
Вектор скорости:
Вектор магнитного поля:
Итак, это:
Магнитная сила, действующая на каплю масла, теперь может быть рассчитана по формуле:
Магнитная сила, действующая на каплю масла, означает, что она имеет величину 2.88N по направлению.
Page 2 Пример 2. (15 баллов) Найдите направление силы Лоренца, действующей на движущийся электрон …
электромагнитный 9) Сила Лоренца и циклотронная частота: (15 баллов) Точечный заряд q имеет …
электромагнитный 9) Сила Лоренца и циклотронная частота: (15 баллов) Точечный заряд q имеет начальную скорость v = v. И падает в постоянное магнитное поле B = B.2. v = v. B = 3,2 (a) Определите величину и направление силы Лоренца, действующей на заряд.Выразите свой ответ в виде вектора. (b) Выведите циклотронную частоту для заряда, движущегося по кругу в постоянном магнитном поле с падающей скоростью, перпендикулярной …
Найдите направление магнитного поля B, действующего на движущийся протон, показанное на …
Найдите направление магнитного поля B, действующего на движущийся протон, показанное на рисунке ниже, если направление действующей на него магнитной силы такое, как указано. Предположим, что магнитное поле B, действующее на этот протон, перпендикулярно скорости этого протона в момент, изображенный на этом рисунке.(По стандартному соглашению символ обозначает вектор, указывающий на страницу, а символ o обозначает вектор, указывающий из …
всю страницу, пожалуйста центр. (1.14X 6T) a) Найдите B в точке Найдите направление силы …
всю страницу, пожалуйста центр. (1.14X 6T) а) Найдите B в точке. Найдите направление силы на электрон, если электрон находится в центре и движется в бумагу. Идет вверх и параллельно прямому проводу. Едем вправо от прямого провода.б) в) г) Электрическое поле E 30ON / C направлено в направлении * x, а магнитное поле B-0,005 Тл направлено в направлении ty. Найдите полную результирующую силу, действующую на электрон, движущийся с v …
Найдите направление магнитного поля B, действующего на движущийся протон, показанное на …
Найдите направление магнитного поля B, действующего на движущийся протон, показанное на рисунке ниже, если направление действующей на него магнитной силы такое, как указано. Предположим, что магнитное поле B, действующее на этот протон, перпендикулярно скорости этого протона в момент, изображенный на этом рисунке.(По стандартному соглашению символ обозначает вектор, указывающий на страницу, а символ o обозначает вектор, указывающий из …
Найдите направление магнитного поля B, действующего на движущийся протон, показанное на …
Найдите направление магнитного поля B, действующего на движущийся протон, показанное на рисунке ниже, если направление действующей на него магнитной силы такое, как указано. Предположим, что магнитное поле B, действующее на этот протон, перпендикулярно скорости этого протона в момент, изображенный на этом рисунке.(По стандартному соглашению символ обозначает вектор, указывающий на страницу, а символ o обозначает вектор, указывающий из …
Найдите направление магнитного поля B, действующего на движущийся протон, показанное на …
Найдите направление магнитного поля B, действующего на движущийся протон, показанное на рисунке ниже, если направление действующей на него магнитной силы такое, как указано. Предположим, что магнитное поле &, действующее на этот протон, перпендикулярно скорости этого протона в момент, изображенный на этом рисунке.(Согласно стандартному соглашению, символ обозначает вектор, указывающий на страницу, а символ O обозначает вектор, указывающий за пределы страницы) …
4) Найдите направление магнитного поля, действующего на положительно заряженная частица, движущаяся в …
4) Найдите направление магнитного поля, действующего на положительно заряженная частица движется в различных показанных ситуациях на рисунке ниже, если направление действующей магнитной силы на нем, как указано.(a) — Выберите из вариантов ниже — -вниз -вверх -вне страницы -Направо -Слева -на страницу (b) — Выберите из вариантов ниже — -на страницу -вниз -Направо -вне страницы -Слева -вверх (c) — Выберите из опций …
4. Найдите направление силы на электрон, движущийся, как показано через магнитный …
4. Найдите направление силы на электрон, движущийся, как показано, через магнитное поле, изображенное на рисунке ниже.A. слева B. справа C. на страницу D. из страницы 5. Частица с зарядом 3,0 C движется через магнитное поле 1,5 Тл со скоростью 7,8 x 10 м / с и под углом 30 ° к магнитному полю. . Какова величина силы? A. 0,18 N B. 0,24 N C. 0,32 N …
Найдите направление магнитного поля, действующего на движущийся протон, показанный на …
Найдите направление магнитного поля, действующего на движущийся протон, показанное на рисунке ниже, если направление действующей магнитной силы такое, как указано.Предположим, что магнитное поле B, действующее на этот протон, перпендикулярно скорости этого протона в момент, изображенный на этом рисунке. (В соответствии со стандартным соглашением, символ обозначает вектор, указывающий на страницу, а символ o обозначает векторную поляризацию страницы) …
Найдите направление магнитного поля, действующего на положительно заряженную частицу, движущуюся в …
Найдите направление магнитного поля, действующего на положительно заряженную частицу, движущуюся в различных ситуациях, показанных на рисунке ниже, если направление магнитной силы, действующей на нее, такое, как указано.Рисунок (a) Выберите Рисунок (b) に Выберите — Рисунок (c) に Выберите y (дюйм) 3
11.4: Движение заряженной частицы в магнитном поле
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Объясните, как заряженная частица во внешнем магнитном поле совершает круговое движение
- Опишите, как определить радиус кругового движения заряженной частицы в магнитном поле
Заряженная частица испытывает силу при движении в магнитном поле.Что произойдет, если это поле будет однородным при движении заряженной частицы? По какому пути следует частица? В этом разделе мы обсуждаем круговое движение заряженной частицы, а также другое движение, возникающее в результате попадания заряженной частицы в магнитное поле.
Самый простой случай возникает, когда заряженная частица движется перпендикулярно однородному полю B (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Если поле находится в вакууме, магнитное поле является доминирующим фактором, определяющим движение.Поскольку магнитная сила перпендикулярна направлению движения, заряженная частица следует по кривой траектории в магнитном поле. Частица продолжает следовать по этому изогнутому пути, пока не образует полный круг. Другой способ взглянуть на это состоит в том, что магнитная сила всегда перпендикулярна скорости, поэтому она не действует на заряженную частицу. Таким образом, кинетическая энергия и скорость частицы остаются постоянными. Это влияет на направление движения, но не на скорость.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): отрицательно заряженная частица движется в плоскости бумаги в области, где магнитное поле перпендикулярно бумаге (представленное маленькими \ (X \) — как хвосты стрелок).2} {r}. \]Решение для r дает
\ [r = \ dfrac {mv} {qB}. \ label {11.5} \]
Здесь r — радиус кривизны пути заряженной частицы с массой m и зарядом q , движущейся со скоростью v , перпендикулярной магнитному полю с напряженностью B . Время прохождения заряженной частицы по круговой траектории определяется как период, равный пройденному расстоянию (окружности), деленному на скорость.Основываясь на этом и уравнении, мы можем получить период движения как
.\ [T = \ dfrac {2 \ pi r} {v} = \ dfrac {2 \ pi} {v} \ dfrac {mv} {qB} = \ dfrac {2 \ pi m} {qB}. \ label {11.6} \]
Если скорость не перпендикулярна магнитному полю, то мы можем сравнить каждую составляющую скорости отдельно с магнитным полем. Компонент скорости, перпендикулярный магнитному полю, создает магнитную силу, перпендикулярную как этой скорости, так и полю:
\ [\ begin {align} v_ {perp} & = v \, \ sin \ theta \\ [4pt] v_ {para} & = v \, \ cos \ theta.\ end {align} \]
, где \ (\ theta \) — угол между v и B . Компонент, параллельный магнитному полю, создает постоянное движение в том же направлении, что и магнитное поле, что также показано в уравнении. Параллельное движение определяет шаг p спирали, то есть расстояние между соседними витками. Это расстояние равно параллельной составляющей скорости, умноженной на период:
\ [p = v_ {para} T. \ label {11.8} \]
В результате получается спиральное движение , как показано на следующем рисунке.
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Заряженная частица движется со скоростью, отличной от направления магнитного поля. Компонент скорости, перпендикулярный магнитному полю, создает круговое движение, тогда как компонент скорости, параллельный полю, перемещает частицу по прямой. Шаг — это расстояние по горизонтали между двумя последовательными кругами. Результирующее движение — спиральное.Пока заряженная частица движется по спирали, она может попасть в область, где магнитное поле неоднородно.В частности, предположим, что частица перемещается из области сильного магнитного поля в область более слабого поля, а затем обратно в область более сильного поля. Частица может отразиться до того, как войдет в область с более сильным магнитным полем. Это похоже на волну на струне, которая движется от очень легкой тонкой струны к твердой стене и отражается назад. Если отражение происходит с обоих концов, частица оказывается в так называемой магнитной бутылке.
Частицы, захваченные в магнитных полях, обнаруживаются в радиационных поясах Ван Аллена вокруг Земли, которые являются частью магнитного поля Земли.Эти пояса были обнаружены Джеймсом Ван Алленом при попытке измерить поток космических лучей на Земле (частицы высокой энергии, приходящие извне Солнечной системы), чтобы выяснить, похож ли он на поток, измеренный на Земле. Ван Аллен обнаружил, что из-за вклада частиц, захваченных магнитным полем Земли, поток на Земле был намного выше, чем в космическом пространстве. Полярные сияния, как и знаменитое полярное сияние (северное сияние) в Северном полушарии (рис. \ (\ PageIndex {3} \)), представляют собой прекрасные проявления света, излучаемого при рекомбинации ионов с электронами, входящими в атмосферу, когда они движутся по спирали вдоль силовых линий магнитного поля.(Ионы — это в основном атомы кислорода и азота, которые первоначально ионизируются в результате столкновений с энергичными частицами в атмосфере Земли.) Полярные сияния также наблюдались на других планетах, таких как Юпитер и Сатурн.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): (a) Радиационные пояса Ван Аллена вокруг Земли захватывают ионы, образованные космическими лучами, падающими на атмосферу Земли. (b) Великолепное зрелище северного сияния, или северного сияния, сияет в северном небе над Беар-Лейк недалеко от базы ВВС Эйлсон, Аляска.Этот свет, сформированный магнитным полем Земли, создается светящимися молекулами и ионами кислорода и азота. (кредит b: модификация работы старшего летчика ВВС США Джошуа Стрэнга)Пример \ (\ PageIndex {1} \): отражатель луча
Группа исследователей занимается изучением короткоживущих радиоактивных изотопов. Им необходимо разработать способ транспортировки альфа-частиц (ядер гелия) от места их создания к месту, где они столкнутся с другим материалом с образованием изотопа. Пучок альфа-частиц \ ((m = 6.{-19} C) \) изгибается через область под углом 90 градусов с однородным магнитным полем 0,050 Тл (рисунок \ (\ PageIndex {4} \)). а) В каком направлении следует приложить магнитное поле? (б) Сколько времени требуется альфа-частицам, чтобы пройти через область однородного магнитного поля?
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): вид сверху на установку дефлектора балки.Стратегия
- Направление магнитного поля показано RHR-1. Ваши пальцы указывают в направлении v , а большой палец должен указывать в направлении силы, влево.Следовательно, поскольку альфа-частицы заряжены положительно, магнитное поле должно указывать вниз.
- Период движения альфа-частицы по окружности равен .
\ [T = \ dfrac {2 \ pi m} {qB}. \]
Поскольку частица движется только по четверти круга, мы можем взять 0,25-кратный период, чтобы найти время, необходимое для обхода этого пути.
Решение
- Давайте начнем с фокусировки на альфа-частице, входящей в поле в нижней части изображения.Сначала покажите пальцем вверх по странице. {- 27} кг)} {(3.{-7} с. \]
Значение
Это время может быть достаточно быстрым, чтобы добраться до материала, который мы хотели бы бомбардировать, в зависимости от того, насколько короткоживущий радиоактивный изотоп и продолжает испускать альфа-частицы. Если бы мы могли усилить магнитное поле, приложенное к области, это сократило бы время еще больше. Путь, по которому частицы должны пройти, можно было бы сократить, но это может оказаться неэкономичным, учитывая экспериментальную установку.
Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)
Однородное магнитное поле величиной 1.5 \, м / с \). Под каким углом должно быть магнитное поле относительно скорости, чтобы шаг результирующего спирального движения был равен радиусу спирали?
Стратегия
Шаг движения относится к параллельной скорости, умноженной на период кругового движения, тогда как радиус относится к перпендикулярной составляющей скорости. Установив одинаковый радиус и шаг, найдите угол между магнитным полем и скоростью или \ (\ theta \).
Решение
Шаг задается уравнением \ ref {11.8}, период задается уравнением \ ref {11.6}, а радиус кругового движения задается уравнением \ ref {11.5}. Обратите внимание, что скорость в уравнении радиуса связана только с перпендикулярной скоростью, в которой происходит круговое движение. Поэтому мы подставляем синусоидальную составляющую общей скорости в уравнение радиуса, чтобы приравнять шаг и радиус
.\ [p = r \]
\ [v _ {\ parallel} T = \ dfrac {mv} {qB} \]
\ [v \, cos \, \ theta \ dfrac {2 \ pi m} {qB} = \ dfrac {mv \, sin \, \ theta} {qB} \]
\ [2 \ pi = загар \, \ theta \]
\ [\ theta = 81.о \) будет происходить только круговое движение, и не будет движения кругов перпендикулярно движению. Вот что создает спиральное движение.
Авторы и авторство
Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).
Заряженная частица в магнитном поле
Заряженная частица в магнитном полеследующий: Эффект Холла Up: Магнетизм Предыдущая: Сила Лоренца Предположим, что частица массы движется по круговой орбите радиус с постоянной скоростью.Как известно, ускорение частица имеет величину, и всегда направлен к центру орбиты. Отсюда следует, что ускорение всегда перпендикулярно мгновенному направление движения.
Мы видели, что сила, действующая на заряженную частицу со стороны магнитного
поле всегда перпендикулярно его мгновенному направлению движения.
Означает ли это, что поле заставляет частицу совершать круговое движение?
орбита? Рассмотрим случай, показанный на рис.24. Предположим, что
частица положительного заряда и массы движется в плоскости, перпендикулярной
к однородному магнитному полю. На рисунке поле указывает на
самолет бумаги. Предположим, что частица движется в
против часовой стрелки, с постоянным
скорость (помните, что магнитное поле не может воздействовать на
частица, поэтому она не может повлиять на ее скорость), по круговой орбите с радиусом.
Магнитная сила, действующая на частицу, равна
величины и, согласно формуле. (158) эта сила всегда
направлен к центру орбиты.Таким образом, если
| (166) |
тогда у нас есть непротиворечивая картина. Следует, что
| (167) |
Угловая частота вращения частицы ( т.е. , число радиан, через которые частица вращается за одну секунду)
| (168) |
Обратите внимание, что эта частота, известная как ларморовская частота , не зависят от скорости частицы.Для отрицательно заряженной частицы картина в точности такая же, как описано выше, за исключением того, что частица движется в орбита по часовой стрелке.
Это ясно, из уравнения. (168), угловая частота вращения заряженного частицу в известном магнитном поле можно использовать для определения ее заряда до соотношение масс.Кроме того, если скорость частицы известна, то радиус орбиты также можно использовать для определения с помощью уравнения. (167). Этот метод используется в физике высоких энергий для идентификации частиц из фотографии следов, которые они оставляют в камерах намагничивания или пузырях камеры. Конечно, легко отличить положительно заряженные частицы. от отрицательно заряженных, используя направление отклонения частицы в магнитном поле.
Мы видели, что заряженная частица, помещенная в магнитное поле, выполняет круговая орбита в плоскости, перпендикулярной направлению поля.Является ли это наиболее общим движением заряженной частицы в магнитном поле? Не совсем. Также можно добавить произвольный дрейф по направлению магнитного поля. Это следует потому, что сила действующее на частицу зависит только от составляющей скорости частицы что на перпендикулярно направлению магнитного поля (крест произведение двух параллельных векторов всегда равно нулю, потому что угол они подчиняются нулю). Сочетание кругового движения в плоскости, перпендикулярной магнитному полю, и равномерное движение по направление поле, порождает спираль траектории заряженной частицы в магнитное поле, где поле образует ось спирали — см. рис.25.
следующий: Эффект Холла Up: Магнетизм Предыдущая: Сила Лоренца Ричард Фицпатрик 2007-07-14
AP Physics — Блок 3
От темы электричества, давайте теперь обратим наше внимание на другую, но связанную тему: магнетизм .
Компасы использовались в Китае еще в 13 веке до нашей эры. У легендарного (и, возможно, мифологического) пастуха Магнса был посох с металлическим наконечником, который торчал в магнитных камнях, когда он проходил мимо. В 1269 году нашей эры Пьер де Марикур использовал простой компас, чтобы определить и нарисовать магнитное поле естественного магнита. Он был первым, кто описал место пересечения линий как «полюс». (Подробнее здесь.)
Подобно положительному и отрицательному зарядам, северный и южный полюса магнитов взаимодействуют друг с другом: противоположных полюса на магнитах притягиваются, а , как и полюса, отталкиваются.Хотя нет прямой связи между электрическими зарядами и магнитными полюсами, существует сильная связь между электричеством и магнетизмом , которую мы будем обсуждать до конца нашего курса.
Приступим!
- Магниты в магнитных полях
- Движущиеся заряды в магнитных полях
- Токи в магнитных полях
- Моменты на катушках; Эффект Холла
- Сила Лоренца; Приложения
Магниты изготовлены по крайней мере из одного из четырех ферромагнитных элементов: железа, кобальта, никеля или гадолиния.
Магниты имеют «северный полюс», названный так потому, что, когда его оставляют свободно ориентироваться, этот конец указывает в общем направлении географического севера и соответствующего южного полюса.
В компасе, который представляет собой просто магнит, который может свободно перемещаться в воздухе или какой-либо жидкости, северный полюс магнита обычно окрашен в красный цвет.
11.1.1. Магнитное поле Земли
Направление магнитного поля определяется направлением стрелки компаса при воздействии этого поля.Таким образом, мы можем указать магнитное поле Земли как идеализированную диаграмму, показанную здесь слева, или как более реалистичную и сложную компьютерную модель магнитного поля Земли справа.
Поищите в Интернете «магнитное поле земли» или что-то подобное. Сколько диаграмм вы можете найти неверно?
Расскажите подробнее.
Понятно, что это сбивает с толку.«Магнитный север» находится рядом с географическим севером и назван так потому, что оба они находятся на северном конце планеты. Но нам следует (вероятно) на самом деле назвать это «магнитным югом», потому что если мы собираемся сравнить магнитное поле Земли с магнитным полем стержневого магнита — а они примерно схожи — тогда это на самом деле южный магнитный полюс там, рядом с наш географический север.
А вот так сейчас . Примерно каждые десять тысяч лет магнитное поле Земли меняется.Когда это произойдет, у нас действительно будет магнитный север рядом с нашим географическим севером … хотя все наши компасы будут иметь южные полюса, указывающие на север, тогда …
Я не могу. даже.
11.1.2. Магнитное поле магнитов
Магнитное поле вокруг магнита зависит от ряда факторов. Мы можем легко измерить направление поля, просто поместив компас рядом с магнитом.
Что касается силовых линий магнитного поля вокруг магнита:
- Линия магнитного поля имеет направление магнитного поля в качестве касательной в этой точке.
- Количество линий на единицу площади пропорционально величине магнитного поля в этой точке.
- Направление магнитного поля определяется как направление, в котором будет указывать северный полюс стрелки компаса, помещенной в это положение.
На самом деле существует три вида магнетизма: ферромагнетизм , парамагнетизм и диамагнетизм . В ферромагнитных материалах — магнетизм, связанный с большинством обычных магнитов — материал в магните имеет постоянный «магнитный момент» (ориентацию) из-за микроскопических «доменов», в которых локальные моменты имеют преимущественное выравнивание.
Домены не имеют преимущественного выравнивания, поэтому чистое магнитное поле не проявляется. Домены имеют преимущественное выравнивание, поэтому отображается чистое магнитное поле. (Обратите внимание, что в реальном магните не все домены идеально выровнены, как на этой идеализированной диаграмме.Магнитное поле обозначается буквой B , и мы скоро исследуем его векторную природу.
Единицей измерения магнитного поля является тесла, где 1.0 Тесла = 1,0 Н / К • м / с.
Другой единицей магнитного поля является Гаусс, где 1,0000 Тл = 10,000 Гаусс.
Магнитное поле Земли имеет напряженность от 30 до 60 мкТл.
Если поместить заряженную частицу в электрическое поле, на нее будет действовать электрическая сила.
Если вы поместите заряженную частицу в магнитное поле, она не будет испытывать магнитной силы.
Но что происходит, когда заряженная частица перемещается на в магнитном поле? Он испытывает магнитную силу!
Когда частица с зарядом + q движется под некоторым углом относительно магнитного поля, магнитная сила действует перпендикулярно как v , так и B , как предсказывает Правило правой руки.
Чтобы применить Правило правой руки для этого анализа, используйте правую руку и укажите указательным пальцем в направлении скорости для получения положительного заряда. B закройте оставшиеся три пальца правой руки («B» — изгиб, «B» — магнитное поле) в направлении магнитного поля, действующего в этой области. Ваш большой палец, указывающий в направлении, перпендикулярном плоскости, образованной двумя другими векторами, указывает направление магнитной силы, действующей на положительный заряд.
Если заряд отрицательный (скажем, электрон), вы можете изменить направление силы, которое вы только что определили, или использовать эквивалентное «Правило левой руки» для отрицательных зарядов.
Возможно, вы уже заметили некоторые более тонкие последствия этого эффекта.
- Для электрических полей сила из-за электрического поля F E была параллельна полю E; для магнитных полей F B находится на перпендикулярно полю B.
- F B действует только тогда, когда заряд находится в движении.
- F B не работает с частицей, когда она движется через постоянное поле B , потому что F B и v перпендикулярны друг другу.
Попробуем еще несколько задач.
Протон движется вверх со скоростью 5.0e6 м / с в магнитном поле ощущает силу 8,0e-14 Н. на западе. При движении горизонтально на север ощущается нулевая сила. Найдите величину и направление магнитного поля в этой области.
Решение
Тот факт, что частица ощущает силу, когда она движется вверх, но не когда движется на север, показывает, что магнитное поле должно быть ориентировано в направлении север / юг, без компонентов в направлении восток / запад. Мы можем нарисовать векторную диаграмму сил, действующих на частицу.
Теперь, когда мы знаем, что все векторы ориентированы перпендикулярно друг другу, мы можем вычислить магнитное поле B .
Частица с массой m и положительным зарядом q движется со скоростью v , которая ориентирована перпендикулярно магнитному полю величиной B , как показано. Рассчитайте радиус круга как функцию заданных величин.Затем вычислите угловую скорость ω и период T.
Решение
Давайте сначала получим радиус, с магнитной силой, действующей как центростремительная сила:
Теперь, используя то, что мы знаем о круговом движении:
Относительно легко определить, что происходит с движущейся частицей в магнитном поле, когда скорость и поле перпендикулярны друг другу.Что происходит, когда скорость находится под углом к полю, как показано здесь?
Мы можем рассматривать скорость частицы как состоящую из двух компонентов: на одну влияет магнитное поле, а на другую — нет. Здесь мы видим, что v y имеет v × B , который равен 0, так что этот аспект движения частицы не зависит от магнитного поля. Другими словами, сохраняется y -компонент скорости частицы.
Компонент скорости x перпендикулярен магнитному полю. На этот компонент действует поле , и он создает магнитную силу, перпендикулярную обоим компонентам; по RHR, эта сила вне страницы. Поскольку его скорость x ускоряется в направлении x , его направление движения изменяется вместе с перемещением силы. Его круговое движение в плоскости x-z сочетается с движением в направлении y , создавая «спиралевидный» путь движения, восходящий по спирали.
В постоянном магнитном поле радиус спирали не меняется. Если магнитное поле становится меньше или больше, спираль принимает форму «штопора» или «косички».
Если магнитные поля действуют на движущиеся заряды, то что происходит, когда на провод с током воздействует магнитное поле?
В каком направлении движется (условный) ток в проводе? В каком направлении находится магнитное поле вблизи провода? В каком направлении действует магнитная сила на провод?
Решение
Обычный ток течет от высокого потенциала (положительный полюс батареи) через провод к низкому потенциалу, т.е.по часовой стрелке. Магнитное поле направлено от севера к югу или «вправо» на диаграмме. Используя RHR с направлением тока и магнитного поля, мы определяем, что магнитная сила находится «вне страницы» или «к нам» на диаграмме.
Чтобы понять силу, действующую на провод с током, мы применим уравнение «магнитная сила, действующая на движущийся заряд» ко всем носителям заряда:
Итак, какова связь между этими зарядами, движущимися с заданным дрейфом скорости и током? Мы воспользуемся этим и заменим, чтобы получить более полезные уравнения:
Провод длиной 12 см, по которому проходит ток 30 А, проходит через полюса магнита под углом 60 ° относительно магнитного поля (как показано).Если магнитное поле между полюсами магнита составляет 0,90 Тл, какую силу ощущает провод и в каком направлении?
Решение
На основании анализа RHR сила будет направлена вне страницы или «к нам».
Квадратная петля из проволоки (по 10 см с каждой стороны) свешивается вертикально, как показано здесь. Когда ток в проводе составляет 0,245 А против часовой стрелки, шкала, поддерживающая провод, показывает силу, направленную вниз, равную 3.48e-2 N. Найдите величину магнитного поля.
Решение
Есть три сегмента провода, подверженных воздействию магнитного поля: два отрезка половинной длины, ориентированные вертикально, и один отрезок горизонтальной длины, расположенный вдоль дна квадратной петли. Магнитные силы, действующие на вертикальные петли, тянутся влево и вправо, нейтрализуя друг друга. Чистая магнитная сила действует только на нижний сегмент провода.
По мере того, как мы исследуем влияние магнитных полей на движущиеся заряды, необходимо рассмотреть два дополнительных интересных аспекта.
11.4.1. Крутящий момент на токоведущей петле
Изучите диаграмму, показанную здесь, которая изображает («вид сверху») токоведущую петлю с плоскостью катушки, параллельной магнитному полю. Наклонный «вид в перспективе» этого токового контура показан чуть ниже, с направлениями тока, обозначенными как векторы.
В каком направлении действует магнитная сила на каждом из 4-х прямых участков петли?
Для сегментов, параллельных магнитному полю, ток I и магнитное поле B параллельны друг другу.По правилу правой руки F = ILB sin θ равен 0, поэтому на эти сегменты нет силы.
Два других токовых сегмента – испытывают магнитную силу. Левый сегмент испытывает силу вне страницы (или «вверх» для перспективного вида), а правый сегмент испытывает силу внутри страницы («вниз» в перспективном виде). Чистая сила на катушке равна 0, затем … , но на контуре ЕСТЬ чистый крутящий момент.
Если мы рассматриваем пунктирную линию на перспективной диаграмме как ось вращения, токовая петля будет испытывать вращающий момент по часовой стрелке (отрицательный) вокруг этой оси.
И именно так работает электродвигатель!
Мы можем рассчитать величину крутящего момента, учитывая размеры катушки: a /2 — это радиус силы крутящего момента, а b — длина провода, к которому прилагается сила.
Когда петля начинает вращаться, магнитная сила, действующая на провод, остается постоянной — длина тока остается перпендикулярной магнитному полю — но крутящий момент = rF sin θ уменьшается. Мы можем вычислить крутящий момент как функцию θ , рассматривая вектор площади для токовой петли, с направлением вектора площади, определяемым с помощью правила правой руки, с пальцами правой руки, согнутыми в направлении обычный ток в контуре.
11.4.2. Магнитный момент
Другой способ выразить этот крутящий момент — использовать магнитный момент μ , где μ рассчитывается как I A или NI A :
Прямоугольная катушка размером 5,40 см × 8,50 см состоит из 25 витков провода, по которому проходит ток 15,0 мА.
- Рассчитайте магнитный момент катушки.
- Если магнитное поле 0,350 Тл приложено параллельно плоскости контура, какова величина крутящего момента, действующего на контур?
- Рассчитайте величину крутящего момента на катушке, тогда магнитное поле составляет углы 60 ° и 0 ° с магнитным моментом μ.
Решение
- 1.72e-3 Am 2
- 6.02e-4 Нм
- 5.21e-4 Нм, 0
11.4.2. Эффект Холла
Мы провели большую часть нашего анализа движущихся зарядов, сосредоточив внимание на условном токе , который следует за движением «положительных зарядов». Наши различные правила правой руки основаны на рассмотрении положительных зарядов.
Взгляните на схему, в которой заряды, движущиеся по широкому проводнику, подвергаются воздействию магнитного поля.
Если мы отслеживаем поток положительных зарядов в токе, эти заряды будут испытывать магнитную силу при движении в магнитном поле.В дополнение к электрической силе, которую они испытывают из-за батареи в цепи, в каком направлении эти положительные заряды будут испытывать магнитную силу в магнитном поле?
Решение
Согласно RHR, магнитное поле толкает движущиеся положительные заряды вверх по , оставляя отрицательные заряды на дне широкого проводника.
Это будет означать наличие высокого электрического потенциала вдоль верхнего края проводника и низкого электрического потенциала вдоль нижнего края проводника.
Однако …
Что, если бы вместо этого мы отслеживали отрицательно заряженные электроны? Что бы RHR предсказал для той ситуации ?
Решение
Если мы отслеживаем электроны, наша «обратная RHR» (для отрицательных зарядов) предсказывает, что к вершине широкого проводника движутся электроны, а не протоны.
Это противоречит предсказанию нашего более раннего анализа.Так что это? Они не могут быть оба правы!
Решение
Как вы уже догадались, второе предсказание верное. Отрицательно заряженные электроны — это частицы, которые действительно движутся, и, следовательно, те, на которые действует магнитная сила.
Мы можем подтвердить, что это так, выполнив эксперимент и подключив вольтметр к верхнему и нижнему краям широкого проводника.Нижний край — это край с высоким потенциалом, и, следовательно, тот, где есть чистый положительный заряд, в то время как чистый отрицательный заряд возникает на верхнем крае широкого проводника.
Эффект Холла относится к тому факту, что, когда заряды образуют ток, движущийся по одной оси через магнитное поле, ориентированное вдоль второй оси, они мигрируют из-за действующей на них магнитной силы, создавая разность потенциалов по третьей оси.
Направление этой разности потенциалов можно определить, рассматривая магнитную силу, действующую на фактических носителях заряда , т.е. электроны.
Мы уже узнали, что электрическое поле действует на заряженную частицу, и теперь мы знаем, что магнитное поле может оказывать силу на движущуюся заряженную частицу. Что происходит, когда у нас есть заряженная частица, которая движется через область пространства, которая включает в себя как электрическое, так и магнитное поле?
Сила Лоренца — это термин, используемый для описания комбинации этих двух эффектов, действующих на заряженные частицы, когда они движутся через электрические и магнитные поля.
Существует ряд интересных приложений силы Лоренца.
11.5.1. Селектор скорости
Рассмотрим источник частиц, который выбрасывает положительные заряды со скоростью v неизвестной величины вправо, как показано на схеме. Пройдя через небольшую щель, положительный заряд попадает в область, где есть две заряженные пластины, создающие электрическое поле E , направленное вниз, и магнитное поле B , направленное внутрь страницы.
В каком направлении электрическая сила (обусловленная электрическим полем) действует на заряженную частицу, когда она движется через эту область?
В каком направлении магнитная сила (из-за магнитного поля) действует на заряженную частицу, когда она движется через эту область?
Селектор скорости — это устройство, которое позволяет выходить только частицам с выбранной («выбранной») скоростью.Он состоит из источника частиц с прорезью перед ним, электрического и магнитного полей ( E и B ), которые можно запрограммировать на изменение величины, и щели на дальнем конце, через которую проходят только частицы выбранного скорость пройдет.
Для частицы с массой м и зарядом + q , какие значения электрического / магнитного поля позволят только частицам со скоростью v выходить из второй щели? (Найдите v как функцию любой из заданных величин.)
Решение
Дополнительные вопросы: Что происходит с заряженными частицами, которые движутся со скоростью меньше v ? Что происходит с частицей, движущейся со скоростью больше v ?
Решение
Заряженные частицы, движущиеся с меньшей скоростью, будут испытывать меньшую магнитную силу вверх, даже если они все еще чувствуют ту же электрическую силу вниз.Таким образом, у них есть чистая сила вниз, и они будут ускоряться вниз, минуя щель и сталкиваясь со стенкой переключателя скорости.
Заряженные частицы, движущиеся быстрее, будут испытывать большую силу магнитного поля вверх и, таким образом, испытывают чистое ускорение вверх, проходя мимо щели и сталкиваясь со стенкой переключателя скорости.
Только частицы, движущиеся со скоростью, которая приводит к равным электрическим и магнитным силам, могут выходить из селектора.Запрограммировав значения полей E и B в селектор, физик может быть уверен в том, что частицы движутся с определенной скоростью, когда они появляются.
11.5.2. Масс-спектрометр
Масс-спектрометр («масс-спектрометр») — это устройство, которое начинается с селектора скорости, а затем берет возникающие частицы и помещает их только в магнитное поле, заставляя заряженные частицы двигаться по кругу.Все частицы имеют одинаковую скорость, но они будут двигаться по кругам разного радиуса в зависимости от их отношения массы к заряду.
У этого есть ряд интересных приложений, в том числе возможность идентифицировать разные изотопы одного и того же иона.
Частица с массой m, и зарядом + q проходит через селектор скорости, который имеет электрическое поле E и магнитное поле B 1 , как показано.Когда он покидает селектор скорости, он входит в область магнитного поля B 2 , где движется по окружности с радиусом r .
Какое отношение массы к заряду у этой частицы?
Решение
Освоение физических решений Глава 22 Магнетизм
Освоение физических решений Глава 22 МагнетизмОсвоение физических решений
Глава 22 Магнетизм Q.1CQ
Две заряженные частицы движутся под углом света к магнитному полю и отклоняются в противоположных направлениях. Можно ли сделать вывод, что частицы имеют противоположные заряды?
Решение:
№
Частицы могут иметь заряд одного знака, но двигаться в противоположных направлениях по одной и той же линии. Таким образом, они оба будут двигаться перпендикулярно полю, но отклоняться в противоположном направлении.
Глава 22 Магнетизм Q.1P
CE Предсказание / объяснение Протон 1 движется со скоростью v от восточного побережья до западного побережья в континентальной части Соединенных Штатов; протон 2 движется с той же скоростью с юга США в сторону Канады.(а) Является ли величина магнитной силы, испытываемой протоном 2, больше, меньше или равна силе, действующей на протон 1? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I. Протоны испытывают одинаковую силу, потому что магнитное поле одинаково и их скорости одинаковы.
II. Протон 1 испытывает большую силу, потому что он движется под прямым углом к магнитному полю.
III. Протон 2 испытывает большую силу, потому что он движется в том же направлении, что и магнитное поле.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.2CQ
Электрон движется с постоянной скоростью через область пространства, свободную от магнитных полей. Можно ли сделать вывод, что электрическое поле в этой области равно нулю? Объяснять.
Решение:
Ответ:
Да,
Если в этой области пространства существует электрическое поле, а магнитное поле отсутствует, электрическое поле будет воздействовать на электрон и заставляет его ускоряться.
Глава 22 Магнетизм Q.2P
CE Электрон движется с запада на восток в континентальной части Соединенных Штатов. Приводит ли магнитная сила, испытываемая электроном, к направлению, которое обычно является северным. юг, восток, запад. вверх. или вниз? Объясните
Решение:
Вспомните, что Земля имеет свое собственное магнитное поле. Генерируемое поле аналогично полю, создаваемому стержневым магнитом, полюс которого находится рядом с географическим полюсом Земли. магнитный север
расположен в северной части Канады.магнитное поле в континентальной части США направлено в первую очередь на север. Рассмотрим электрон, движущийся с запада на восток в континентальной части США. Вектор скорости будет указывать на восток, а магнитное поле — на север. магнитная сила. Согласно правилу правой руки, направление магнитной силы будет направлением вашего большого пальца, когда вы сгибаете
пальцев правой руки от вектора скорости к вектору магнитного поля So.здесь по правилу правой руки магнитная сила будет направлена вверх. Однако здесь частица — это электрон, который является отрицательно заряженной частицей. Так. измените направление, определенное правилом правой руки, чтобы получить истинное направление магнитной силы. Следовательно, здесь магнитная сила, действующая на электрон, направлена вниз
Глава 22 Магнетизм Q.3CQ
Электрон движется с постоянной скоростью через область пространства, свободную от электрических полей. Можно ли сделать вывод, что магнитное поле в этой области равно нулю? Объяснять.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.3P
CE Электрон, движущийся в положительном направлении оси x под прямым углом к магнитному полю. испытывает магнитную силу в положительном направлении y. Каково направление магнитного поля?
Решение:
Электрон, движущийся в положительном направлении оси x под прямым углом к магнитному полю, испытывает магнитную силу в положительном направлении оси y Магнитное поле находится в положительном направлении оси z
Глава 22 Магнетизм Q.4CQ
Опишите, как можно использовать движение заряженной частицы, чтобы различать электрическое и магнитное поле.
Решение:
В однородном электрическом поле сила, действующая на заряженную частицу, всегда направлена в одном направлении, что приводит к параболические траектории В однородном магнитном поле сила заряженных частиц всегда направлена под прямым углом к движению, в результате чего круговые траектории (или) винтовые траектории
Возможно, даже более важны. Заряженная частица испытывает силу из-за электрического поля, независимо от того, движется ли она (или) в состоянии покоя в магнитном поле, частица должна двигаться, чтобы испытать силу.
Глава 22 Магнетизм Q.4P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.5CQ
Объясните, как заряженная частица, движущаяся по кругу малого радиуса, может занять такое же количество времени, чтобы завершить орбиту, как идентичная частица, вращающаяся по кругу большого радиуса.
Решение:
Радиус кривизны пропорционален скорости частицы. Отсюда следует, что частица, движущаяся по кругу большого радиуса, имеет пропорционально большую скорость, чем частица, движущаяся по кругу
малого радиуса.Следовательно, время, необходимое для выхода на орбиту (t = d / v), одинаково для обеих частиц
Глава 22 Магнетизм Q.5P
Решение:
Примените концепцию силы к движущейся заряженной частице в однородном магнитном поле. Примените правило правой руки, чтобы найти заряд отклоняющей частицы в однородном магнитном поле.
Согласно правилу правой руки, направление частицы в однородном магнитном поле зависит от ее знака. Сила, действующая на отрицательно заряженную частицу, противоположна по направлению силе, действующей на положительно заряженную частицу.
Для частицы A: сначала поместите пальцы правой руки в направлении движения частицы. Когда пальцы правой руки сгибаются в направлении магнитного поля, которое направлено наружу, большой палец указывает вниз. Сила отклонения вниз предназначена для положительно заряженной частицы. Поскольку отклоняющая сила на частицу направлена вверх, заряженная частица A должна быть отрицательной.
Для частицы B: сначала поместите пальцы правой руки в направлении движения частицы.Когда пальцы правой руки сгибаются в направлении магнитного поля, которое направлено наружу, большой палец указывает вниз. Сила отклонения вниз предназначена для положительно заряженной частицы. Поскольку отклоняющая сила на частицу направлена вверх, заряженная частица B должна быть отрицательной.
Для частицы C: сначала поместите пальцы правой руки в направлении движения частицы. Когда пальцы правой руки сгибаются в направлении магнитного поля, которое направлено наружу, большой палец указывает вниз.Сила отклонения вниз предназначена для положительно заряженной частицы. Поскольку отклоняющая сила на частицу направлена вниз, заряженная частица C должна быть положительной.
Глава 22 Магнетизм Q.6CQ
Токоведущий провод помещается в область с однородным магнитным полем. На проволоку действует нулевая магнитная сила. Объяснять.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.6P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.7P
Каково ускорение протона, движущегося со скоростью 6,5 м / с под прямым углом к магнитному полю 1,6 Тл?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.8P
Электрон движется под прямым углом к магнитному полю 0,18 Тл. Какова его скорость, если действующая на него сила составляет 8,9 × 1015 Н?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.9P
Отрицательно заряженный ион движется на север со скоростью 1.5 × 106 м / с на экваторе Земли. Какая магнитная сила действует на этот ион?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.10P
Протон, расположенный высоко над экватором, приближается к Земле, двигаясь прямо вниз со скоростью 355 м / с. Найти ускорение протона, учитывая, что магнитное поле на его высоте 4,05 × 10-5 Тл.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.11P
Частица размером 0,32 мкСл движется со скоростью 16 м / с через область, где напряженность магнитного поля равна 0.95 Т. Под каким углом к полю движется частица, если действующая на нее сила равна (а) 4,8 × 10–6 Н, (б) 3,0 × 10–6 или (в) 1,0 × 10–7 Н?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.12P
Частица с зарядом 14 мкКл испытывает силу 2,2 × 10–4 Н, когда она движется под прямым углом к магнитному полю со скоростью 27 м / с. Какую силу испытывает эта частица, когда она движется со скоростью 6,3 м / с под углом 25 ° относительно магнитного поля?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.13P
Ион испытывает магнитную силу 6,2 × 10-16 Н при движении в положительном направлении ×, но не испытывает магнитной силы при движении в положительном направлении y. Какова величина магнитной силы, действующей на ион, когда он движется в плоскости x − y вдоль линии × = y? Предположим, что скорость иона одинакова во всех случаях.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.14P
Электрон, движущийся со скоростью 4,2 × 105 м / с в положительном направлении ×, испытывает нулевую магнитную силу.Когда он движется в положительном направлении оси y, он испытывает силу 2,0 × 10-13 Н, которая указывает в отрицательном направлении оси z. Каковы направление и величина магнитного поля?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.15P
IP Две заряженные частицы с разными скоростями движутся по одной через область однородного магнитного поля. Частицы движутся в одном направлении и испытывают одинаковые магнитные силы. (A) Если частица 1 имеет четыре перестройки, заряд частицы 2 имеет большую скорость? Объясните: (b) Найдите отношение скоростей v1 / v2.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.16P
Частица размером 6,60 мкКл движется через область пространства, где электрическое поле величиной 1250 Н / К указывает в положительном направлении оси x, а магнитное поле величиной 1,02 Тл указывает на положительное направление z. Если результирующая сила, действующая на частицу, составляет 6,23 × 10-3 Н в положительном направлении x, найдите величину и направление скорости частицы. Предположим, что скорость частицы находится в плоскости x-y.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.17P
В состоянии покоя протон испытывает чистую электромагнитную силу величиной 8,0 × 10–13 Н, направленную в положительном направлении оси x. Когда протон движется со скоростью 1,5 · 106 м / с в положительном направлении оси y, суммарная электромагнитная сила, действующая на него, уменьшается по величине до 7,5 · 10−13 Н, но все еще указывает в положительном направлении оси x. Найдите величину и направление (а) электрического поля и (б) магнитного поля.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.18P
CE Селектор скорости должен быть сконструирован с использованием магнитного поля в положительном направлении оси y. Если положительно заряженные частицы движутся через селектор в положительном направлении z, (а) каким должно быть направление электрического поля? (b) Повторите часть (a) для случая отрицательно заряженных частиц.
Решение:
Положительный заряд всегда движется вдоль направления электрического поля, а отрицательный заряд движется против направления электрического поля.Следовательно, отсюда можно сказать, что направление электрического поля противоположно направлению движения отрицательного заряда.
(a)
Согласно Правилу правой руки, если направление скорости положительно заряженных частиц находится в положительном направлении z, а направление магнитного поля — в положительном направлении y, тогда направление электрического поля будет положительным x- направление.
(b)
Согласно Правилу правой руки, если направление скорости отрицательно заряженных частиц находится в положительном z-направлении, а направление магнитного поля — в положительном y-направлении, тогда направление электрического поля находится в положительном x-направлении. направление.
Глава 22 Магнетизм Q.19P
Найдите радиус орбиты электрона, когда он движется перпендикулярно магнитному полю 0,66 Тл со скоростью 6,27 × 105 м / с.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.20P
Найдите радиус орбиты протона, когда он движется перпендикулярно магнитному полю 0,66 Тл со скоростью 6,27 × 105 м / с.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.21P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.22P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.23P
IP BIO Артерия на Рисунке 22–11 имеет внутренний диаметр 2,75 мм и проходит через область, где магнитное поле составляет 0,065 Тл. (A) Если разница напряжений между электроды 195 мкВ, какова скорость крови? (б) Какой электрод имеет более высокий потенциал? Ваш ответ зависит от знака ионов в крови? Объяснять.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.24P
Электрон, ускоренный из состояния покоя посредством напряжения 550 В, попадает в область постоянного магнитного поля. Если электрон движется по круговой траектории с радиусом 17 см, какова величина магнитного поля?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.25P
Частица 12,5 мкКл и массой 2,80 × 10-5 кг движется перпендикулярно магнитному полю 1,01 Тл по круговой траектории радиусом 21,8 м. а) Как быстро движется частица? (б) Сколько времени потребуется частице, чтобы совершить один оборот по орбите?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.26P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.27P
Протон с кинетической энергией 4,9 × 10 –16 Дж движется перпендикулярно магнитному полю 0,26 Тл. Каков радиус его кругового пути?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.28P
IP Альфа-частица (ядро атома гелия) состоит из двух протонов и двух нейтронов и имеет массу 6,64 × 10–27 кг. Горизонтальный пучок альфа-частиц вводится со скоростью 1.3 × 105 м / с в область с вертикальным магнитным полем величиной 0,155 Тл. (A) Сколько времени требуется альфа-частице, чтобы пройти половину полного круга? (б) если скорость альфа-частицы удваивается, время, указанное в части (а), увеличивается, уменьшается или остается неизменным? Объясните, (c) Повторите часть (a) торфа для альфа-частиц со скоростью 2,6 × 105 м / с.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.29P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.30P
Какая магнитная сила действует на провод длиной 2,15 м, по которому течет ток 0,899 А, перпендикулярный магнитному полю 0,720 Тл?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.31P
Провод с током 2,8 А находится под углом 36,0 ° относительно магнитного поля 0,88 Тл. Найдите силу, действующую на провод длиной 2,25 м.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.32P
Магнитная сила, действующая на 1.2-метровый отрезок прямого провода составляет 1,6 Н. Провод пропускает ток 3,0 А в области с постоянным магнитным полем 0,50 Т. Каков угол между проводом и магнитным полем?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.33P
Медный стержень длиной 0,45 м и массой 0,17 кг пропускает ток 11 А в положительном направлении ×. Каковы величина и направление минимального магнитного поля, необходимого для левитации стержня?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.34P
Провод длиной 3,6 м и массой 0,75 кг находится в области пространства с магнитным полем 0,84 Т. Какой минимальный ток необходим для левитации провода?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.35P
Провод длиной 3,6 м и массой 0,75 кг находится в области пространства с магнитным полем 0,84 Т. Какой минимальный ток необходим для левитации провода?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.36P
Высоковольтный источник питания Une передает ток 110 А в месте, где магнитное поле Земли имеет величину 0,59 Гс и указывает на север, на 72 ° ниже горизонтали. Найдите направление и величину магнитной силы, действующей на провод длиной 250 м, если ток в проводе течет (а) горизонтально на восток или (б) горизонтально на юг.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.37P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.38P
Решение:
a) Усилие на левом вертикальном проводе выходит за пределы страницы, сила на правом вертикальном проводе действует на страницу; горизонтальный провод испытывает нулевое усилие. В результате петля имеет тенденцию вращаться против часовой стрелки, если смотреть сверху.
b) Эта петля имеет тенденцию вращаться по часовой стрелке
c) Эта петля вообще не имеет тенденции к вращению
Глава 22 Магнетизм Q.39P
Прямоугольная петля из 260 витков имеет ширину 33 см и высоту 16 см.Что происходит в этом контуре, если максимальный крутящий момент в поле 0,48 Тл составляет 23 Н · м?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.40P
Одиночная круговая петля радиусом 0,23 м проводит ток 2,6 А в магнитном поле 0,95 Тл. Каков максимальный крутящий момент, действующий на эту петлю?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.41P
В предыдущей задаче найдите угол, под которым плоскость петли должна находиться с полем, если крутящий момент должен составлять половину его максимального значения.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.42P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.43P
IP Две токовые петли, одна квадратная, а другая круглая, имеют один виток, сделанный из проводов одинаковой длины. (a) Если в этих контурах протекает одинаковый ток и они помещены в магнитные поля равной величины, максимальный крутящий момент квадратного контура больше, меньше или равен максимальному вращающему моменту кругового контура? Объяснять.(b) Рассчитайте отношение максимальных крутящих моментов τsquare / τcirclc.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.44P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.45P
· Найдите магнитное поле 6,25 см от длинного прямого провода, по которому проходит ток 7,81 А.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.46P
По длинному прямому проводу проходит ток 7.2 А. На каком расстоянии от этого провода создается магнитное поле, равное магнитному полю Земли, которое составляет примерно 5,0 × 10–5 Тл?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.47P
Вы путешествуете к северному магнитному полюсу Земли, где магнитное поле направлено вертикально вниз. Там вы рисуете круг на земле. Применение закона Ампера к этому кругу показывает, что через его площадь проходит нулевой ток.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.48P
Две линии электропередачи, каждая длиной 270 м, проложены параллельно друг другу на расстоянии 25 см. Если по линиям проходят параллельные токи силой 110 А, каковы величина и направление магнитной силы, действующей друг на друга?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.49P
· Переключатели кардиостимулятора BIO В некоторых кардиостимуляторах используются магнитные герконы, позволяющие врачам изменять режим работы без хирургического вмешательства. Типичный геркон можно переключать из одного положения в другое с помощью магнитного поля 5.0 × 10–4 Тл. Какой ток должен пропускать провод, если он должен создавать поле 5,0 × 10–4 Тл на расстоянии 0,50 м?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.50P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.51P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.52P
В эксперименте Эрстеда предположим, что компас находится на расстоянии 0,25 м от токоведущего провода.Если для заметного отклонения стрелки компаса требовалось магнитное поле, равное половине магнитного поля Земли, равное 5,0 × 10–5 Тл, какой ток должен пропускать провод?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.53P
IP Два длинных прямых провода разделены расстоянием 9,25 см. По одному проводу проходит ток 2,75 А, по другому — 4,33 А. (a) Найдите силу на метр, приложенную к проводу 2,75-A, (b) Приложена ли сила на метр к 4.33-А провод больше, меньше или такое же, как сила на метр, приложенная к проводу 2,75 А? Объяснять.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.54P
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.55P
Решение:
Используйте концепцию правила правой руки, чтобы найти направление электрического тока, проходящего через петлю. Обычное направление тока всегда от положительной клеммы к отрицательной.
Петля создает северный полюс по направлению к южному полюсу стержневого магнита, поскольку петля притягивает стержневой магнит. Согласно правилу правой руки, ток в петле идет против часовой стрелки. Поскольку обычный ток всегда направляется от положительной клеммы, клемма A должна быть положительной для аккумулятора.
Глава 22 Магнетизм Q.56P
· CE Predict / Explain Количество витков в соленоиде удваивается, и в то же время его длина удваивается.Магнитное поле внутри соленоида увеличивается, уменьшается или остается неизменным? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I. Удвоение числа витков в соленоиде удваивает его магнитное поле, и, следовательно, поле увеличивается.
II. Удлинение соленоида уменьшает его магнитное поле, и, следовательно, поле уменьшается.
III. Магнитное поле остается прежним, потому что количество витков на длину не меняется.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.57P
Желательно, чтобы соленоид длиной 38 см и с 430 витками создавал внутри себя магнитное поле, равное магнитному полю Земли (5,0 × 10-5 Тл). Какой ток требуется?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.58P
Соленоид длиной 62 см создает магнитное поле 1,3 Тл внутри своего сердечника, когда по нему проходит ток 8,4 А. Сколько витков провода содержится в этом соленоиде?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.59P
Максимальный ток в сверхпроводящем соленоиде может достигать 3,75 кА. Если количество витков на метр в таком соленоиде равно 3650, какова величина создаваемого им магнитного поля?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.60P
Чтобы построить соленоид, необходимо равномерно обернуть изолированный провод вокруг пластиковой трубки диаметром 12 см и длиной 55 см. Вам нужен ток 2,0 А для создания магнитного поля в 2,5 кГ внутри соленоида.Какая общая длина провода вам понадобится, чтобы соответствовать этим требованиям?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.61GP
CE В точке около экватора магнитное поле Земли горизонтально и направлено на север. Если электрон движется вертикально вверх в этой точке, будет ли действующая на него магнитная сила направлена на север, юг, восток, запад, вверх или вниз? Объяснять.
Solution:
В точке около экватора магнитное поле Земли горизонтально и направлено на север.Если электрон движется вертикально вверх в этой точке, магнитная сила, действующая на электрон, направлена на восток.
Глава 22 Магнетизм Q.62GP
CE Протон должен вращаться вокруг Земли на экваторе, используя магнитное поле Земли для обеспечения части необходимой центростремительной силы. Должен ли протон двигаться на восток или на запад? Объяснять.
Решение:
Магнитное поле Земли будет направлено на север на экваторе. Необходимая центростремительная сила протону должна создаваться магнитным полем Земли.Поскольку центростремительная сила должна быть направлена наружу, направление магнитной силы будет направлено внутрь. Следовательно, согласно правилу левой руки Флеминга, протон должен двигаться в западном направлении, чтобы вращаться вокруг Земли по экватору.
Глава 22 Магнетизм Q.63GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.64GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.65GP
CE Каждый из токоведущих проводов на Рисунке 22–42 длинный и прямой, по которому ток I проходит через страницу или через нее, как показано. Каково направление чистого магнитного поля, создаваемого этими тремя проводами в центре треугольника?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.66GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.67GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.68GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.69GP
Неподвижный протон (q = 1,60 × 10−19 C) находится между полюсами подковообразного магнита, где магнитное поле составляет 0,35 T. Какова величина действующей магнитной силы на протоне?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.70GP
BIO Функции мозга и магнитные поля Эксперименты показали, что на мыслительные процессы в головном мозге может повлиять воздействие магнитного поля силой 1 на теменную долю.0 Т. Какой ток должен выдерживать длинный прямой провод, если он должен создавать магнитное поле напряжением 1,0 Т на расстоянии 0,50 м? (Для сравнения, типичная молния пропускает ток около 20000 А, который расплавит большинство проводов.)
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.71GP
Смесь двух изотопов вводится в масс-спектрометр. Один изотоп следует по кривой радиусом R1 = 48,9 см; другой следует по изогнутой траектории радиуса R2 = 51.7 см. Найдите отношение масс m1 / m2, предполагая, что два изотопа имеют одинаковый заряд и скорость.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.72GP
Высоко над поверхностью Земли заряженные частицы (например, электроны и протоны) могут попасть в магнитное поле Земли в регионах, известных как пояса Ван-Алиена. Типичный электрон в поясе Ван Аллена имеет энергию 45 кэВ и движется по примерно круговой орбите со средним радиусом 220 м.Какова величина магнитного поля Земли по орбите такого электрона?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.73GP
Магнитные полосы для кредитных карт Эксперименты, проведенные в телешоу «Разрушители мифов», показали, что магнитное поле силой 1000 гаусс необходимо для искажения информации на магнитной полосе кредитной карты. (Они также развенчали миф о том, что кредитную карту можно размагнитить электрическим угрем или кошельком из угря.Предположим, по длинному прямому проводу проходит ток 3,5 А. Насколько близко можно держать кредитную карту к этому проводу, не повредив ее магнитную полосу?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.74GP
Superconducting Solenoid Cryomagnetics, Inc. рекламирует сильнопольный сверхпроводящий соленоид, который создает магнитное поле 17 Тл с током 105 А. Какое количество витков на метр в этом соленоид?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.75GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.76GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.77GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.78GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.79GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.80GP
BIO Магнитно-резонансная томография Соленоид MR1 (магнитно-резонансная томография) создает магнитное поле 1,5 Тл. Длина соленоида составляет 2,5 м, диаметр 1,0 м, и намотаны изолированные провода диаметром 2,2 мм. Найдите ток, протекающий в соленоиде. (Ваш ответ должен быть довольно большим. В типичном соленоиде MR1 используется ниобий-титановый провод, выдерживаемый при температурах жидкого гелия, где он является сверхпроводящим.)
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.81GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.82GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.83GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.84GP
IP Медицинские рентгеновские лучи Электрон в медицинском рентгеновском аппарате ускоряется из состояния покоя под действием напряжения 10,0 кВ. (а) Найдите максимальную силу, которую магнитное поле 0,957 Тл может оказать на этот электрон.(b) Если напряжение рентгеновского аппарата увеличивается, максимальная сила, обнаруженная в части (a), увеличивается, уменьшается или остается неизменной? Объяснять. (c) Повторите часть (a) для электрона, ускоренного за счет потенциала 25,0 кВ.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.85GP
Частица с зарядом 34 мкКл движется со скоростью 73 м / с в положительном направлении оси x. Магнитное поле в этой области пространства имеет составляющую 0,40 Тл в положительном направлении y и составляющую 0.85 T в положительном направлении оси z. Каковы величина и направление магнитной силы, действующей на частицу?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.86GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.87GP
IP Заряженная частица движется в горизонтальной плоскости со скоростью 8,70 × 106 м / с. Когда эта частица встречает однородное магнитное поле в вертикальном направлении, она начинает двигаться по круговой траектории радиуса 15.9 см. (а) Если величина магнитного поля составляет 1,21 Тл, каково отношение заряда к массе (q / m) этой частицы? (b) Если бы радиус круговой траектории был больше 15,9 см, было бы соответствующее отношение заряда к массе больше, меньше или таким же, как в части (а)? Объяснять. (Предположим, что магнитное поле остается прежним.)
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.88GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.89GP
Повторите задачу 88 для случая, когда ток в проводе 1 меняет направление.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.90GP
Молния Мощная молния может переносить ток в 225 кА. (а) Рассматривая разряд молнии как тонкий провод, вычислите величину магнитного поля, создаваемого такой молнией на расстоянии 35 м. (b) если два таких болта ударяют одновременно на расстоянии 35 м друг от друга, какова магнитная сила на метр, приложенная одним болтом к другому?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.91GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.92GP
IP Рассмотрим физическую систему, показанную на рис. 22–49. который состоит из двух токоведущих проводов длиной 71 см каждый. (a) Если чистое магнитное поле в точке A выходит за пределы страницы. сила между проводами притягивает или отталкивает? ExpIain (b) Рассчитайте величину силы, прилагаемой каждым проводом к другому проводу, учитывая, что магнитное поле в точке A выходит за пределы страницы с величиной 2.1 x 1,0—6 T
Раствор:
Глава 22 Магнетизм Q.93GP
Магнитары Астрономический объект 4U014 + 61 отличается тем, что создает самое мощное магнитное поле, которое когда-либо наблюдалось. Этот объект называют «магнетаром» (подкласс пуисаров), и его магнитное поле в 1,3 × 1015 раз больше, чем магнитное поле Земли. (а) Предположим, что прямой провод длиной 2,5 м, по которому течет ток 1,1 А, помещен в это магнитное поле под углом 65 ° к силовым линиям.Какую силу испытывает этот провод? (б) Такое сильное поле может существенно изменить поведение атома. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим электрон, движущийся со скоростью 2,2 × 106 м / с. Сравните максимальную магнитную силу, действующую на электрон, с электрической силой, которую протон оказывает на электрон в атоме водорода. Радиус атома водорода 5,29 × 10-11 м.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.94GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.95GP
IP По длинному прямому проводу по оси x проходит ток 3,12 A в положительном направлении x. Магнитное поле, создаваемое женой, сочетается с однородным магнитным полем 1,45 × 10-6 Тл, которое указывает в положительном направлении оси z. (а) Равно ли чистое магнитное поле этой системы нулю в точке на положительной оси y или в точке на отрицательной оси y? Объяснять. (б) Найдите расстояние от провода до точки, где поле исчезает.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.96GP
Найдите угол между плоскостью контура и магнитным полем, для которого магнитный момент, действующий на контур, равен × раз его максимальное значение, где 0 ≤ x ≤ 1.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.97GP
Соленоиды создают магнитные поля, дуга которых относительно велика для той величины тока, которую они переносят. Чтобы провести прямое сравнение, рассмотрим соленоид с 55 витками на сантиметр, радиусом 1,0S см и током 0.622 A. (a) Найдите магнитное поле в центре соленоида. (б) Какой ток должен пропускать длинный прямой провод, чтобы иметь такое же магнитное поле, как в части (а)? Расстояние от провода пусть будет такое же, как и радиус соленоида, 1,05 см.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.98GP
Ток в соленоиде с 22 витками на сантиметр составляет 0,50 А. Радиус соленоида составляет 1,5 см. По оси соленоида проходит длинный прямой провод с током 13 А.Найдите величину чистого магнитного поля на радиальном расстоянии 0,75 см от прямого провода.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.99GP
IP BIO Транскраниальная магнитная стимуляция Недавно разработанный метод исследования функции мозга заключается в создании быстро меняющегося магнитного поля внутри мозга. При этом методика известна как транскраниальная магнитная стимуляция. (TMS), применяется к префронтальной коре, например, он может снизить способность человека спрягать глаголы, хотя другие мыслительные процессы не затрагиваются.Быстро меняющееся магнитное поле создается круглой катушкой из 21 витка и радиусом 6,0 см, размещенной непосредственно на голове. Ток в этом контуре увеличивается со скоростью 1,2 · 107 А / с (за счет разряда конденсатора). а) С какой скоростью увеличивается магнитное поле в центре катушки? (b) Предположим, что вместо этого используется вторая катушка с половиной площади первой катушки. Ваш ответ на часть (а) увеличится, уменьшится или останется прежним? По какому фактору?
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.100GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.101GP
Тонкое кольцо с радиусом R и зарядом на длину A вращается с угловой скоростью ω вокруг оси, перпендикулярной его плоскости и проходящей через его центр. Найдите величину магнитного поля в центре кольца.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.102GP
Соленоид состоит из 25-метрового провода с удельным сопротивлением 2.3 × 10-8 Ом · м. Проволока радиусом 2,1 мм равномерно наматывается на пластиковую трубку диаметром 4,5 см и толщиной 1,65 м. Найдите ЭДС, к которой должны быть подключены концы провода, чтобы создать магнитное поле 0,015 Тл внутри соленоида.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.103GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.104GP
Магнитные поля в модели Бора В модели Бора атома водорода электрон движется по круговой орбите радиусом 5.29 × 10-11 м около ядра. Учитывая, что заряд электрона равен -1,60 · 10-19 Кл, а его скорость составляет 2,2 · 106 м / с, найдите величину магнитного поля, которое электрон создает в ядре атома.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.105GP
Одновитковая квадратная петля пропускает ток 18 А. Петля имеет длину 15 см и массу 0,035 кг. Изначально петля лежит на горизонтальной поверхности стола. Когда включается горизонтальное магнитное поле, обнаруживается, что только одна сторона петли испытывает силу, направленную вверх.Найдите минимальное магнитное поле Bmin, необходимое для того, чтобы петля начала подниматься из-под стола.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.106GP
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.107PP
Чтобы прочитать и понять это предложение, ваш мозг должен обрабатывать визуальные данные, поступающие от ваших глаз, и переводить их в слова и мысли. При этом через нейроны зрительной коры головного мозга протекают крошечные электрические токи.Эти токи, как и любой электрический ток, создают магнитные поля. Фактически, даже ваши сокровенные мысли и мечты создают магнитные поля, которые можно обнаружить вне вашей головы.
Магнитоэнцефалография (МЭГ) — это исследование магнитных полей, создаваемых электрической активностью в головном мозге. Хотя МЭГ полностью неинвазивно, она может предоставить подробную информацию о спонтанных функциях мозга, таких как альфа-волны и патологические эпилептические спайки, а также об активности мозга, вызываемой визуальными, слуховыми и тактильными раздражителями.
Магнитные поля, создаваемые мозговой деятельностью, невероятно слабые — примерно в 100 миллионов раз меньше магнитного поля Земли. Даже в этом случае чувствительные детекторы, называемые SQUIDS (сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства), которые были изобретены физиками в качестве исследовательского инструмента, могут обнаруживать поля размером до 1,0 × 10 ″ 15 Тл в сочетании со сложной электроникой и программным обеспечением и работают при температурах жидкого гелия. (−269 ° C) СКВИДы могут локализовать источник мозговой активности с точностью до миллиметра.Когда информация, полученная с помощью МЭГ, накладывается на анатомические данные МРТ-сканирования, в результате получается детализированная «карта» электрической активности в головном мозге.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.108PP
Чтобы прочитать и понять это предложение, ваш мозг должен обрабатывать визуальные данные, поступающие от ваших глаз, и переводить их в слова и мысли. При этом через нейроны зрительной коры головного мозга протекают крошечные электрические токи. Эти токи, как и любой электрический ток, создают магнитные поля.Фактически, даже ваши сокровенные мысли и мечты создают магнитные поля, которые можно обнаружить вне вашей головы.
Магнитоэнцефалография (МЭГ) — это исследование магнитных полей, создаваемых электрической активностью в головном мозге. Хотя МЭГ полностью неинвазивно, она может предоставить подробную информацию о спонтанных функциях мозга, таких как альфа-волны и патологические эпилептические спайки, а также об активности мозга, вызываемой визуальными, слуховыми и тактильными раздражителями.
Магнитные поля, создаваемые мозговой деятельностью, невероятно слабые — примерно в 100 миллионов раз меньше магнитного поля Земли.Даже в этом случае чувствительные детекторы, называемые SQUIDS (сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства), которые были изобретены физиками в качестве исследовательского инструмента, могут обнаруживать поля размером до 1,0 × 10 ″ 15 Тл в сочетании со сложной электроникой и программным обеспечением и работают при температурах жидкого гелия. (−269 ° C) СКВИДы могут локализовать источник мозговой активности с точностью до миллиметра. Когда информация, полученная с помощью МЭГ, накладывается на анатомические данные МРТ-сканирования, в результате получается детализированная «карта» электрической активности в головном мозге.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.109PP
Чтобы прочитать и понять это предложение, ваш мозг должен обрабатывать визуальные данные, поступающие от ваших глаз, и переводить их в слова и мысли. При этом через нейроны зрительной коры головного мозга протекают крошечные электрические токи. Эти токи, как и любой электрический ток, создают магнитные поля. Фактически, даже ваши сокровенные мысли и мечты создают магнитные поля, которые можно обнаружить вне вашей головы.
Магнитоэнцефалография (МЭГ) — это исследование магнитных полей, создаваемых электрической активностью в головном мозге. Хотя МЭГ полностью неинвазивно, она может предоставить подробную информацию о спонтанных функциях мозга, таких как альфа-волны и патологические эпилептические спайки, а также об активности мозга, вызываемой визуальными, слуховыми и тактильными раздражителями.
Магнитные поля, создаваемые мозговой деятельностью, невероятно слабые — примерно в 100 миллионов раз меньше магнитного поля Земли. Даже в этом случае чувствительные детекторы, называемые SQUIDS (сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства), которые были изобретены физиками в качестве исследовательского инструмента, могут обнаруживать поля величиной до 1.0 × 10 ″ 15 T. В сочетании со сложной электроникой и программным обеспечением и работая при температурах жидкого гелия (-269 ° C), СКВИДы могут локализовать источник мозговой активности с точностью до миллиметра. Когда информация, полученная с помощью МЭГ, накладывается на анатомические данные МРТ-сканирования, в результате получается детализированная «карта» электрической активности в головном мозге.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.110PP
Чтобы прочитать и понять это предложение, ваш мозг должен обрабатывать визуальные данные, поступающие от ваших глаз, и переводить их в слова и мысли.При этом через нейроны зрительной коры головного мозга протекают крошечные электрические токи. Эти токи, как и любой электрический ток, создают магнитные поля. Фактически, даже ваши сокровенные мысли и мечты создают магнитные поля, которые можно обнаружить вне вашей головы.
Магнитоэнцефалография (МЭГ) — это исследование магнитных полей, создаваемых электрической активностью в головном мозге. Хотя МЭГ полностью неинвазивно, она может предоставить подробную информацию о спонтанных функциях мозга, таких как альфа-волны и патологические эпилептические спайки, а также об активности мозга, вызываемой визуальными, слуховыми и тактильными раздражителями.
Магнитные поля, создаваемые мозговой деятельностью, невероятно слабые — примерно в 100 миллионов раз меньше магнитного поля Земли. Даже в этом случае чувствительные детекторы, называемые SQUIDS (сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства), которые были изобретены физиками в качестве исследовательского инструмента, могут обнаруживать поля размером до 1,0 × 10 ″ 15 Тл в сочетании со сложной электроникой и программным обеспечением и работают при температурах жидкого гелия. (−269 ° C) СКВИДы могут локализовать источник мозговой активности с точностью до миллиметра.Когда информация, полученная с помощью МЭГ, накладывается на анатомические данные МРТ-сканирования, в результате получается детализированная «карта» электрической активности в головном мозге.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.111IP
IP Обратимся к примеру 22–3. Предположим, что скорость изотопов удвоена. (а) Расстояние разделения d увеличивается, уменьшается или остается неизменным? Объяснять. (b) Найдите разделительное расстояние для этого случая.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.112IP
· · IP Ссылаясь на Пример 22–3 Предположим, мы изменили начальную скорость 238 U, оставив все остальное без изменений. (a) Если мы хотим, чтобы расстояние разделения было равно нулю, нужно ли увеличивать или уменьшать начальную скорость U? Объяснять. (b) Найдите требуемую начальную скорость A.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.113IP
Ссылаясь на активный пример 22-2. Ток lx регулируется до тех пор, пока магнитное поле на полпути между проводами не станет равным 2.5 × 10−6 T и указывает на страницу. Все остальное в системе остается таким же, как в Активном примере 22–2. Найдите величину и направление I1.
Решение:
Глава 22 Магнетизм Q.114IP
Ссылаясь на активный пример 22-2. Ток I2 регулируется до тех пор, пока магнитное поле в 5,5 см под проводом 2 не будет иметь величину 2,5 × 10-6 Тл и указывать за пределы страницы. Все остальное в системе остается таким же, как в Активном примере 22–2. Найдите величину и направление I2
Решение:
Магнитные силы
- Электрон движется со скоростью 6 x 10 7 м / с на расстоянии 50 мм от длинного прямого провода, по которому проходит ток 40 А.Найдите величину и направление силы, действующей на электрон. когда он движется параллельно проводу (а) в том же направлении, что и ток и (б) в противоположном направлении направление к течению.
- Заряд +2,0 x 10 -6 C движется на 1,0 x 10 3 м / с на расстоянии 120 мм от прямой провод ток 4 А. Найдите величину и направление сила на заряд, когда он движется перпендикулярно проводу (а) по направлению к проводу и (б) от провод.
- Проволока горизонтальная длиной 600 мм массой 4 г. должен поддерживаться магнитом против силы сила тяжести. Ток в проводе составляет 12 А и идет с юга на север.Найдите величину и направление магнитного поля наименьшей величины, которое будет поддерживать провод.
- Параллельные провода в шнуре лампы находятся на расстоянии 2 мм друг от друга.
B провод = (µ 0 I) / (2πr)
Направление находится на под прямым углом к движению заряда.
F = q v B провод = (q v µ 0 I) / (2π r) = (1,6 x 10 -19 х 6 х 10 7 х 4π х 10 -7 х 40) / (2π х 5 х10 -2 ) = 1.5 x 10 -15 N
Звездная величина в (а) и (б) одинаковы.
Направления: (а) от проволоки, (б) в сторону проволоки.
B провод = (µ 0 I) / (2π г)
Направление находится на под прямым углом к движению заряда.
F = q v B провод = (q v µ 0 I) / (2πr) = (2,0 х 10 -6 х 10 3 х 4π х 10 -7 х 4) / (2π х 0,12) = 1,3 х 10 -8 №
Звездная величина в (а) и (б) одинаковы.
Направления: (а) против течения, (б) то же направление как текущее.
Для равновесия F B = мг где F B = I L B при условии B и провода под прямым углом.
Следовательно, mg = I L B
B = (мг) / (л) = (4 x 10 -3 x 9,8) / (12 x 0,6) = 5,44 x 10 -3 T
Направление магнитное поле, по правилу правой руки, равно с востока на запад.
