Решение задач по физике в 11 классе «Сила Ампера. Сила Лоренца»

Примеры решения задач по темам : «Сила Ампера. Сила Лоренца» 9 класс

Задача 1
Определить силу, с которой однородное магнитное поле действует на проводник длиной 20 см, если сила тока в нем 300 мА, расположенный под углом 45 градусов к вектору магнитной индукции.  Магнитная индукция составляет 0,5 Тл. Ответ 0,021

Задача 2
Проводник с током 5 А находится в магнитном поле с индукцией 10 Тл. 
Определить длину проводника, если магнитное поле действует на него с силой 20Н и перпендикулярно проводнику.

Задача 3
Определить силу тока в проводнике длиной 20 см, расположенному перпендикулярно силовым линиям магнитного поля с индукцией 0,06 Тл, если на него со стороны  магнитного поля действует сила 0,48 Н.

Задача 4
Проводник длиной 20см с силой тока 50 А находится в однородном магнитном поле с индукцией 40 мТл.
Какую работу совершит источник тока, если проводник переместится на 10 см перпендикулярно вектору магнитной индукции (вектор магнитной индукции перпендикулярен направлению тока в проводнике).

Задача 5
Проводник длиной 0,15 м перпендикулярен вектору магнитной индукции однородного магнитного поля, модуль которого В=0,4 Тл. Сила тока в проводнике 8 А. 
Найдите работу, которая была совершена при перемещении проводника на 0,025 м по направлению действия силы Ампера. 

Задача 6
Определить силу, действующую на заряд 0,005 Кл, движущийся в магнитном поле с индукцией 0,3 Тл со скоростью 200 м/с под углом 45 градусов к вектору магнитной индукции.

Задача 7
Какова скорость заряженного тела, перемещающегося в магнитном поле  с индукцией 2 Тл, если на него со стороны  магнитного поля действует сила 32 Н. Скорость и магнитное поле взаимно перпендикулярны. Заряд тела равен 0,5 мКл.

Задача 8
Определить центростремительную силу, действующую на протон в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл (вектор магнитной индукции перпендикулярен вектору скорости), если радиус окружности, по которой он движется, равен 5 см.

Задача 9
С каким ускорением движется электрон в однородном магнитном поле (вектор магнитной индукции перпендикулярен вектору скорости) с индукцией 0,05 Тл, если сила Лоренца, действующая на него, равна 5×10-13 Н.
(Так как сила Лоренца является одновременно и центростремительной силой, и электрон движется по окружности, в задаче требуется рассчитать центростремительное ускорение, которое приобретает электрон в результате действия центростремительной силы.) 

Практическая работа по теме Решение задач на вычисление силы Ампера и силы Лоренца

Практическая работа № 18

Решение задач на применение закона Ампера Лоренца

Цель: научиться применять закон Ампера и формулу силы Лоренца при решении задач.

Краткая теория

Закон Ампера устанавливает, что на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого В, действует сила, пропорциональная силе тока и индукции магнитного поля:

F_A= IlBsinα

.

Сила Ампера направлена перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы dl и B. Для определения направления силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле, применяется правило левой руки.

Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца.

F_л= qvBsinα,

где q – модуль заряда, v – скорость движения заряженной частицы, α – угол между вектором скоростью и вектором магнитной индукции.

Практическая работа № 18

Решение задач на применение закона Ампера Лоренца

Вариант 1.

1. Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 10⁶ м/с в магнитном поле с индукцией 0.2 Тл перпендикулярно линиям индукции?

2. Определите модуль силы, действующей на проводник длиной 20 см при силе тока 10 А в магнитном поле с индукцией 0.13 Тл, если угол α между вектором В и проводником равен а) 90°; б) 30°.

3. Определите, с какой силой магнитное поле, созданное током, действует на проводник, если магнитная индукция поля 1.5 Тл, рабочая длина проводника 0.4 м и по нему протекает ток 50 А.

4. Вычислите магнитную индукцию поля, если оно действует на проводник с силой 6 Н. Рабочая длина проводника, помещенного в магнитное поле, составляет 60 см, а ток, протекающий в нем, равен 15 А.

5. Параллельно пластинам плоского конденсатора создано однородное магнитное поле индукцией В = 4 мТл. Между пластинами перпендикулярно направлению магнитного поля и параллельно пластинам движется электрон со скоростью v = 5 000 км/с. Определите напряженность Е электрического поля между пластинами.

6. Заряженная частица электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 2 Тл в вакууме со скоростью 10⁵ м/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Вычислим силу, действующую на электрон.

7. Проводник с током удерживается в магнитном поле, индукция которого равна 2 Тл, силой 4 Н. Определить длину проводника, если его сопротивление 3 Ом, разность потенциалов на концах составляет 20 В, а направление тока с линиями индукции образует угол, равный 90°.

8. В проводнике с длиной активной части 8 см сила тока равна 50 А. Он находится в однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл. Какую работу совершил источник тока, если проводник переместился на 10 см перпендикулярно линиям индукции?

Практическая работа № 18

Решение задач на применение закона Ампера Лоренца

Вариант 2.

1. По проводнику длиной 45 см протекает ток силой 20 А. Чему равна индукция магнитного поля, в которое помещен проводник, если на проводник действует сила 9 мН?

2. Сила тока в проводнике 4 А, длина активной части проводника 0.2 м, магнитное поле действует на проводник с силой 0.1 Н. Определите индукцию магнитного поля, если линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.

3. Индукция магнитного поля, созданная прямолинейным проводником в точке, находящейся на расстоянии 20 см от проводника, равна 2·10⁻⁵ Тл. Какой ток проходит по проводнику?

4. С какой силой взаимодействуют два параллельных проводника длиной 1 м каждый, по которым текут токи силой 10 и 40 А в одном направлении, если они находятся в воздухе на расстоянии 0.5 м друг от друга?

5. На проводник длиной 50 см, находящийся в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 0.1 Тл, действует сила 0.05 Н. Вычислите угол между направлением силы тока и вектором магнитной индукции, если сила тока равна 2 А.

6. С какой скоростью должен двигаться проводник длиной 20 см в магнитном поле с индукцией 8·10⁻² Тл, чтобы в нем возникла ЭДС индукции 40 мВ. Проводник движется под углом 90° к вектору магнитной индукции.

7. Электрон движется в вакууме в однородном магнитном поле с индукцией 5·10⁻³ Тл. Радиус окружности, по которой он движется, равен 1 см. Определите модуль скорости движения электрона, если она направлена перпендикулярно к линиям индукции.

8. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 0.5 Тл, движется равномерно проводник длиной 10 см. По проводнику течет ток в 2 А. Скорость движения проводника 20 см/с и направлена перпендикулярно к направлению магнитного поля. Найти работу перемещения проводника за 10 с движения.

Примеры решения задач по темам : «Сила Ампера. Сила Лоренца» 9 класс Задача 1

Примеры решения задач по темам : «Сила Ампера. Сила Лоренца» 9 класс

Задача 1

Определить силу, с которой однородное магнитное поле действует на проводник длиной 20 см, если сила тока в нем 300 мА, расположенный под углом 45 градусов  к вектору магнитной индукции.  Магнитная индукция составляет 0,5 Тл.

Задача 2

Проводник с током 5 А находится в магнитном поле с индукцией 10 Тл. 
Определить длину проводника, если магнитное поле действует на него с силой 20Н и перпендикулярно проводнику.

Задача 3

Определить силу тока в проводнике длиной 20 см, расположенному перпендикулярно силовым линиям магнитного поля с индукцией 0,06 Тл, если на него со стороны  магнитного поля действует сила 0,48 Н.

Задача 4

Проводник длиной 20см с силой тока 50 А находится в однородном магнитном поле с индукцией 40 мТл.
Какую работу совершит источник тока, если проводник переместится на 10 см перпендикулярно вектору магнитной индукции (вектор магнитной индукции перпендикулярен направлению тока в проводнике).

Задача 5

Проводник длиной 0,15 м перпендикулярен вектору магнитной индукции однородного магнитного поля, модуль которого В=0,4 Тл. Сила тока в проводнике  8 А. 
Найдите работу, которая  была совершена при перемещении проводника на 0,025 м по направлению действия силы Ампера. 

Задача 6

Определить силу, действующую на заряд 0,005 Кл, движущийся в магнитном поле с индукцией 0,3 Тл со скоростью 200 м/с под углом 45 градусов к вектору магнитной индукции.

Задача 7

Какова скорость заряженного тела, перемещающегося в магнитном поле  с индукцией 2 Тл, если на него со стороны  магнитного поля действует сила32 Н. Скорость и магнитное поле взаимно перпендикулярны. Заряд тела равен 0,5 мКл.

Задача 8

Определить центростремительную силу, действующую на протон в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл (вектор магнитной индукции перпендикулярен вектору скорости), если радиус окружности, по которой он движется, равен 5 см.

Задача 9

С каким ускорением движется электрон в однородном магнитном поле (вектор магнитной индукции перпендикулярен вектору скорости) с индукцией 0,05 Тл, если сила Лоренца, действующая на него, равна 5×10-13 Н.
(Так как сила Лоренца является одновременно и центростремительной силой, и электрон движется по окружности, в задаче требуется рассчитать центростремительное ускорение, которое приобретает электрон в результате действия центростремительной силы.) 

Задачи по силе Лоренца и силе Ампера.

Зачетные задачи по электромагнетизму и постоянному электрическому току.

1. Внешнее сопротивление цепи составляет 30 Ом. Какое значение будет иметь сила тока при подключении к этому источнику с напряжением 60 В. ?

2. Вектор индукции однородного магнитного поля направлен вверх. Как будет двигаться в вакууме электрон, вектор скорости которого перпендикулярен вектору магнитной индукции? Влияние силы тяжести не учитывать.

3. Частица с электрическим зарядом 1,6*10^-19 Кл. движется в однородном поле с индукцией 2 Тл. Со скоростью 100000 км/с, С какой силой магнитное поле действует на частицу?

4. С какой силой действует однородное магнитное поле с В = 4 Тл на прямолинейный проводник с длиной 20 см. и с током I = 10 А., расположенный перпендикулярен вектору индукции?

5. Как измениться радиус траектории движения заряженной частицы в однородном магнитном поле перпендикулярно вектору индукции при увеличении ее энергии в кинетической 4 раза? Масса частицы не изменяется.

6. Определите направление силы Ампера на рисунках,

7. Определите направление силы Лоренца на рисунках.

8. Определите направление постоянного тока, если

9. Определите направление скорости положительного заряда.

10. Определите полюса магнитного поля, если?

11. Определите полюса магнитного поля если даны направления вектора скорости отрицательного заряда и силы Лоренца.

Сила тока — I (Ампер) показывает сколько зарядов проходит за единицу времени через поперечное сечение проводника.

Напряжение тока – U (Вольт) показывает сколько работы совершается, чтобы переместить этот заряд.

Сопротивление проводника — R (Ом) – это характеристика проводника.

l – длина проводника.

s – поперечное сечение проводника.

Закон Ома для участка цепи:

Закон Ома для полной цепи:

Закон Джоуля Ленца:

Работа постоянного тока:

Мощность постоянного тока:

Сила Лоренца:

Сила Ампера:

Заряд электрона и протона по абсолютной величине:

Направление вектора,

Вектор имеет направление от нас.

Вектор имеет направление к нам.

Конспект урока физики в 11 классе «Решение задач на применение силы Ампера и силы Лоренца»

Название предмета: «Физика».

Класс: 11

УМК: Физика. 11 класс. /Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин; под.ред. Н.А. Парфентьевой. – М.: Просвещение, 2014.

Уровень обучения: базовый.

Тема: «Решение задач на применение силы Ампера и силы Лоренца»

Цель урока: формировать умения определять направление силы Ампера и силы Лоренца и вычислять их значение, развивать навыки логического мышления.

Задачи :

Образовательные — проверка знания силы Ампера и силы Лоренца и правила левой руки; основных формул по теме “Магнитное поле” и единиц измерения электродинамических величин;

Воспитательные — развитие умения работать индивидуально у доски и в тетради; аккуратно вести записи, общаться с одноклассниками и педагогом.

Развивающие — развитие речи, мышления, развитие умений анализировать условие задачи, предсказывать результаты, делать выводы, стоить план решения задачи.

Ход урока.

1. Актуализация опорных знаний

Фронтальный опрос. (слайд 3, 4)

1) Как называется сила, с которой магнитное поле действует на заряженную частицу?

2) От чего зависит модуль силы Лоренца?

3) Как рассчитать модуль Fл?

4) Как определяется направление Fл?

5) Изменяется ли модуль скорости в магнитном поле? Ее направление?

6) Как будет двигаться частица, если υ║B?

7) Как будет двигаться частица, если υ_┴B?

8) Какой будет траектория, если 0°<α<90°?

Проверка основных формул (вставить пропущенные физические величины) (слайд 5)

В= F/I…; Fл= eB…sinα; T=2π…/υ; Fa=B……sinα; F=mа_ц=m…/r.

2. Физическая пауза (интересные факты) (слайд 6) (сообщения)

Магнитная термоизоляция высокотемпературной плазмы (слайд 7)

Траектория заряженной частицы как бы навивается на линии магнитной индукции. Это явление используется в технике для магнитной термоизоляции высокотемпературной плазмы, то есть полностью ионизированного газа при температуре порядка 10⁶ K.

Вещество в таком состоянии получают в установках типа «Токамак» при изучении управляемых термоядерных реакций. Плазма не должна соприкасаться со стенками камеры. Термоизоляция достигается путем создания магнитного поля специальной конфигурации. В качестве примера на рис. 1.18.6 изображена траектория движения заряженной частицы в магнитной «бутылке» (или ловушке).

Радиационные пояса Земли. (слайд 8)

Вблизи магнитных полюсов Земли космические заряженные частицы движутся по спирали (с ускорением). Заряженная частица, движущаяся с ускорением, является источником электромагнитных волн — возникает т.н. синхротронное излучение.

Столкновение заряженных частиц с атомами и молекулами из верхних слоев атмосферы приводит к возникновению полярных сияний.

Вблизи магнитных полюсов Земли космические заряженные частицы движутся по спирали (с ускорением). Заряженная частица, движущаяся с ускорением, является источником электромагнитных волн — возникает т.н. синхротронное излучение.

Столкновение заряженных частиц с атомами и молекулами из верхних слоев атмосферы приводит к возникновению полярных сияний.

Движение заряженных частиц в магнитном поле Земли. (слайд 9)

Вблизи магнитных полюсов Земли космические заряженные частицы движутся по спирали (с ускорением). Заряженная частица, движущаяся с ускорением, является источником электромагнитных волн — возникает т.н. синхротронное излучение.

Столкновение заряженных частиц с атомами и молекулами из верхних слоев атмосферы приводит к возникновению полярных сияний.

3. Решение задач.

а)Качественные задачи (по материалам ЕГЭ)

1. (слайд 11) Ион Na⁺ влетает в магнитное поле со скоростью v перпендикулярно линиям магнитной индукции магнитного поля с индукцией В. Радиус орбиты иона можно рассчитать из выражения

1. mv/qB ;

2. qB/mv

3. mvB/q

4. mvq/B

2. (слайд 12) Электрон и протон влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции со скоростями v и 2v. Отношение модуля силы, действующей на электрон со стороны магнитного поля, к модулю силы, действующей на протон, равно

1. 4:1

2. 2:1

3. 1:1

4. 1:2

3. (слайд 13) Угол между проводником с током и направлением вектора магнитной индукции внешнего однородного магнитного поля увеличивается от 30⁰ до 90⁰. Сила Ампера при этом

1. Возрастает в 2 раза.

2. Убывает в 2 раза.

3. Не изменяется.

4. Убывает до нуля

4.(слайд 14)Магнитное поле создано в точке А двумя параллельными длинными проводниками с токами I₁ и I₂, расположенными перпендикулярно плоскости чертежа. Векторы В₁ и В₂ в точке А направлены в плоскости чертежа следующим образом.

1. 1. Вектор В1 – вниз, вектор В2 – вверх;

2. Вектор В1 – вверх, вектор В2 – вверх;

3. Вектор В1 – вниз, вектор В2 – вниз;

4. Вектор В1 – вверх, вектор В2 – вниз.

б)Решение расчетных задач (по материалам ЕГЭ) (слайд 15)

№1. Прямолинейный проводник длиной , по которому про ходит ток силой , перемещается в однородном магнитном поле, модуль индукции которого . Определите работу, совершаемую силой Ампера, при перемещении проводника на расстояние перпендикулярно линиям индукции.

Дано: ,,, А -?

Решение:

Ответ: .

№2.В направлении, перпендикулярном линиям индукции в магнитное поле влетает электрон со скоростью 10 Мм/с, окружность какого радиуса описал электрон, если индукция поля 10мТл?

Дано: В=10мТл= 10^-2 Тл;v=10Мм/с= 10⁷м/с;е=1,6·10^-19 Кл, m_e=9,1·10^-31кг; R-?

Решение: F_л=ma_ц; F_л=; a_ц=v²/R; mv²/R= evB; R=mv/eB;

R=9,1·10^-31кг·10⁷м/с/(1,6·10^-19 Кл·10^-2 Тл)=5,7·10^-3м.

Ответ: 5,7·10^-3м.

№ 3.Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 4 мТл. Чему равен период обращения электрона?

Дано:

В= 4·10^-3Тл; q= 1,6·10^-19Кл; m= 9,1·10^-31кг; Т – ?

Решение. R= mV/q B; V=2πR/T; R=2πmR/TqB; T= 2π m/qB; T= 9·10^-3c.

Ответ: 9·10^-3c.

Изменится ли сила Лоренца, если в магнитное поле на тех же условиях влетит протон? Будет ли он двигаться по такой же окружности? С таким же периодом?

5.Рефлексия. Какой информацией ты овладел сегодня на уроке?

Кто, по вашему мнению, был самым сильным в группе?

Как ты оцениваешь свою работу на уроке?

На что необходимо обратить внимание в первую очередь?

Все ли было понятно на уроке?

Было ли интересно?

С каким настроением ты ушел с урока?

6.Подведение итогов урока

Домашнее задание: § 5, 6

Используемая литература:

Физика. 11 класс. /Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин; под.ред. Н.А. Парфентьевой. – М.: Просвещение, 2014.

ЕГЭ. Физика: типовые варианты: 30 вариантов/под ред. Демидовой М.Ю. – М.: Издательство «Национальное образование», 2017.

Задачи по теме «Сила Лоренца» | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Тема:

Задачи по электродинамике

1. В магнитное поле со скоростью 10³ км/с влетает положительно заряженная частица. Определить силу Лоренца, если заряд частицы 2 e, а магнитная индукция поля 0,2 Тл.
2. С какой скоростью влетает в магнитное поле протон, если на него действует сила Лоренца 2 • 10^-12 Н? Магнитная индукция поля 0,4 Тл.
3. Пылинка с зарядом 1 мкКл и массой 1 мг влетает в однородное магнитное поле и движется по окружности. Определить период вра­щения пылинки, если модуль магнитной индукции равен 1 Тл.
4. Шарик массой 0,5 г и зарядом 2 мкКл движется в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции со скоростью 10 км/с на постоянном расстоянии от поверхности Земли. Найти модуль вектора магнитной индукции.
5. Заряженная частица с очень маленькой массой движется со скорос­тью 25 м/с в однородных электрическом и магнитном полях, линии которых взаимно перпендикулярны. Найти отношения модуля вектора магнитной индукции к модулю вектора напряженности электричес­кого поля, если вектор скорости перпендикулярный этим векторам.
6. Электрон движется в магнитном поле, индукция которого 2 мТл, по винтовой линии радиусом 2 см и шагом винта 5 см. Найти скорость электрона.

---

Ответы:

1. 0,64 • 10^-13 Н. Материал с сайта http://worldofschool.ru

2. 3,1 • 10⁷ м/с

3. 6,28 с.

4. 0,25 Тл.

5. 0,04.

6. 7,6 • 10⁶ м/с.

На этой странице материал по темам:

• Задачи по теме силы ампера и лоренца

• Примеры решения задач в электродинамике

• Задачи по теме сила лоренца

• Задачи на силу ампера. силу лоренца

• Задачи на тему на силу лоренца

Сила Кулона Ампера Лоренца Архимеда | Решение задач онлайн

• Сила \((\text{Н})\):

$$F={m}\cdot{a}$$ $$A={F}\cdot{S}\Rightarrow F=\frac{A}{S}$$ $$A={F}\cdot{S}\cdot{\cos \alpha} \Rightarrow F=\frac{A}{S\cdot{\cos \alpha}}$$ $$N={F}\cdot{\upsilon} \Rightarrow F=\frac{N}{\upsilon}$$ $$F=\frac{k\cdot {q}_{1}\cdot {q}_{2}}{{r}^{2}}$$

• Сила тяжести \((\text{Н})\):

$${F}_{т}={m}\cdot{g}$$

• Сила Архимеда \((\text{Н})\):

$${F}_{А}=\rho \cdot g \cdot V$$

• Сила упругости \((\text{Н})\):

$${F}_{\text{упр}}={k}\cdot{x}$$ $${F}_{\text{упр}}={\sigma}\cdot{S}$$

• Сила притяжения тел \((\text{Н})\):

$${F}=\frac{G \cdot{m}_{1}\cdot{m}_{2}}{{r}^{2}}$$

• Сила трения \((\text{Н})\):

$${F}_{\text{тр}}=\mu \cdot N$$

• Сила поверхностного натяжения \((\text{Н})\):

$$F=\sigma \cdot l$$

• Сила \((\text{Н})\):

$$F={E}\cdot{q}$$

• Сила Лоренца \((\text{Н})\):

$${F}_{Л}=|q| \cdot \upsilon \cdot B \cdot \sin{\alpha}$$

• Сила Ампера \((\text{Н})\):

$${F}_{А}=B \cdot I \cdot l \cdot \sin{\alpha}$$

• Максимальная действующая сила Ампера \((\text{Н})\):

$${F}_{А\:\text{max}}=B \cdot I \cdot l$$

• Сила \((\text{Н})\):

$$F={p}\cdot{S}$$

• Сила первого поршня \((\text{Н})\):

$$\frac{{F}_{2}}{{F}_{1}}=\frac{{S}_{2}}{{S}_{1}} \Rightarrow {F}_{1}=\frac{{F}_{2}\cdot{S}_{1}}{{S}_{2}}$$

• Сила второго поршня \((\text{Н})\):

$$\frac{{F}_{2}}{{F}_{1}}=\frac{{S}_{2}}{{S}_{1}} \Rightarrow {F}_{2}=\frac{{F}_{1}\cdot{S}_{2}}{{S}_{1}}$$

• Сила гидравлического давления, действующая на дно сосуда \((\text{Н})\):

$${F}_{д}=\rho \cdot g \cdot h \cdot {S}_{д}$$

• Сила гидравлического давления, действующая на боковую поверхность сосуда\((\text{Н})\):

$${F}_{б}=\frac{1}{2} \cdot \rho \cdot g \cdot h \cdot {S}_{б}$$

• Сила \((\text{Н})\):

$$M={F}\cdot{l} \Rightarrow F=\frac{M}{l}$$

• Сила первого рычага \((\text{Н})\):

$${F}_{1}\cdot{l}_{1}={F}_{2}\cdot{l}_{2} \Rightarrow {F}_{1}=\frac{{F}_{2}\cdot{l}_{2}}{{l}_{1}}$$

• Сила второго рычага \((\text{Н})\):

$${F}_{1}\cdot{l}_{1}={F}_{2}\cdot{l}_{2} \Rightarrow {F}_{2}=\frac{{F}_{1}\cdot{l}_{1}}{{l}_{2}}$$

• Фокусное расстояние линзы \((\text{м})\):

$${F}=\frac{1}{D}$$

справочник формул решение задач