Переменный ток, трансформаторы 1. Задание 14 № 1435. Число витков в первичной обмотке трансформатора в 2 раза больше числа витков в его вторичной обмотке. Какова амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода при амплитуде колебаний напряжения на концах первичной обмотки 50 В? 1) 50 В 2) 100 В 3) 50 В 4) 25 В Решение. Напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора в режиме холостого хода относятся как числа витков: . Поскольку, согласно условию , получаем, что амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки в два раз меньше амплитуды колебаний напряжения на концах первичной обмотки и равна 25 В. Правильный ответ: 4. Ответ: 4 2. Задание 14 № 1629. Если, при подключении неизвестного элемента электрической цепи к выходу генератора переменного тока с изменяемой частотой гармонических колебаний при неизменной амплитуде колебаний напряжения, обнаружена зависимость амплитуды колебаний силы тока от частоты, представленная на рисунке, то этот элемент электрической цепи является 1) активным сопротивлением 2) конденсатором 3) катушкой 4) последовательно соединенными конденсатором и катушкой Решение. Генератор переменного тока, к которому подключен некоторый неизвестный элемент электрической цепи X, возбуждает в этом элементе вынужденные электромагнитные колебания. По характеру зависимости амплитуды колебаний силы тока от частоты при неизменной амплитуде колебаний напряжения можно установить качественно, что из себя представляет элемент X.  Из графика видно, что амплитуда силы тока линейно возрастает с ростом частоты. Так ведет себя конденсатор. Действительно, напряжение на конденсаторе связано с зарядом на его обкладках соотношением . По закону Ома, , а значит, . Отсюда получаем (используя соотношения для колебательного контура), что амплитуда колебаний силы тока равна . Правильный ответ: 2. Ответ: 2 3. Задание 14 № 1630. Если, при подключении неизвестного элемента электрической цепи к выходу генератора переменного тока с изменяемой частотой гармонических колебаний при неизменной амплитуде колебаний напряжения,  обнаружена зависимость амплитуды колебаний силы тока от частоты, представленная на рисунке, то этот элемент электрической цепи является  1) активным сопротивлением 2) конденсатором 3) катушкой 4) последовательно соединенными конденсатором и катушкой Решение. Генератор переменного тока, к которому подключен некоторый неизвестный элемент электрической цепи X, возбуждает в этом элементе вынужденные электромагнитные колебания. По характеру зависимости амплитуды колебаний силы тока от частоты при неизменной амплитуде колебаний напряжения можно установить качественно, что из себя представляет элемент X. Из графика видно, что амплитуда силы тока спадает с ростом частоты как . Так ведет себя катушка индуктивности. Существует несколько способов в этом убедиться (на самом деле оба способа очень близки друг к другу). 1 способ: Катушка обладает реактивным сопротивлением, связанным с частотой колебаний тока в ней и ее индуктивностью соотношением . Генератор создает переменное напряжение и подает его на катушку. По закону Ома, амплитуды колебаний напряжения и тока, связаны с величиной реактивного сопротивления соотношением Именно такая зависимость от частоты нам и нужна. 2 способ: Напряжение на катушке, согласно закону электромагнитной индукции, связано со скоростью изменения тока через нее соотношением . По закону Ома, , а значит, скорость изменения тока . Отсюда получаем (используя соотношения для колебательного контура, а именно, связь амплитуды колебания некоторой величины и амплитуды колебания скорости изменения этой величины), что амплитуда колебаний силы тока равна  Правильный ответ: 3. Ответ: 3 4. Задание 14 № 1631. Если, при подключении неизвестного элемента электрической цепи к выходу генератора переменного тока с изменяемой частотой гармонических колебаний при неизменной амплитуде колебаний напряжения,  обнаружена зависимость амплитуды колебаний силы тока от частоты, представленная на рисунке, то этот элемент электрической цепи является  1) активным сопротивлением 2) конденсатором 3) катушкой 4) последовательно соединенными конденсатором и катушкой Решение. Генератор переменного тока, к которому подключен некоторый неизвестный элемент электрической цепи X, возбуждает в этом элементе вынужденные электромагнитные колебания. По характеру зависимости амплитуды колебаний силы тока от частоты при неизменной амплитуде колебаний напряжения можно установить качественно, что из себя представляет элемент X. Из рисунка видно, что амплитуда силы тока имеет достаточно резкий максимум при некотором определенном значении частоты. Такое поведение напоминает резонанс. Отсюда заключаем, что неизвестный элемент представляет собой колебательный контур, то есть последовательно соединенные конденсатор с катушкой. Резонанс происходит, когда частота генератора переменного тока совпадает с частотой собственных колебаний колебательного контура. Правильный ответ: 4. Ответ: 4 5. Задание 14 № 1632. Если, при подключении неизвестного элемента электрической цепи к выходу генератора переменного тока с изменяемой частотой гармонических колебаний при неизменной амплитуде колебаний напряжения,  обнаружена зависимость амплитуды колебаний силы тока от частоты, представленная на рисунке, то этот элемент электрической цепи является  1) активным сопротивлением 2) конденсатором 3) катушкой 4) последовательно соединенными конденсатором и катушкой Решение. Генератор переменного тока, к которому подключен некоторый неизвестный элемент электрической цепи X, возбуждает в этом элементе вынужденные электромагнитные колебания. По характеру зависимости амплитуды колебаний силы тока от частоты при неизменной амплитуде колебаний напряжения можно установить качественно, что из себя представляет элемент X. Из рисунка видно, что амплитуда колебаний силы тока не изменяется с ростом частоты. Так ведет себя активное сопротивление. Действительно, напряжение на активном сопротивлении связано с силой текущего через него тока соотношением . По закону Ома, , а значит, . Следовательно, амплитуда колебаний тока не зависит от частоты и равна . Правильный ответ: 1. Ответ: 1 6. Задание 14 № 1634. Число витков в первичной обмотке трансформатора в 2 раза меньше числа витков в его вторичной обмотке. Какова амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода при амплитуде колебаний напряжения на концах первичной обмотки 50 В? 1) 100 В 2) 50 В 3) 50 В 4) 25 В Решение. Напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора в режиме холостого хода относятся как числа витков: Поскольку, согласно условию получаем, что амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки в два раз больше амплитуды колебаний напряжения на концах первичной обмотки и равна 100 В. Правильный ответ: 1. Ответ: 1 7. Задание 14 № 1743. При увеличении частоты переменного тока в 4 раза индуктивное сопротивление катушки 1) не изменится 2) увеличится в 4 раза 3) уменьшится в 2 раза 4) уменьшится в 4 раза Решение. Индуктивное сопротивление катушки пропорционально циклической частоте текущего через нее переменного тока: . Следовательно, увеличение частоты переменного тока в 4 раза приведет к увеличению индуктивного сопротивления также в 4 раза. Правильный ответ: 2. Ответ: 2 8. Задание 14 № 1910. По участку цепи с сопротивлением R течет переменный ток. Как изменится мощность переменного тока на этом участке цепи, если действующее значение силы тока на нем увеличить в 2 раза, а его сопротивление в 2 раза уменьшилось? 1) не изменится 2) увеличится в 2 раза 3) уменьшится в 3 раза 4) увеличится в 4 раза Решение. Мощность переменного тока на участке цепи с сопротивлением пропорциональна произведению квадрата действующего значения тока и величины сопротивления. Следовательно, увеличение действующего значения тока в 2 раза и уменьшение сопротивления в 2 раза приведет к увеличению мощности тока на этом участке цепи в 2 раза. Правильный ответ: 2. Ответ: 2 9. Задание 14 № 1920. Колебания напряжения на конденсаторе в цепи переменного тока описываются уравнением , где все величины выражены в СИ. Емкость конденсатора равна . Найдите амплитуду силы тока. 1) 0,002 А 2) 0,12 А 3) 0,2 А 4) 1,2 А Решение. Общий вид зависимости напряжения на конденсаторе в колебательном контуре: , где — амплитудное значение напряжения. Сравнивая с , находим, что , . Значение максимального заряда на обкладках конденсатора равно . Амплитуда колебаний силы тока связана с частотой колебаний и максимальным значением заряда конденсатора соотношением . Отсюда находим . Правильный ответ: 2. Ответ: 2 10. Задание 14 № 3339. На рисунке приведены осциллограммы напряжений на двух различных элементах электрической цепи переменного тока. Колебания этих напряжений имеют 1) одинаковые периоды, но различные амплитуды 2) различные периоды, но одинаковые амплитуды 3) различные периоды и различные амплитуды 4) одинаковые периоды и одинаковые амплитуды Решение. Амплитудой называется величина максимального отклонения от положения равновесия (это половина размаха колебаний). Периодом называется минимальное время, через которое колебание повторяется. Из графика видно, что амплитуды колебаний отличаются в три раза, а периоды колебаний совпадают. Ответ: 1 11. Задание 14 № 3589. Какой из приведенных ниже графиков зависимости напряжения от времени соответствует промышленному переменному напряжению (частота 50 Гц, действующее значение напряжения )?  1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 Решение. Период колебаний связан с частотой соотношением . Следовательно, период колебаний напряжения на искомом графике должен быть равен . Действующим значением напряжения называют постоянное напряжение, действие которого производит равнозначную работу, что и рассматриваемое переменное напряжение за время одного периода. Для гармонического переменного тока значения действующего напряжения и амплитуды колебания связаны соотношением: . Следовательно, для тока с действующим напряжением около 380 В амплитуда колебания должна быть порядка (поскольку значение действующего напряжения давно с некоторой погрешностью, значение амплитуды также получается с такой же относительной погрешностью). Таким образом, промышленному переменному напряжению соответствует график 3. Правильный ответ: 3. Ответ: 3 12. Задание 14 № 3604. Какой из приведенных ниже графиков зависимости напряжения от времени соответствует промышленному переменному напряжению (частота 50 Гц, действующее значение напряжения )?  1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 Решение. Период колебаний связан с частотой соотношением . Следовательно, период колебаний напряжения на искомом графике должен быть равен . Действующим значением напряжения называют постоянное напряжение, действие которого производит равнозначную работу, что и рассматриваемое переменное напряжение за время одного периода (на активном сопротивлении должна выделяться одинаковое количество теплоты). Для гармонического переменного тока значения действующего напряжения и амплитуды колебания связаны соотношением: . Следовательно, для тока с действующим напряжением около 220 В амплитуда колебания должна быть порядка (поскольку значение действующего напряжения давно с некоторой погрешностью, значение амплитуды также получается с такой же относительной погрешностью). Таким образом, промышленному переменному напряжению соответствует график 4. Правильный ответ: 4. Ответ: 4 13. Задание 14 № 6000. Для повышения электрического напряжения при передаче электрической энергии на большие расстояния используется 1) трансформатор 2) генератор 3) аккумулятор 4) стабилизатор Решение. 1) Трансформатор используется для повышения или понижения яэлектрического напряжения. 2) Генератор используется для производства электрической энергии в промышленных целях. 3) Аккумулятор используется для накопления энергии и автономного электропитания различных устройств. 4) Стабилизатор — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение или ток, находящиеся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения, тока и сопротивления нагрузки. Правильный ответ указан под номером: 1. Ответ: 1 Сила Ампера, сила Лоренца 1. Задание 14 № 1434.  Прямолинейный проводник длиной 0,2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом к вектору индукции. Чему равен модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля при силе тока в нем 2 А? 1) 0,2 Н 2) 0,8 Н 3) 3,2 Н 4) 20 Н Решение. Сила Ампера, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, определяется выражением  Правильный ответ: 2. Ответ: 2 2. Задание 14 № 1505. Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле так, что направление вектора магнитной индукции B перпендикулярно проводнику. Если силу тока уменьшить в 2 раза, а индукцию магнитного поля увеличить в 4 раза, то действующая на проводник сила Ампера 1) увеличится в 2 раза 2) уменьшится в 4 раза 3) не изменится 4) уменьшится в 2 раза Решение. Сила Ампера, действующая на проводник с током, помещенный в магнитном поле перпендикулярно силовым линиям, прямо пропорциональна произведению силы тока и индукции магнитного поля: . Уменьшение силы тока в 2 раза и увеличение индукции магнитного поля в 4 раза приведет к увеличению силы Ампера в 2 раз. Правильный ответ: 1. Ответ: 1 3. Задание 14 № 1507. Протон p, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет скорость , перпендикулярно вектору индукции B магнитного поля, направленному вертикально.Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F? 1) от наблюдателя 2) к наблюдателю 3) горизонтально вправо 4) вертикально вниз Решение. По правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением движения заряда, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на положительный заряд».Поскольку протон несет положительный заряд, мысленно проделав указанные действия, получаем, что сила Лоренца направлена от наблюдателя. Правильный ответ: 1. Ответ: 1 4. Задание 14 № 1510. Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции B. Как изменится сила Ампера, действующая на проводник, если его длину увеличить в 2 раза, а силу тока в проводнике уменьшить в 4 раза? 1) не изменится 2) уменьшится в 4 раза 3) увеличится в 2 раза 4) уменьшится в 2 раза Решение. Сила Ампера, действующая на проводник с током, помещенный в магнитном поле перпендикулярно силовым линиям, прямо пропорциональна произведению длины проводника и силы тока, текущего через него: Увеличение длины в 2 раза и уменьшения силы тока в 4 раза приведет к уменьшению силы Ампера в 2 раз. Правильный ответ: 4. Ответ: 4 5. Задание 14 № 1519. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1—2, 2—3, 3—4, 4—1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле. Вектор магнитной индукции В направлен горизонтально вправо (см. рисунок, вид сверху). Куда направлена вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 1—2? 1) горизонтально влево  2) горизонтально вправо  3) перпендикулярно плоскости рисунка вниз  4) перпендикулярно плоскости рисунка вверх  Решение. Согласно правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле». Мысленно проделав указанные действия, учитывая, что ток течет от к , получаем, что сила Ампера, действующая на проводник 1—2 направлена вертикально вверх. Правильный ответ: 4. Ответ: 4 6. Задание 14 № 1520. Протон p влетает по горизонтали со скоростью v в вертикальное магнитное поле индукцией B между полюсами электромагнита (см. рисунок). Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F? 1) вертикально вниз  2) вертикально вверх  3) горизонтально к нам  4) горизонтально от нас  Решение. По правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением движения заряда, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на положительный заряд». Поскольку протон несет положительный заряд, мысленно проделав указанные действия, получаем, что сила Лоренца направлена горизонтально от нас. Правильный ответ: 4. Ответ: 4 7. Задание 14 № 1529. Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течет ток 6 А, находится в однородном магнитном поле. Модуль вектора магнитной индукции 0,2 Тл, проводник расположен под углом к вектору В. Сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, равна 1) 0,075 Н 2) 0,3 Н 3) 0,6 Н 4) 120 Н Решение. Сила Ампера, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, определяется выражением . Правильный ответ: 2. Ответ: 2 8. Задание 14 № 1530. Какое явление наблюдалось в опыте Эрстеда? 1) взаимодействие двух параллельных проводников с током 2) взаимодействие двух магнитных стрелок 3) поворот магнитной стрелки вблизи проводника при пропускании через него тока 4) возникновение электрического тока в катушке при вдвигании в нее магнита Решение. Опыт Эрстеда — это классический опыт, проведённый в 1820 году Эрстедом и являющийся первым экспериментальным доказательством воздействия электрических токов на магниты. помещал над магнитной стрелкой прямолинейный металлический проводник, направленный параллельно стрелке.  При пропускании через проводник электрического тока стрелка поворачивалась перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока стрелка разворачивалась на . Аналогичный разворот наблюдался, если провод переносился на другую сторону, располагаясь не над, а под стрелкой. Верным является утверждение 3. Правильный ответ: 3. Ответ: 3 9. Задание 14 № 1535. На участок прямого проводника длиной 50 см в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл при силе тока в проводнике 20 А и направлении вектора индукции магнитного поля под углом к проводнику , действует сила Ампера, приблизительно равная 1) 12 Н 2) 16 Н 3) 1 200 Н 4) 1 600 Н Решение. Сила Ампера, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, определяется выражением , где — угол между направлением вектора магнитной индукции и проводником. Таким образом, модуль силы Ампера приблизительно равен . Правильный ответ: 1. Ответ: 1 10. Задание 14 № 1538. Как направлена сила Ампера, действующая на проводник № 1 (см. рисунок), если все три проводника тонкие, лежат в одной плоскости, параллельны друг другу и расстояния между соседними проводниками одинаково? (I — сила тока.) 1) к нам 2) от нас 3) вверх 4) вниз Решение. Проводник №1 находится в магнитном поле, создаваемом токами в проводниках №2 и №3. Определим направление магнитного поля, действующего на проводник №1. По правилу правой руки: «Если обхватить ладонью правой руки проводник так, чтобы отставленный большой палец был направлен вдоль тока, то оставшиеся четыре пальца укажут направление линий магнитного поля вокруг проводника». Мысленно проделав указанные действия с проводниками №2 и №3, получаем, что проводник №1 находится в магнитном поле, направленном к нам . Далее, определим направление силы Ампера, действующей на проводник №1. По правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле». Вновь мысленно проделав подобные операции, получаем, что сила Ампера направлена вниз. Можно было сразу получить этот результат, вспомнив, что параллельные (сонаправленные) токи притягиваются. Правильный ответ: 4 Ответ: 4 11. Задание 14 № 3334. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле в плоскости линий магнитной индукции (см. рисунок). Направление тока в рамке показано стрелками. Как направлена сила, действующая на сторону bc рамки со стороны внешнего магнитного поля ? 1) перпендикулярно плоскости чертежа, от нас  2) вдоль направления линий магнитной индукции  3) сила равна нулю 4) перпендикулярно плоскости чертежа, к нам  Решение. Сила Ампера, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, определяется выражением где — угол между направлениями тока и вектора магнитной индукции. Из рисунка видно, что сторона рамки параллельна линиям магнитного поля, следовательно, а значит, сила Ампера на эту сторону рамки равна нулю. Ответ: 3 12. Задание 14 № 3336. В некоторый момент времени скорость электрона , движущегося в магнитном поле, направлена вдоль оси х (см. рисунок). Как направлен вектор магнитной индукции , если в этот момент сила Лоренца, действующая на электрон, направлена вдоль оси у? 1) из плоскости чертежа от нас  2) в отрицательном направлении оси х 3) в положительном направлении оси х 4) из плоскости чертежа к нам  Решение. По правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением движения заряда, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на положительный заряд. На отрицательный заряд сила Лоренца будет направлена противоположено». Электрон заряжен отрицательно. Попробуем применить правило левой руки для того, чтобы определить направление вектора магнитной индукции, подберем его так, чтобы получалось правильное направление вектора силы Лоренца. Мысленно проделав все описанные операции, получаем, что магнитное поле должно быть направлено из плоскости чертежа от нас. Важно понимать, что по скорости и вектору силы Лоренца вектор магнитной индукции восстанавливается неоднозначно. Действительно, можно определить только его составляющую, перпендикулярную этим двум векторам, добавление к найденному вектору магнитной индукции любого вектора, направленного вдоль поля скорости, никак не повлияет на силу Лоренца. Таким образом, по векторам скорости и силы Лоренца можно найти целое семейство векторов магнитной индукции. Однако среди предложенных вариантов ответа, только вариант 1 принадлежит этому семейству. Ответ: 1 13. Задание 14 № 3461. На рисунке изображены направления движения трех электронов в однородном магнитном поле. На какой из электронов не действует сила со стороны магнитного поля? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 1 и 2 Решение. В магнитном поле на двигающуюся частицу действует сила Лоренца, величина которой определяется соотношением где — угол между направление вектора магнитной индукции и вектором скорости частицы. Эта сила обращается в ноль, когда Таким образом, магнитное поле не действует на электрон под номером 3, поскольку только он двигается вдоль силовой линии магнитного поля. Ответ: 3 14. Задание 14 № 3473. Заряженная частица движется по окружности в однородном магнитном поле. Как изменится частота обращения частицы, если уменьшить ее кинетическую энергию в 2 раза? 1) уменьшится в 2 раза 2) уменьшится в раз 3) не изменится 4) увеличится в раз Решение. На заряженную частицу в однородном магнитном поле действует сила Лоренца. При движении по окружности второй закон Ньютона для частицы в проекции на радиальную ось приобретает вид: где — скорость частицы, — радиус окружности, по которой она двигается. Поскольку величина при изменении кинетической энергии частицы не изменяется, заключаем, что отношение также остается неизменным. Но для частоты обращения частицы можно выписать следующее соотношение: Следовательно, частота обращения при изменении кинетической энергии частицы не изменяется. Правильный ответ: 3. Ответ: 3 15. Задание 14 № 3485. Альфа-частица влетает в однородное магнитное поле со скоростью . Укажите правильную траекторию альфа-частицы в магнитном поле. Силой тяжести пренебречь.  1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 Решение. На любую движущуюся заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца, величина которой имеет вид: , где — угол между направлениями вектора магнитной индукции и вектора скорости . Из рисунка в условии видно,что частица влетает в магнитное поле вдоль силовой линии, а значит, , и магнитное поле на частицу действовать не будет, ее траектория будет представлять собой прямую линию. Правильный ответ: 3. Ответ: 3 16. Задание 14 № 3486. Нейтрон влетает в однородное магнитное поле со скоростью . Укажите правильную траекторию нейтрона в магнитном поле. Силой тяжести пренебречь.  1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 Решение. У нейтрона есть спиновый магнитный момент, но так как магнитное поле однородно, оно не сказывается на движении нейтронов, как это происходит в опыте Штерна-Герлаха. Сила Лоренца со стороны магнитного поля действует только на двигающиеся заряженные частицы. Нейтрон — нейтральная частица, она не несет электрического заряда, поэтому сила Лоренца на него не действует и не оказывает никакого влияния на его траекторию. Нейтрон продолжит двигаться равномерно и прямолинейно. Правильный ответ: 4. Ответ: 4 17. Задание 14 № 3533. Проводник с током длиной 2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией . Причем направление магнитного поля составляет с направлением тока. Чему равна сила со стороны магнитного поля, действующая на проводник? 1) 7 Н 2) 5 Н 3) 8,66 Н 4) 2 Н Решение. На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, равная , где — угол между направлением тока и вектора магнитной индукции. Следовательно, на проводник действует сила . Правильный ответ: 2. Ответ: 2 18. Задание 14 № 3588. В каком направлении нужно двигать в однородном магнитном поле точечный заряд , для того, чтобы действующая на него сила Лоренца при одинаковой по модулю скорости этого движения была максимальной?  1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 Решение. Величина силы Лоренца дается выражением где — угол между направлением поля и вектора скорости. Следовательно, для того, чтобы сила Лоренца была максимальна, заряд нужно двигать перпендикулярно линиям магнитного поля. Правильный ответ: 3. Ответ: 3 19. Задание 14 № 3711. Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 5 Тл со скоростью 1 км/с, направленной под некоторым углом к силовым линиям магнитного поля. Найдите все возможные значения модуля силы Лоренца, действующей на электрон. Справочные данные: элементарный электрический заряд  1)  2) от 0 до  3) от 0 до  4) Модуль силы может принимать любое значение Решение. На движущийся в магнитном поле электрон действует сила Лоренца, величина которой, определяется соотношением , где — угол между вектором скорости частицы и вектором магнитной индукции. Поскольку про угол в условии ничего не ничего не сказано, необходимо рассмотреть все возможные его значения из отрезка . На этом промежутке синус угла пробегает все значения от 0 до 1. Таким образом, минимальное значение силы Лоренца равно нулю , то есть магнитное поле на электрон вообще не действует. Это происходит, когда электрон летит вдоль линии магнитного поля ( ) или против нее ( ). Максимальное значение сила Лоренца достигает, когда электрон летит перпендикулярно силовым линиям: . Правильный ответ: 2. Ответ: 2 Источник: Яндекс: Тренировочная работа ЕГЭ по физике. Вариант 1. 20. Задание 14 № 3795. Положительно заряженная частица движется в однородном магнитном поле со скоростью , направленной перпендикулярно вектору магнитной индукции (см. рисунок). Как направлена сила Лоренца, действующая на частицу? 1) к нам 2) от нас 3) вдоль вектора  4) вдоль вектора  Решение. По правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением движения заряда, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на положительный заряд». Мысленно проделав все описанные операции, получаем, что сила Лоренца направлена к нам. Правильный ответ: 1. Ответ: 1 Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2013 по физике. 21. Задание 14 № 4124. Прямоугольная рамка расположена в плоскости чертежа и насажена на лежащую в её плоскости ось как показано на рисунке. По рамке течёт постоянный электрический ток . Рамка находится в постоянном однородном магнитном поле направленном так, как показано на рисунке. Действующие на рамку силы Ампера стремятся 1) повернуть рамку вокруг оси  2) растянуть рамку 3) сжать рамку 4) одновременно сжать рамку и повернуть её вокруг оси  Решение. Направление силы Ампера определяется правилом левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле». Силы, действующие со стороны магнитного поля на рамку показаны на рисунке. Таким образом, магнитное поле стремится растянуть рамку, никаких вращающих моментов относительно оси магнитное поле не создает. Правильный ответ: 2. Ответ: 2 Источник: МИОО: Тренировочная работа по физике 05.02.2013 вариант 1. 22. Задание 14 № 4421. Электрон, двигаясь со скоростью , направленной вдоль оси , влетает в область однородного магнитного поля с индукцией , лежащей в горизонтальной плоскости (на рисунке эта плоскость показана тонировкой). Правильное направление силы Лоренца, действующей на электрон, изображено вектором под номером 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 Решение. Сила Лоренца всегда перпендикулярна направлениям векторов скорости и индукции магнитного поля. Направление силы Лоренца определяется при помощи правила левой руки. По правилу левой руки: "Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением движения заряда, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на положительный заряд". Для отрицательного заряда сила будет иметь противоположное направление. Мысленно проделав данные действия, получаем, что для электрона сила Лоренца будет иметь направление, указанное стрелкой 3. Правильный ответ: 3 Ответ: 3 Источник: МИОО: Тренировочная работа по физике 30.04.2013 вариант ФИ1601. 23. Задание 14 № 4456. Электрон, двигаясь со скоростью , лежащей в горизонтальной плоскости XY (на рисунке эта плоскость показана тонировкой), влетает в область однородного магнитного поля с индукцией , направленной вдоль оси . Правильное направление силы Лоренца, действующей на электрон, изображено вектором под номером 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 Решение. Сила Лоренца всегда перпендикулярна направлениям векторов скорости и индукции магнитного поля. Направление силы Лоренца определяется при помощи правила левой руки. По правилу левой руки: "Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением движения заряда, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на положительный заряд". Для отрицательного заряда сила будет иметь противоположное направление. Мысленно проделав данные действия, получаем, что для электрона сила Лоренца будет иметь направление, указанное стрелкой 2. Правильный ответ: 2 Примечание. В данному случае расположить руку так, чтобы и одновременно магнитные линии входили в ладонь и четыре пальца указывали направление скорости частицы невозможно. Но ясно, что на движение электрона будет оказывать действие только та составляющая магнитного поля, которая, перпендикулярна направлению скорости. Поэтому руку нужно расположить так, чтобы перпендикулярная к скорости составляющая магнитного поля входила в ладонь. Ответ: 2 Источник: МИОО: Тренировочная работа по физике 30.04.2013 вариант ФИ1602. 24. Задание 14 № 4946. Электрон имеет скорость , направленную горизонтально вдоль прямого длинного проводника с током I (см. рисунок). Куда направлена действующая на электрон сила Лоренца ? 1) вертикально вниз в плоскости рисунка ↓ 2) вертикально вверх в плоскости рисунка ↑ 3) перпендикулярно плоскости рисунка к нам  4) горизонтально вправо в плоскости рисунка → Решение. Согласно правилу правой руки: «Если отведенный в сторону большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата провода четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции». Следовательно, вектор магнитной индукции поля, создаваемого проводником в точке, где находится электрон, направлен перпендикулярно плоскости рисунка от нас. Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно ей, а четыре пальца были направлены по току (по движению положительно заряженной частицы или против движения отрицательно заряженной), то отставленный большой палец покажет направление действующей силы Лоренца». Электрон заряжен отрицательно. Мысленно проделав для него описанные выше действия, получаем, что сила Лоренца направлена вертикально вверх в плоскости рисунка ↑. Правильный ответ: 2 Ответ: 2 Источник: ЕГЭ по физике 06.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 1. 25. Задание 14 № 5156. Электрон имеет горизонтальную скорость , направленную вдоль прямого длинного проводника с током I (см. рисунок). Куда направлена действующая на электрон сила Лоренца ? 1) вертикально вниз в плоскости рисунка ↓ 2) горизонтально влево в плоскости рисунка ← 3) перпендикулярно плоскости рисунка к нам  4) вертикально вверх в плоскости рисунка ↑ Решение. Согласно правилу правой руки: «Если отведенный в сторону большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата провода четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции». Следовательно, вектор магнитной индукции поля, создаваемого проводником в точке, где находится электрон, направлен перпендикулярно плоскости рисунка от нас. Направление силы Лоренца, действующей на положительно заряженную частицу, определяется правилом левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно ей, а четыре пальца были направлены по току (по движению положительно заряженной частицы или против движения отрицательно заряженной), то отставленный большой палец покажет направление действующей силы Лоренца». Электрон заряжен отрицательно. Мысленно проделав для него описанные выше действия, получаем, что сила Лоренца направлена вертикально вниз в плоскости рисунка ↓. Правильный ответ: 1 Ответ: 1 Источник: ЕГЭ по физике 06.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 2. 26. Задание 14 № 5191. Протон p имеет горизонтальную скорость , направленную вдоль прямого длинного проводника с током I (см. рисунок). Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F? 1) вертикально вверх в плоскости рисунка ↑ 2) вертикально вниз в плоскости рисунка ↓ 3) горизонтально влево в плоскости рисунка ← 4) перпендикулярно плоскости рисунка к нам  Решение. Согласно правилу правой руки: «Если отведенный в сторону большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата провода четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции». Следовательно, вектор магнитной индукции поля, создаваемого проводником в точке, где находится протон, направлен перпендикулярно плоскости рисунка от нас. Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно ей, а четыре пальца были направлены по току (по движению положительно заряженной частицы или против движения отрицательно заряженной), то отставленный большой палец покажет направление действующей силы Лоренца». Протон заряжен положительно. Мысленно проделав для него описанные выше действия, получаем, что сила Лоренца направлена вертикально вверх в плоскости рисунка ↑. Правильный ответ: 1 Ответ: 1 Источник: ЕГЭ по физике 06.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 3. 27. Задание 14 № 5296. Протон р имеет скорость , направленную горизонтально вдоль прямого длинного проводника с током I (см. рисунок). Куда направлена |