Разбор
задач с решением
по
теме : «Электромагнитная индукция» .
А25-1. В
заштрихованной области на рисунке действует однородное магнитное поле,
направленное перпендикулярно плоскости рисунка, В = 0,1 Тл.
Проволочную квадратную рамку сопротивлением R = 10 Ом и
стороной l = 10 см перемещают в плоскости рисунка
поступательно со скоростью υ = 1 м/с. Чему равен
индукционный ток в рамке в состоянии 1?
А25-2. В
заштрихованной области на рисунке действует однородное магнитное поле,
перпендикулярное плоскости рисунка с индукцией В = 0,1 Тл.
Квадратную проволочную рамку, сопротивление которой 10 Ом и
длина стороны 10 см, перемещают в этом поле в плоскости
рисунка поступательно равномерно с некоторой скоростью v. При
попадании рамки в магнитное поле в положении 1 в ней
возникает индукционный ток, равный 1 мА. Какова скорость
движения рамки?
С1-1. На рисунке
приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата,
трансформатора, амперметра и вольтметра. В начальный момент времени ползунок
реостата установлен посередине и неподвижен. Опираясь на законы
электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе
перемещения ползунка реостата влево. ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению
с ε.
С1-3. Сквозь
металлическое и деревянное кольца, не касаясь их, падают одинаковые
намагниченные стержни, как показано на рисунке. По-разному ли влияют кольца на
ускорение а стержней, и если да, то в чем состоит это
различие? Рассмотрите две стадии падения стержня: стержень сближается с
кольцом; стержень удаляется от кольца. Ответ поясните, указав, какие физические
закономерности вы использовали для объяснения.
С5-6. Катушка,
обладающая индуктивностью L, соединена с источником питания
с ЭДС ε и двумя одинаковыми резисторами R.
Электрическая схема соединения показана на рис. 1. В
начальный момент ключ в цепи разомкнут. В момент времени t = 0 ключ
замыкают, что приводит к изменениям силы тока, регистрируемым амперметром, как
показано на рис. 2. Основываясь на известных физических
законах, объясните, почему при замыкании ключа сила тока плавно увеличивается
до некоторого нового значения – I1. Определите
значение силы тока I1. Внутренним сопротивлением
источника тока пренебречь.
С5-7. Намагниченный
стальной стержень начинает свободное падение с нулевой начальной скоростью из
положения, изображённого на рис. 1. Пролетая сквозь
закреплённое проволочное кольцо, стержень создаёт в нём электрический ток, сила
которого изменяется со временем так, как показано на рис. 2.
С5-8. Медное
кольцо, диаметр которого — 20 см, а диаметр провода
кольца 2 мм, расположено в однородном магнитном поле.
Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной индукции. Определите модуль
скорости изменения магнитной индукции поля со временем, если при этом в кольце
возникает индукционный ток 10 А. Удельное сопротивление
меди ρСu = 1,72 • 10-8 Ом·м.
С5-9. Медное
кольцо из провода диаметром 2 мм расположено в
однородном магнитном поле, магнитная индукция которого меняется по модулю со
скоростью 1,09 Тл/с. Плоскость кольца перпендикулярна
вектору магнитной индукции. Каков диаметр кольца, если возникающий в нём
индукционный ток равен 10 А? Удельное сопротивление
меди ρCu = 1,72·10-8 Ом
С5-10. Медное
кольцо, диаметр которого 20 см, а диаметр провода
кольца 2 мм, расположено в однородном магнитном поле.
Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной индукции. Определите модуль
скорости изменения магнитной индукции поля со временем, если при этом в кольце
возникает индукционный ток 10 А. Удельное сопротивление меди rCu =
1,72•10–8 Ом•м.
С5-11. Плоская
рамка из провода сопротивлением 5 Ом находится в
однородном магнитном поле. Проекция магнитной индукции поля на ось Ох,
перпендикулярную плоскости рамки, меняется от В1х =
3 Тл до В2х = -1 Тл. За время изменения
поля по рамке протекает заряд 1,6 Кл. Определите площадь
рамки.
С5-12. Плоская
рамка из провода сопротивлением 5 Ом находится в
однородном магнитном поле. Проекция магнитной индукции поля на ось Ох,
перпендикулярную плоскости рамки, меняется от В1х =
3 Тл до В2х = -1 Тл. Площадь
рамки 2 м2. Какой заряд пройдет по рамке за время
изменения поля?
С5-13. Плоская
горизонтальная фигура площадью 0,1 м2,
ограниченная проводящим контуром с сопротивлением 5 Ом,
находится в однородном магнитном поле. Пока проекция вектора магнитной индукции
на вертикальную ось Oz медленно и равномерно возрастает
от В1Z = – 0,15 Тл до некоторого
конечного значения В2Z, по контуру протекает
заряд 0,008 Кл. Найдите В2Z.
С5-14. Замкнутый
контур из тонкой проволоки помещён в магнитное поле. Плоскость контура
перпендикулярна вектору магнитной индукции поля. Площадь контура S =
2•10–3 м2. В контуре возникают колебания
тока с амплитудой iм = 35 мА, если магнитная
индукция поля меняется с течением времени в соответствии с формулой B
= acos(bt), где а = 6•10–3 Тл, b
= 3500 с–1. Чему равно электрическое сопротивление контура
R?
С5-16. Проводник
длиной 1 м движется равноускоренно в однородном
магнитном поле, индукция которого равна0,5 Тл и направлена
перпендикулярно проводнику и скорости его движения (см. рисунок). Начальная
скорость движения проводника 4 м/с. Значение ЭДС
индукции в этом проводнике в конце перемещения на расстояние 1 мравно 3
В. Чему равно ускорение, с которым движется проводник в магнитном
поле?
С5-17. Горизонтально
расположенный проводник движется равноускоренно в вертикальном однородном
магнитном поле, индукция которого равна 1 Тл и
направлена перпендикулярно проводнику и скорости его движения (см. рисунок).
При начальной скорости проводника, равной нулю, и ускорении 8 м/с2,
проводник переместился на 1 м. ЭДС индукции на концах
проводника в конце перемещения равна 6 В. Какова длина
проводника?
С5-18. Горизонтально
расположенный проводник длиной 1 м движется
равноускоренно в вертикальном однородном магнитном поле, индукция которого
равна 0,5 Тл и направлена перпендикулярно проводнику и
скорости его движения (см. рисунок). При начальной скорости проводника, равной
нулю, проводник переместился на 1 м. ЭДС индукции на концах
проводника в конце перемещения равна 2 В. Каково ускорение
проводника?
С5-19. Прямоугольный
контур, образованный двумя рельсами и двумя перемычками, находится в однородном
магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура. Правая перемычка скользит
по рельсам, сохраняя надежный контакт с ними. Известны величины: индукция
магнитного поля В = 0,1 Tл, расстояние между рельсами l
= 10 см, скорость движения перемычки v = 2 м/c,
сопротивление контура R = 2 Ом. Какова сила индукционного
тока в контуре? Ответ выразите в миллиамперах (мА)
С5-20. Два
параллельных друг другу рельса, лежащих в горизонтальной плоскости, находятся в
однородном магнитном поле, индукция B которого направлена вертикально вниз (см.
рисунок – вид сверху). На рельсах перпендикулярно им лежат два одинаковых
проводника, способных скользить по рельсам без нарушения электрического
контакта. Левый проводник движется вправо со скоростью V, а
правый покоится. С какой скоростью v надо перемещать
правый проводник, чтобы в три раза уменьшить силу Ампера, действующую на левый
проводник? (Сопротивлением рельсов пренебречь.)
С5-21. По
параллельным проводникам bc и ad,
находящимся в магнитном поле с индукцией В, со скоростью v
= 1 м/с скользит проводящий стержень MN,
который находится в контакте с проводниками (см. рисунок). Расстояние между
проводниками l = 20 см. Между проводниками подключен
резистор cсопротивлением R = 2 Ом. Сопротивление стержня и
проводников пренебрежимо мало. При движении стержня по резистору R течет
ток I = 40 мА. Какова индукция магнитного поля?
С5-22. По
П-образному проводнику abcd постоянного сечения
скользит со скоростью v медная перемычка abдлиной l из
того же материала и такого же сечения. Проводники, образующие контур, помещены
в постоянное однородное магнитное поле, вектор индукции которого направлен
перпендикулярно плоскости проводников (см. рисунок). Какова индукция магнитного
поля B, если в тот момент, когда ab = ac,
разность потенциалов между точками a и b равна U?
Сопротивление между проводниками в точках контакта пренебрежимо мало, а
сопротивление проводов велико.
С5-23. Тонкий
алюминиевый брусок прямоугольного сечения, имеющий длину L =
0,5 м, соскальзывает из состояния покоя по гладкой наклонной плоскости
из диэлектрика в вертикальном магнитном поле индукцией В = 0,1 Тл (см.
рисунок). Плоскость наклонена к горизонту под углом α = 30°.
Продольная ось бруска при движении сохраняет горизонтальное направление. Найдите
величину ЭДС индукции на концах бруска в момент, когда брусок пройдет по
наклонной плоскости расстояние I = 1,6 м.
С5-24. Горизонтальный
проводящий стержень прямоугольного сечения поступательно движется с ускорением
вверх по гладкой наклонной плоскости в вертикальном однородном магнитном поле
(см. рисунок). По стержню протекает ток I. Угол
наклона плоскости α = 30°. Отношение массы стержня к его
длине m/l = 0,1 кг/м.
Модуль индукции магнитного поля В = 0,2Тл. Ускорение
стержня a = 1,9 м/с2. Чему равна сила тока в стержне?
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.