Фізика і астрономія. Рівень стандарту. 11 клас. Сиротюк

Задачі та вправи

Рівень А

1.151. Що станеться, коли до екрана телевізора, який працює, піднести магніт? Поясніть.

1.152. Чому полярне сяйво спостерігається в основному в полярних районах земної кулі?

1.153. Чому корпус компаса виготовляють з пластмаси, латуні, алюмінію, але не із заліза?

1.154. Чому механічні годинники не рекомендується зберігати поблизу приладів, які містять електромагніти?

1.155. Магнітна індукція у бруску металу дорівнює 0,75 Тл, а індукція зовнішнього намагніченого поля дорівнює 0,0375 Тл. Яку відносну магнітну проникність має метал?

1.156. Якої форми прагне набути замкнений провідник, по якому проходить струм?

1.157. В однорідному магнітному полі поступально рухається провідний контур. Чи виникає ЕРС індукції у контурі, якщо магнітне поле: а) однорідне; б) неоднорідне?

1.158. Як взаємодіють сусідні витки соленоїда, коли по них проходить струм?

1.159. У замкненому витку дроту, що має опір 2 · 10^-2 Ом, миттєве значення індукційного струму становить 5 А. Яка ЕРС індукції?

1.160. Прямий провідник завдовжки 35 см перетинає однорідне магнітне поле зі швидкістю 6 м/с перпендикулярно до ліній магнітної індукції. Сам провідник також перпендикулярний до ліній магнітної індукції. Визначте індукцію магнітного поля, якщо між кінцями провідника виникає різниця потенціалів 12 мВ.

1.161. Визначте різницю потенціалів, яка виникає між кінцями крил літака під час горизонтального польоту зі швидкістю 1200 км/год, якщо розмах крил 40 м, а вертикальна складова індукції магнітного поля Землі дорівнює 50 мкТл.

1.162. Провідне кільце міститься в магнітному полі, лінії індукції якого перпендикулярні до площини кільця. Який напрямок має індукційний струм під час збільшення магнітної індукції (мал. 1.93)?

Мал. 1.93

1.163. Провідне кільце перебуває в магнітному полі, лінії індукції якого перпендикулярні до кільця (мал. 1.94). Збільшується чи зменшується магнітна індукція, якщо індукційний струм має напрямок, як на малюнку?

Мал. 1.94

1.164. Визначте напрямок сил, які діють на провідне кільце (мал. 1.95), якщо індукція магнітного поля: а) збільшується; б) зменшується.

Мал. 1.95

1.165. За 2,5 мс магнітний потік, який пронизує контур, рівномірно спадає від 10 до 5 мВб. Визначте ЕРС індукції в контурі.

1.166. У контурі провідника за 0,3 с магнітний потік змінився на 0,06 Вб. Яка швидкість зміни магнітного потоку? Яка ЕРС індукції в контурі?

1.167. Магнітний потік, що пронизує контур провідника, рівномірно змінився на 0,6 Вб так, що ЕРС індукції стала дорівнювати 1,2 В. Визначте час, протягом якого змінювався магнітний потік.

1.168. Визначте індуктивність котушки з осердям, якщо при швидкості зміни сили струму 50 А/с у ній збуджується ЕРС самоіндукції 20 В.

1.169. З якою швидкістю змінюється сила струму в котушці індуктивністю 120 мГн, якщо в ній виникає ЕРС самоіндукції 6 В?

1.170. У котушці, індуктивність якої становить 0,6 Гн, сила струму 20 А. Яку енергію має магнітне поле цієї котушки? Як зміниться енергія магнітного поля, коли сила струму зменшиться вдвічі?

1.171. По обмотці соленоїда індуктивністю 0,2 Гн проходить струм силою 10 А. Визначте енергію магнітного поля соленоїда.

1.172. Струм якої сили має проходити в обмотці дроселя з індуктивністю 0,5 Гн, щоб енергія дорівнювала 10 Дж?

Рівень Б

1.173. Якщо в магнітне поле потрапить електрон, вектор швидкості якого перпендикулярний до напрямку магнітного поля, то він рухатиметься по коловій траєкторії. Доведіть це.

1.174. У мас-спектрометрі одноразово йонізована частинка рухається зі швидкістю 956 км/с по колу діаметром 20 см в однорідному магнітному полі, індукція якого 0,1 Тл. Визначте масу частинки.

1.175. Учителька виконала дослід: запаленим сірником розжарила голку і наблизила її до стрілки компаса. Результат досліду поясніть.

1.176. Визначте магнітну проникність нікелю, коли відомо, що магнітний потік Ф₁, який пронизує його переріз, у 2,4 раза менший від магнітного потоку Ф₂, який пронизує такий самий переріз сталі. Магнітна проникність сталі 670.

1.177. У скільки разів підсилиться магнітне поле всередині котушки зі струмом, якщо в котушку увести сталеве осердя?

1.178. Між полюсами магніту рухається провідник. За напрямком його руху і напрямком індукованої в ньому ЕРС визначте полюси магніту (мал. 1.96).

Мал. 1.96

1.179. Між полюсами магніту рухається провідник (мал. 1.97). Визначте напрямок індукованої у провіднику ЕРС.

Мал. 1.97

1.180. Замкнений виток дроту міститься біля провідника зі струмом (мал. 1.98). Чи буде виникати у провіднику струм, якщо: а) обертати виток навколо осі, що проходить через провідник; б) обертати навколо осі, паралельної провіднику; в) обертати навколо осі, перпендикулярної до провідника; г) рухати поступально паралельно провіднику; д) рухати поступально перпендикулярно до провідника?

Мал. 1.98

1.181. На паралельні горизонтальні рейки подано напругу, і по провіднику АВ (мал. 1.99) проходить струм силою І. Під дією магнітного поля провідник рухається з прискоренням а. Визначте індукцію магнітного поля, якщо площа поперечного перерізу провідника дорівнює S, а густина матеріалу провідника ρ. Тертя не враховувати.

Мал. 1.99

1.182. Поясніть, чому нагрівається шматок металу в магнітному полі, яке швидко змінюється.

1.183. У замкненому витку, виготовленому з алюмінієвої дротини завдовжки 10 см з поперечним перерізом 1,4 мм², магнітний потік зменшується від 10 до 5 мВб упродовж 5 с. Яка сила струму, індукованого у витку?

1.184. Магнітний потік через кожен із 50 однакових витків котушки становить 100 мВб. Під час його рівномірного зменшення упродовж 10 мс у котушці виникає ЕРС 200 В. До якого значення зменшується магнітний потік?

1.185. Магнітний потік через контур замкненого провідника опором 30 мОм за 2 с змінюється на 12 мВб. Яка сила струму, що проходить у провіднику під час цієї зміни, якщо магнітний потік змінюється рівномірно?

1.186. Котушка, яка має 1000 витків, розміщена в магнітному полі. Магнітний потік, що пронизує витки котушки, змінюється на 2 мВб, якщо сила струму в котушці змінюється на 16 А. Яка індуктивність котушки?

1.187. Під час збільшення сили струму в котушці від 1 до 2 А упродовж 10 мс у ній виникає ЕРС самоіндукції 20 В. Яка індуктивність котушки? Який магнітний потік пронизує котушку в момент часу, коли сила струму становить 1,5 А, якщо вона має 200 щільно намотаних витків?

1.188. Котушка, опір якої становить 50 Ом, а індуктивність — 0,001 Гн, розміщена в магнітному полі. Під час рівномірної зміни магнітного поля потік через котушку збільшився на 1000 Вб, і сила струму у котушці збільшилася на 0,1 А. Який заряд пройшов за цей час по котушці?

1.189. Котушка, яка має 1000 витків, розміщена в магнітному полі. Магнітний потік, який пронизує витки котушки, змінюється на 2 мВб, якщо сила струму в котушці змінюється на 16 А. Яка індуктивність котушки?

1.190. Під час зміни сили струму в котушці, індуктивність якої 0,11 Гн, у 5,13 раза енергія магнітного поля змінилася на 16,2 Дж. Визначте початкові значення енергії та сили струму.

1.191. Соленоїд завдовжки 50 см і діаметром 0,8 см має 20000 витків мідного дроту і перебуває під постійною напругою. Визначте час, протягом якого в обмотці соленоїда виділиться така кількість теплоти, яка дорівнюватиме енергії магнітного поля в соленоїді.

1.192. Який заряд пройде через резистор R₂ (мал. 1.100) після розмикання ключа? ЕРС джерела В = 12 В, внутрішній опір r = 1,5 Ом, індуктивність котушки L = 0,2 Гн, опори резисторів R₁ = 7,5 Ом і R₂ = 3 Ом. Опором котушки можна знехтувати.

Мал. 1.100

Є над чим замислитися

1.193. Горизонтальний металевий стержень завдовжки 50 см обертається навколо вертикальної осі, що проходить через його середину. Частота обертання стержня 120 об/хв. Яка різниця потенціалів виникає між кінцями стержня, якщо вертикальна складова індукції магнітного поля Землі дорівнює 50 мкТл?

1.194. Зі зміною сили струму від 2 до 14 А магнітний потік у котушці, яка має 800 витків, збільшується від 600 мкВб до 3 мВб. Яка індуктивність котушки? Яка середня ЕРС самоіндукції виникає в котушці, якщо зміна сили струму відбувається впродовж 160 мс?

1.195. Провідний стержень завдовжки 50 см помістили в магнітне поле індукцією 2 Тл перпендикулярно до ліній магнітної індукції. Кінці стержня сполучені гнучким дротом, що міститься поза полем. Опір кола 2,5 Ом. Яку потужність треба розвивати, щоб рухати стержень під кутом 30° до ліній магнітної індукції зі швидкістю 10 м/с?