Рамка с током в магнитном поле

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

                                                                                            Утверждено

                                                                     на заседании кафедры физики

                                                                             28 марта 2008 г.

 

ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КОМПЬЮТЕРНОМУ ТЕСТИРОВАНИЮ ПО ФИЗИКЕ.

ЧАСТЬ VI. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Ростов – на – Дону

2008

 

 

УДК 531.383

Информационно-методические указания к компьютерному тестированию по физике. Часть VI. Электромагнетизм.

 – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2008. – 11 с.

 

Содержатся тестовые задания для проверки уровня подготовки студентов по курсу физики, а также необходимый теоретический материал для самостоятельной работы студентов при подготовке к защите лабораторных работ физического практикума, к промежуточной и итоговой аттестациям студентов, сдаче зачётов и экзаменов.

Предназначены для студентов всех специальностей РГСУ, предусматривающих изучение курса физики.

 

Составители: проф. Н.Н. Харабаев,

                                                                                        асс. Е.И. Авакян

                                                                  Рецензент: проф. А.Н. Павлов,

                                                                                    доц. Ю.И. Гольцов

 

Редактор Н.Е. Гладких

Темплан 2008 г., поз.

Подписано в печать                   Формат 60х84 1/16. Бумага писчая.

Ризограф. Уч.-изд.л. 0,8. Тираж 100 экз. Заказ

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета.

334022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

 

 

                                                                     © Ростовский государственный

                                                                         строительный университет, 2008

 

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ СИСТЕМЫ ТОКОВ

ЗАДАНИЕ № 1

На рисунке изображены сечения двух параллельных прямолинейных длинных проводников с противоположно направленными токами, причём   I₁=2I₂. Индукция   В   магнитного поля равна нулю в некоторой точке участка …

I1

I2

a

b

c

d

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) a;  2)   b;  3)   c;   4)   d.

 

 

ЗАДАНИЕ № 2

 

На рисунке изображены два бесконечно длинных проводника, перпендикулярных плоскостям чертежа. Токи текут "от нас", причем   I₁ = 2I₂. В какой из указанных точек индукция B магнитного поля равна нулю?

I1

I2

a

a

a

a

a

a

А

Б

В

Г

Д

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

 

1) A; 2) Б; 3) В; 4) Г;5) Д.

 

ЗАДАНИЕ № 3

 

Вектор магнитной индукции в точке   А  поля, созданного двумя параллельными одинаковыми по силе (I₁ = I₂) прямолинейными токами, текущими в одинаковом направлении, ориентирован вдоль …

1

3

2

4

А

I1

I2

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

 

1) А1; 2) А2; 3) А3; 4) А4.

 

 

ЗАДАНИЕ № 4

 

Вектор магнитной индукции в точке   А  поля, созданного двумя параллельными одинаковыми по силе (I₁ = I₂) прямолинейными токами, текущими в противоположных направлениях, ориентирован вдоль …

1

3

2

4

А

I1

I2

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

 

1) А1. 2) А2. 3) А3. 4) А4.

 

 

-----------------------------

Указание к заданиям № 1 – 4

Модуль вектора магнитной индукции   поля, созданного прямолинейным бесконечным проводником с током силой I, в произвольной точке  М, находящейся на расстоянии   r   от проводника: 

    (μ₀ – магнитная постоянная).

Направление вектора    в точке   М совпадает с направлением касательной к силовой линии магнитного поля, т.е. с направлением касательной к окружности, лежащей в плоскости перпендикулярной проводнику с током и проходящей через точку М.

Направление силовых линий магнитного поля, как и направление вектора    может быть определено с помощью правила буравчика (правила правого винта): если при вращении рукоятки буравчика он смещается по направлению тока, то направление вращательного движения рукоятки укажет направление силовых линий магнитного поля и вектора магнитной индукции .   

Если магнитное поле создано несколькими токами I₁, I₂, …, I_n, то магнитная индукция результирующего магнитного поля    :

 ,

где – магнитные индукции полей, созданных отдельными токами    I₁, I₂, …, I_n.

СИЛА АМПЕРА

ЗАДАНИЕ № 5

На рисунке изображён проводник LM массой m, подвешенный в магнитном поле на нитях, через которые течёт электрический ток. Укажите правильную комбинацию направлений тока в проводнике LM и вектора индукции магнитного поля  , чтобы сила натяжения нитей стала равной нулю.

L

M

l

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) ток в направлении M-L, от нас;

2) ток в направлении L-M,  от нас;

3) ток в направлении M-L,  вверх;

4) ток в направлении L-M,  вниз.

ЗАДАНИЕ № 6

На расстоянии   R₁ около очень длинного прямого провода с током I  параллельно ему находится небольшой проводник длиной L. По этому проводнику тоже течет ток I. Если проводник переместить перпендикулярно проводу на расстояние R₂, то при этом будет совершена работа, пропорциональная …

I

I

A

B

L

R1

R2

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1)  ;

2)  ;

3) ;

4)  ;

5)  .

-----------------------------

Указание к заданиям № 5, 6

На элемент проводника   с током   I, помещённый в магнитное поле с индукцией   действует сила:    ( – сила Ампера).

Модуль вектора :  (α – угол между векторами  и ).

Направление вектора  можно определить по правилу левой руки (если силовые линии входят в ладонь, а четыре вытянутых пальца располагаются по току, то отведённый большой палец укажет направление силы Ампера).

Элементарная работа dA силы   при перемещении тела на  :

dA =  ·   = F · cos α · dl   (α – угол между векторами  и  ).

Работа А силы  при перемещении тела из положения 1  в положение 2:

СИЛА ЛОРЕНЦА

 

ЗАДАНИЕ № 7

Пучок однократно ионизированных изотопов магния ²⁴ Mg ⁺ и ²⁵ Mg ⁺, ускоренных одинаковой разностью потенциалов, влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Радиусы окружностей, по которым движутся ионы, связаны соотношением …

R1

R2

 

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) R₁=R₂ ; 2)  ; 3)  ; 4) .     

ЗАДАНИЕ № 8

Пучок однократно ионизированных изотопов магния  ²⁴ Mg ⁺ и ²⁵ Mg ⁺, имеющих одинаковую кинетическую энергию, влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции (рисунок к заданию № 7).

Радиусы окружностей, по которым движутся ионы, связаны соотношением …

 

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) R₁=R₂; 2)  ; 3)  ; 4) .

ЗАДАНИЕ № 9

Вблизи длинного прямолинейного проводника с током   I  (на рис. ток направлен от нас) пролетает электрон. Указать направление силы Лоренца, действующей на электрон в точке С.

I

C

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) влево;      2) вправо;

3) к нам;      4) от нас;

5) сила равна нулю.

ЗАДАНИЕ № 10

Поле создано двумя параллельными длинными проводами с токами   I₁=I₂=I.

Через точку А пролетает электрон (см. рис.). Как направлена сила, действующая на электрон?

I

I

A

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) влево;     2) вправо;

3) вверх;     4) вниз;

5) к нам;     6) от нас.

 

ЗАДАНИЕ № 11

В магнитном поле двух бесконечно длинных параллельных проводников с одинаковыми токами пролетает электрон (см. рис.). Как направлена сила, действующая на электрон в точке   А?

A

I

I

a

a

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) влево;     2) вправо;

3) вверх;     4) вниз;

5) к нам;     6) от нас.

 

 

ЗАДАНИЕ № 12

Период обращения заряженной частицы по окружности в однородном магнитном поле при увеличении скорости частицы в два раза…

 

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) увеличится в 4 раза;  2) увеличится в 2 раза; 3) не изменится;

4) уменьшится в 2 раза;  5) уменьшится в 4 раза.

 

-----------------------------

Указание к заданиям № 7 – 12

На заряд q, движущейся со скоростью  в магнитном поле с индукцией  действует сила   (  – сила Лоренца).

Модуль вектора  : F_л = q v B sin α, где α – угол между векторами   и  .

Направление вектора  может быть определено по правилу левой руки для движущихся положительных зарядов и по правилу правой руки для движущихся отрицательных зарядов (если силовые линии магнитного поля входят в ладонь, а четыре вытянутых пальца располагаются по скорости движения частицы, то отведённый большой палец укажет направление силы Лоренца).

РАМКА С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

 

ЗАДАНИЕ № 13

Рамка с током с магнитным моментом  , направление которого указано на рисунке, находится в однородном магнитном поле. Момент сил, действующий на рамку, направлен …

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) к нам; 2) от нас; 

3) вдоль вектора ;

4) перпендикулярно вектору .

ЗАДАНИЕ № 14

Рамка с током с магнитным моментом  , направление которого указано на рисунке, находится в однородном магнитном поле. Момент сил, действующий на рамку, направлен …

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) к нам; 2) от нас; 

3) вдоль вектора ;

4) перпендикулярно вектору .

-----------------------------

Указание к заданиям № 13, 14

Момент силы Ампера (), действующий на рамку площадью S  с током I, помещённую в магнитное поле с индукцией   :  .  

S

I

 – векторное произведение векторов  и  ;

– вектор магнитного момента рамки с током;

 ;

   – вектор нормали к поверхности рамки с током;

направление вектора  определяется по правилу буравчика (правилу правого винта): если направление вращательного движения рукоятки буравчика в плоскости витка с током совпадает с направлением тока, то буравчик смещается по направлению вектора  .

Момент силы Ампера, действующий на рамку с током в магнитном поле, стремится сориентировать магнитный момент  рамки с током по направлению магнитного поля.