Материалы для подготовки к ЕГЭ "Электромагнитное поле"

ЕГЭ. Электромагнетизм.

Вариант 1.

Ответом к заданию является последовательность двух цифр (№1-2)

1. Ча­сти­ца мас­сой m, не­су­щая заряд q, дви­жет­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле с ин­дук­ци­ей В по окруж­но­сти ра­ди­у­сом R со ско­ро­стью ʋ. Как из­ме­нят­ся ра­ди­ус тра­ек­то­рии, пе­ри­од об­ра­ще­ния и ки­не­ти­че­ская энер­гия ча­сти­цы при уве­ли­че­нии ско­ро­сти её дви­же­ния?

2. Се­вер­ный полюс маг­ни­та вво­дят в алю­ми­ни­е­вое коль­цо. Как из­ме­ня­ет­ся поток маг­нит­ной ин­дук­ции внеш­не­го маг­нит­но­го поля, про­ни­зы­ва­ю­щее коль­цо, при вве­де­нии маг­ни­та в коль­цо и вы­ве­де­нии маг­ни­та из коль­ца? Как из­ме­ня­ет­ся ве­ли­чи­на ин­дук­ци­он­но­го тока в коль­це при уве­ли­че­нии ско­ро­сти вве­де­ния маг­ни­та?

К каж­до­му эле­мен­ту пер­во­го столб­ца под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щий эле­мент из вто­ро­го и вне­си­те в стро­ку от­ве­тов вы­бран­ные цифры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Ответом к заданию является целое число или конечная десятичная дробь (№3)

3. Полый шарик с за­ря­дом q = 0,5 мкКл и мас­сой m = 0,25 мг дви­жет­ся со ско­ро­стью ʋ=1м/с в од­но­род­ном маг­нит­ном поле с ин­дук­ци­ей B = 0,5 Тл. На ри­сун­ке по­ка­за­ны на­прав­ле­ния ско­ро­сти ша­ри­ка, силы тя­же­сти и век­то­ра ин­дук­ции маг­нит­но­го поля. Чему равна по мо­ду­лю рав­но­дей­ству­ю­щая силы тя­же­сти и силы Ло­рен­ца? Ответ при­ве­ди­те в мкН

Ответ к заданиям включает в себя подробное описание всего хода выполнения задания(№ 4)

4. 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 впра­во. ЭДС са­мо­ин­дук­ции пре­не­бречь по срав­не­нию с ὲ ..

5 . Ион уско­ря­ет­ся в элек­три­че­ском поле с раз­но­стью по­тен­ци­а­ловU=10 кВ и по­па­да­ет в од­но­род­ное маг­нит­ное поле пер­пен­ди­ку­ляр­но к век­то­ру его ин­дук­ции B (см. ри­су­нок). Ра­ди­ус тра­ек­то­рии дви­же­ния иона в маг­нит­ном поле 0, 2 м, мо­дуль ин­дук­ции маг­нит­но­го поля равен 0,5 Тл. Опре­де­ли­те от­но­ше­ние массы иона к его элек­три­че­ско­му за­ря­ду. Ки­не­ти­че­ской энер­ги­ей иона при его вы­ле­те из ис­точ­ни­ка пре­не­бре­ги­те.

ЕГЭ. Электромагнетизм.

Вариант 2.

Ответом к заданию является последовательность двух цифр (№1-2)

1. Про­во­дя­щий кон­тур KLMN под­ключён к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния и на­хо­дит­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле, линии ин­дук­ции B ко­то­ро­го пер­пен­ди­ку­ляр­ны плос­ко­сти кон­ту­ра (см. ри­су­нок). Про­во­да имеют по­пе­реч­ное се­че­ние S и удель­ное со­про­тив­ле­ние ρ. Как из­ме­нят­ся сле­ду­ю­щие фи­зи­че­ские ве­ли­чи­ны — сила тока, про­те­ка­ю­щая в кон­ту­ре, и мо­дуль силы Ам­пе­ра, дей­ству­ю­щей на сто­ро­ну LM, — если умень­шить в 2 раза мо­дуль ин­дук­ции маг­нит­но­го поля и уве­ли­чить в 2 раза ЭДС ис­точ­ни­ка?

2. В од­но­род­ном маг­нит­ном поле дви­жет­ся с по­сто­ян­ной ско­ро­стью пря­мой про­вод­ник так, что век­тор ско­ро­сти ʋ пер­пен­ди­ку­ля­рен про­вод­ни­ку. Век­тор ин­дук­ции маг­нит­но­го поля В также пер­пен­ди­ку­ля­рен про­вод­ни­ку и со­став­ля­ет с век­то­ром ʋ угол α = 30°. Затем этот же про­вод­ник на­чи­на­ют дви­гать с той же ско­ро­стью, в том же самом маг­нит­ном поле, но так, что угол α уве­ли­чи­ва­ет­ся в 2 раза. Как в ре­зуль­та­те этого из­ме­нят­ся сле­ду­ю­щие фи­зи­че­ские ве­ли­чи­ны: мо­дуль ЭДС ин­дук­ции, воз­ни­ка­ю­щей в про­вод­ни­ке; мо­дуль на­пряжённо­сти элек­три­че­ско­го поля внутри проводника?

1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Ответом к заданию является целое число или конечная десятичная дробь (№3)

3. Про­во­лоч­ная пря­мо­уголь­ная рамка со­про­тив­ле­ни­ем 2 Ом со сто­ро­на­ми a = 10 см и 5a на­хо­дит­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле с ин­дук­ци­ей 0,5 Тл, линии ко­то­ро­го пер­пен­ди­ку­ляр­ны плос­ко­сти рамки (см. ри­су­нок). Пе­ре­ги­бая про­во­ло­ку, пря­мо­уголь­ную рамку пре­вра­ща­ют в квад­рат­ную, ле­жа­щую в той же плос­ко­сти. Какой заряд про­течёт по рамке в про­цес­се её де­фор­ма­ции? Ответ при­ве­ди­те в Кл.

Ответ к заданиям включает в себя подробное описание всего хода выполнения задания(№ 4)

4. Ка­туш­ка, об­ла­да­ю­щая ин­дук­тив­но­стью L, со­еди­не­на с ис­точ­ни­ком пи­та­ния с ЭДС ὲ 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

5. Плос­кая го­ри­зон­таль­ная фи­гу­ра пло­ща­дью 0,1 м², огра­ни­чен­ная про­во­дя­щим кон­ту­ром, име­ю­щим со­про­тив­ле­ние 5 Ом, на­хо­дит­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле. Про­ек­ция век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции на вер­ти­каль­ную ось Оz мед­лен­но и рав­но­мер­но воз­рас­та­ет от не­ко­то­ро­го на­чаль­но­го зна­че­ния B_1z до ко­неч­но­го зна­че­ния B_2z = 4,7 Тл. За это время по кон­ту­ру про­те­ка­ет заряд Δq = 0,08 Кл. Най­ди­те B_1z.

Подготовка к ЕГЭ. Магнитное поле.

(Движение частиц в магнитном поле)

30.1 В масс-спектрограф влетают однократно ионизированные ионы неона с одинаковыми зарядами, но разными массами m1 = 20 а.е.м. и m2 = 22 а.е.м., предварительно пройдя «фильтр скоростей», выделяющий ионы с одинаковой скоростью v. Фильтр создан электрическим полем напряженностью E и магнитным полем индукцией В, причем векторы E и B взаимно перпендикулярны. Отклоняющее магнитное поле, перпендикулярное пучку ионов, имеет индукцию В0. Ионы совершают половину оборота в отклоняющем магнитном поле. Чему равно расстояние между точками S1 и S2 (см. рисунок)?

30.2.

В циклотроне поддерживается разность потенциалов между дуантами U = 500 В. Чему равен радиус конечной орбиты иона Ве++, если ион, двигаясь в магнитном поле с индукцией В = 1,53 Тл, успел совершить N= 50000 оборотов? Масса иона бериллия m = 1,5·10-26 кг.

30.3 В кинескопе телевизора разность потенциалов между катодом и анодом 16 кВ. Отклонение электронного луча при горизонтальной развертке осуществляется магнитным полем, создаваемым двумя катушками. Ширина области, в которой электроны пролетают через магнитное поле, равна 10 см. Какова индукция отклоняющего магнитного поля при значении угла отклонения электронного луча 30?

Домашнияя работа:

1. Электрон, ускоренный разностью потенциалов U = 1,0 кВ, движется в однородном магнитном поле под углом α = 30° к вектору B, модуль которого B = 29 мТ. Найти шаг винтовой траектории электрона.

2. Ион ускоряется в электрическом поле с разностью потенциалов U = 10 кВ и попадает в однородное магнитное поле перпендикулярно к вектору его индукции В (см. рисунок). Радиус траектории движения иона в магнитном поле R = 0,2 м, модуль индукции магнитного поля равен 0,5 Тл. Определите отношение массы иона к его электрическому заряду m/q.

3. В ка­ме­ре, из ко­то­рой от­ка­чан воз­дух, со­зда­ли элек­три­че­ское поле на­пряжённо­стью Е и маг­нит­ное поле ин­дук­ци­ей  В. Поля од­но­род­ные, Е ┴В. В ка­ме­ру вле­та­ет про­тон p, век­тор ско­ро­сти ко­то­ро­го пер­пен­ди­ку­ля­рен Е и В как по­ка­за­но на ри­сун­ке. Мо­ду­ли на­пряжённо­сти элек­три­че­ско­го поля и ин­дук­ции маг­нит­но­го поля та­ко­вы, что про­тон дви­жет­ся пря­мо­ли­ней­но. Как из­ме­нит­ся на­чаль­ный уча­сток тра­ек­то­рии про­то­на, если его ско­рость уве­ли­чить? Ответ по­яс­ни­те, ука­зав, какие яв­ле­ния и за­ко­но­мер­но­сти Вы ис­поль­зо­ва­ли для объ­яс­не­ния.

ЕГЭ. Магнитное поле.

Ответом к заданию является слово (№13)

13.1.Электрон е, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет скорость v, перпендикулярную вектору индукции В (см. рисунок), точка указывает направление движения электрона. Как направлена действующая на него сила Лоренца F (вправо, влево, от наблюдателя, к наблюдателю, вверх, вниз)?

13.2.На рисунке показаны сечения двух параллельных прямых проводников и направления токов в них. Как направлен вектор магнитной индукции в точке А, находящейся точно посередине между проводниками (вправо, влево, от наблюдателя, к наблюдателю, вверх, вниз)?

13.3 На рисунке изображен длинный цилиндрический проводник, по которому протекает электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Как направлен вектор магнитной индукции поля этого тока в точке С (вправо, влево, от наблюдателя, к наблюдателю, вверх, вниз)? Ответ: ____________________

Ответом к заданию является последовательность двух цифр (№16-18)

16.Частица массой m, несущая заряд q, влетает со скоростью в однородное магнитное поле с индукцией и движется по окружности радиусом R. Что произойдёт с радиусом орбиты и периодом обращения частицы при увеличении её заряда q?

17.α-частица движется по окружности в однородном магнитном поле между полюсами магнита под действием силы Лоренца. После замены магнита по таким же траекториям стали двигаться протоны, обладающие той же скоростью. Как изменились индукция магнитного поля и модуль силы Лоренца?

1)увеличится 2) уменьшится 3) не изменится Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Ответом к заданию является целое число или конечная десятичная дробь (№24-26)

24.Участок проводника длиной 20 см находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила электрического тока, протекающего по проводнику, равна 15 А. Какое перемещение совершит проводник в направлении действия силы Ампера, если работа этой силы равна 0,0015 Дж? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции

Ответ__________м

25.Две частицы, имеющие отношение зарядов  = 2 и отношение масс  = 4, влетели в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции и движутся по окружностям с отношением радиусов  = 2. Определите отношение кинетических энергий этих частиц

Ответ__________

26.1. Пря­мо­ли­ней­ный про­вод­ник дли­ной 80 см и мас­сой 200 г, по ко­то­ро­му течёт по­сто­ян­ный ток силой 0,5 А, на­хо­дит­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле с ин­дук­ци­ей 2 Тл. Про­вод­ник урав­но­ве­шен в го­ри­зон­таль­ном по­ло­же­нии на опоре (см. ри­су­нок) с по­мо­щью не­про­во­дя­щей нити. Чему равен мо­дуль силы на­тя­же­ния нити?.

 Ответ__________Н

26. 2. В од­но­род­ном маг­нит­ном поле по вер­ти­каль­ным на­прав­ля­ю­щим без тре­ния сколь­зит пря­мой го­ри­зон­таль­ный про­вод­ник мас­сой 0,2 кг, по ко­то­ро­му течёт ток 2 А. Век­тор маг­нит­ной ин­дук­ции на­прав­лен го­ри­зон­таль­но пер­пен­диуляр­но про­вод­ни­ку В = 2Тл.Чему равнадлина про­вод­ни­ка, если из­вест­но, что уско­ре­ние про­вод­ни­ка на­прав­ле­но вниз и равно 2 м/c²?

 Ответ__________см

Ответ к заданиям включает в себя подробное описание всего хода выполнения задания(№27, 30)

27.1. Прямой горизонтальный проводник висит на двух пружинках. По проводнику протекает электрический ток в направлении, указанном на рисунке. В некоторый момент в пространстве создают постоянное магнитное поле, вектор магнитной индукции которого направлен вниз. Как изменится положение проводника? Ответ поясните, указав, какие физические явления и законы вы использовали для объяснения.

27.2. Мягкая пружина из нескольких крупных витков провода подвешена к потолку. Верхний конец пружины подключается к источнику тока через ключ К, а нижний – с помощью достаточно длинного мягкого провода. Как изменится длина пружины   через    достаточно большое время после замыкания ключа К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения

30.1. 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 = 0,2 Тл. Ускорение стержня a = 1,9 м/с². Чему равна сила тока в стержне? 

30.2 Свободно перемещающийся по рамке проводник с током через изолятор прикреплен к  пружинке с коэффициентом жесткости 5 Н/м длина проводника равна 0,5 м, и по нему течет ток силой 2А. При включении магнитного поля, вектор индукции которого перпендикулярен плоскости рамки, пружина растягивается на 10 см. Определите величину индукции магнитного поля.

30.3 Электрон влетает в область однородного магнитного поля индукцией В = 0,01 Тл со скоростью v = 1000 км/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Какой путь он пройдет к тому моменту, когда вектор его скорости повернется на 1?

30.4. Металлический стержень длиной l = 0,1 м и массой m = 10 г, подвешенный на двух параллельных проводящих нитях длиной L = 1 м, располагается горизонтально в однородном магнитном поле с индукцией B = 0,1 Тл, как показано на рисунке. Вектор магнитной индукции направлен вертикально. Какую максимальную скорость приобретёт стержень, если по нему пропустить ток силой 10 А в течение 0,1 с? Угол φ отклонения нитей от вертикали за время протекания тока мал. 

Подготовка к ЕГЭ.

Явление электромагнитной индукции.

Ответом к заданию является целое число или конечная десятичная дробь (№24-26)

25.   Из тон­кой про­во­ло­ки сде­ла­на рамка пло­ща­дью 100 см² и со­про­тив­ле­ни­ем 0,2 Ом. Рамку по­ме­ща­ют в од­но­род­ное маг­нит­ное поле, линии ин­дук­ции ко­то­ро­го пер­пен­ди­ку­ляр­ны плос­ко­сти рамки. Мо­дуль ин­дук­ции маг­нит­но­го поля из­ме­ня­ет­ся так, как по­ка­за­но на гра­фи­ке. Чему равна сила тока, ко­то­рый течет в рамке в мо­мент вре­ме­ни 2,7 с ? Ответ при­ве­ди­те в мА.

Ответ__________мА

27.1. Замкнутое медное кольцо подвешено на длинных нитях вблизи катушки индуктивности, закрепленной на столе и подключенной к источнику постоянного тока (см. рисунок).Первоначально электрическая цепь катушки разомкнута. Как будет двигаться кольцо при замыкании цепи? Ответ поясните, используя физические закономерности.

27.2. Как будут меняться показания амперметра, если соленоид быстро распрямить, потянув его за концы проволоки (см.рис)?

30.1 Медное кольцо диаметр которого 20 см а диаметр провода 2 мм, расположено в однородном магнитном поле. плоскость кольца перпендикулярна В. Определите модуль скорости изменения магнитной индукции, если при этом возникает индукционный ток 10 А. удельное сопротивление меди 1,72* 10^-8 Ом м

30.2. В плоской электрической цепи квадратной формы со стороной м, схема которой изображена на рисунке, сопротивления резисторов равны  Ом и  Ом. Цепь в некоторый момент помещают в однородное магнитное поле с вектором индукции, перпендикулярным плоскости цепи, модуль которого изменяется с течением времени  по закону , где  Тл/с. Какая тепловая мощность будет выделяться в резисторе ? Сопротивлением проводников и индуктивностью цепи можно пренебречь.

30.3. Квадратная рамка со стороной см изготовлена из медной проволоки сопротивлением Ом. Рамку перемещают по гладкой горизонтальной поверхности с постоянной скоростью V вдоль оси Ох. Начальное положение рамки изображено на рисунке. За время движения рамка проходит между полюсами магнита и вновь оказывается в области, где магнитное поле отсутствует. Индукционные токи, возникающие в рамке, оказывают тормозящее действие, поэтому для поддержания постоянной скорости движения к ней прикладывают внешнюю силу F, направленную вдоль оси Ох. С какой скоростью движется рамка, если суммарная работа внешней силы за время движения равна Дж? Ширина полюсов магнита см, магнитное поле имеет резкую границу, однородно между полюсами, а его индукция Тл.