Магнитное поле — вторая часть ЕГЭ по физике

Маленькое положительно заряженное тело массой m, прикреплённое к невесомой нерастяжимой нити длиной L, может двигаться по окружности в вертикальной плоскости. Система находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции ${\displaystyle \overrightarrow{B}}$ которого перпендикулярен плоскости и направлен так, как показано на рисунке. Модуль наименьшей скорости тела в нижней точке, при которой тело совершает полный оборот по окружности, равен ${\displaystyle {\upsilon }_{н}.}$ Заряд тела равен q. Найдите модуль вектора индукции магнитного поля.

Заряженная частица с массой ${\displaystyle m=\mathrm{1,6}\cdot {10}^{-25}кг}$ и зарядом q движется по окружности радиусом R = 0,4 м перпендикулярно линиям магнитной индукции однородного магнитного поля с индукцией ${\displaystyle B=\mathrm{0,5}Тл.}$ Кинетическая энергия частицы ${\displaystyle W=8\cdot {10}^{-14}}$Дж. Найдите заряд данной частицы, считая его положительным. Релятивистскими эффектами пренебречь.

Три параллельных длинных прямых проводника 1, 2 и 3 расположены на одинаковом расстоянии а друг от друга (см. рисунки 1 и 2). В каждом проводнике протекает электрический ток силой I. Токи во всех проводниках текут в одном направлении. Определите направление результирующей силы, действующей на проводник 1 со стороны проводников 2 и 3. Сделайте рисунок, указав в области проводника 1 вектора магнитной индукции полей, созданных проводниками 2 и 3, вектор магнитной индукции результирующего магнитного поля и вектор результирующей силы. Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики.

Положительно заряженная частица массой ${\displaystyle m=\mathrm{1,6}\cdot {10}^{-25}кг}$ и зарядом ${\displaystyle q=8\cdot {10}^{-19}Кл}$ движется по окружности перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля. Модуль магнитной индукции B = 0,5 Тл. Найдите угловую скорость обращения частицы. Релятивистскими эффектами пренебречь.

Небольшую рамку с постоянным током удерживают неподвижно в поле полосового магнита (см. рисунок). Полярность подключения источника тока к выводам рамки показана на рисунке. Опишите движение рамки относительно неподвижной оси MО после того, как её отпустят. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения. Считать, что рамка испытывает небольшое сопротивление движению со стороны воздуха. ЭДС индукции, возникающей в рамке, и колебаниями рамки пренебречь.

Три параллельных длинных прямых проводника 1, 2 и 3 расположены на одинаковом расстоянии а друг от друга (см. рис. 1 и 2). В каждом проводнике протекает электрический ток силой I: в проводниках 1 и 3 – в одном направлении, а в проводнике 2 – в противоположном. Определите направление результирующей силы, действующей на проводник 1
со стороны проводников 2 и 3. Сделайте рисунок на бланке ответов на основе рис. 2, указав в области проводника 1 векторы магнитной индукции полей, созданных проводниками 2 и 3, вектор магнитной индукции результирующего магнитного поля и вектор результирующей силы. Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики.

В камере, из которой откачан воздух, создали электрическое поле напряжённостью ${\displaystyle \overrightarrow{Е}}$ и магнитное поле индукцией ${\displaystyle \overrightarrow{В}.}$ Поля однородные, ${\displaystyle \overrightarrow{Е}\perp \overrightarrow{В}.}$ В камеру влетает протон р, вектор скорости которого перпендикулярен ${\displaystyle \overrightarrow{Е}}$ и ${\displaystyle \overrightarrow{В},}$ как показано на рисунке. Модули напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля таковы, что протон движется прямолинейно. Куда отклонится протон на начальном участке траектории, если его скорость уменьшить? Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Влиянием силы тяжести пренебречь.

Заряженная частица, движущаяся со скоростью $\upsilon$ = 2$\cdot$10⁶ м/с, влетает
в однородное магнитное поле с индукцией B = 0,52 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции. Радиус дуги окружности, по которой движется частица в поле, R = 4$\cdot$10^$–$2 м. Определите отношение модуля заряда частицы
к её массе.

В камере, из которой откачан воздух, создали электрическое поле напряжённостью ${\displaystyle \overrightarrow{Е}}$ и магнитное поле с индукцией ${\displaystyle \overrightarrow{В}}$. Поля однородные, ${\displaystyle \overrightarrow{Е}\perp \overrightarrow{В}.}$ В камеру влетает протон р, вектор скорости которого перпендикулярен ${\displaystyle \overrightarrow{Е}}$ и ${\displaystyle \overrightarrow{В},}$ как показано на рисунке. Модули напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля таковы, что протон движется прямолинейно. Объясните, как изменится начальный участок траектории протона, если напряжённость электрического поля увеличить. В ответе укажите, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Влиянием силы тяжести пренебречь.

Прямолинейный однородный проводник постоянного сечения подвешен горизонтально на двух непроводящих нитях в однородном магнитном поле с индукцией B = 10 мТл. Вектор магнитной индукции горизонтален и перпендикулярен проводнику. Ток какой силы следует пропустить по проводнику, чтобы сила натяжения каждой из нитей уменьшилась вдвое? Отношение массы проводника к его длине ${\displaystyle \frac{m}{l}}$ = 0,01 кг/м.

Горизонтальный проводящий стержень прямоугольного сечения поступательно движется с ускорением вверх по гладкой диэлектрической наклонной плоскости
в вертикальном однородном магнитном поле (см. рисунок). По стержню протекает ток ${\displaystyle I=4}$ А. Угол наклона плоскости ${\displaystyle \text{α}=30°.}$ Отношение массы стержня к его длине ${\displaystyle \frac{m}{L}=\mathrm{0,1}}$ кг/м. Модуль индукции магнитного поля ${\displaystyle B=\mathrm{0,2}}$ Тл. Каково ускорение стержня? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих
на стержень.

На горизонтальном столе лежит прямой проводник длиной 60 см и массой 40 г. В области стола создано однородное вертикальное магнитное поле. На рисунке показано сечение проводника, направление тока и вектор магнитной индукции. Если через проводник пропускать достаточно большой ток, то проводник скользит по столу, двигаясь поступательно. Какова индукция магнитного поля, если при силе тока 10 А проводник движется равномерно? Коэффициент трения между проводником и поверхностью стола равен 0,3. Сделайте схематичный рисунок с указанием сил, действующих на проводник.

Электрон проходит ускоряющую разность потенциалов U = 1280 В. Затем он влетает в однородное магнитное поле и движется по дуге окружности радиусом R = 60 см в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции. Чему равен модуль вектора индукции магнитного поля? Считать, что начальная скорость электрона равна нулю.

Из никелиновой проволоки с удельным сопротивлением ${\displaystyle \rho }$ = 42·10 ^–8 Ом·м и площадью поперечного сечения S = 0,2 мм² изготовлен прямоугольный контур KLMN с диагональю KM (см. рисунок). Стороны прямоугольника ${\displaystyle KL=l_1=20}$ см и ${\displaystyle LM=l_2=15}$ см. Контур подключён за диагональ KM к источнику постоянного напряжения с ЭДС ${\displaystyle \mathcal{E}=\mathrm{1,5}}$ В
и помещён в однородное магнитное поле, вектор магнитной индукции которого параллелен сторонам KL и NM и равен по модулю 0,1 Тл. Чему равен модуль результирующей сил, с которыми магнитное поле действует на контур? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на сто́роны контура и его диагональ со стороны магнитного поля. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

Квадратная рамка со стороной ${\displaystyle l=10}$ см подключена к источнику постоянного тока серединами своих сторон так, как показано на рисунке. На участке АС течёт ток ${\displaystyle I=2}$ А. Сопротивление всех сторон рамки одинаково. В однородном магнитном поле, вектор индукции которого направлен перпендикулярно плоскости рамки, результирующая сила Ампера, действующая на рамку, ${\displaystyle F=80}$ мН. Определите модуль вектора индукции магнитного поля В. Сделайте рисунок с указанием сил Ампера, действующих на все стороны рамки.

В однородном магнитном поле с индукцией ${\displaystyle \overrightarrow{B}}$, направленной вертикально вниз, равномерно вращается по окружности в горизонтальной плоскости против часовой стрелки положительно заряженный шарик, подвешенный на нити длиной l (конический маятник) (см. рисунок). Угол отклонения нити от вертикали равен α, скорость вращения шарика равна ${\displaystyle \upsilon .}$ Найдите отношение заряда шарика к его массе ${\displaystyle \frac{q}{m}}$ (удельный заряд). Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на шарик.

Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов Dj = 191 В, влетает в область однородного магнитного поля шириной h = 2 см. Скорость протона перпендикулярна линиям индукции магнитного поля и плоской границе области (см. рисунок). При каком минимальном значении модуля индукции В_min протон не пролетит эту область насквозь? Силой тяжести, действующей на протон, пренебречь; считать, что до ускорения в электрическом поле скорость протона была равна нулю.

На проводящих рельсах, проложенных по наклонной плоскости, в однородном вертикальном магнитном поле ${\displaystyle \overrightarrow{B}}$ находится горизонтальный прямой проводник прямоугольного сечения массой ${\displaystyle m=20}$ г (см. рисунок). Плоскость наклонена к горизонту под углом ${\displaystyle \text{α}=30°,}$ модуль индукции магнитного поля ${\displaystyle B=\mathrm{0,04}}$ Тл, расстояние между рельсами ${\displaystyle L=40}$ см. Когда рельсы подключены к источнику тока, по проводнику течёт постоянный ток I, и проводник поступательно движется вверх по рельсам равномерно и прямолинейно. Коэффициент трения между проводником и рельсами ${\displaystyle \mu =\mathrm{0,2.}}$ Чему равна сила тока I? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на проводник.

Горизонтальный проводник длиной $l=10$ см и массой $m=25$ г равномерно скользит вниз (без трения и без потери контакта) по двум вертикальным шинам в однородном горизонтальном магнитном поле, перпендикулярном проводнику, с индукцией $B=\mathrm{0,5}$ Тл. Внизу шины замкнуты резистором. Параллельно резистору подключён конденсатор ёмкостью $C=20$ мкФ (см. рисунок). Определите сопротивление резистора, если заряд конденсатора $q=1$ мкКл. Сопротивлением проводника и шин пренебречь.

Из медной проволоки с удельным сопротивлением $\rho$ = 1,7·10 ^$–$8 Ом·м и площадью поперечного сечения S = 0,2 мм² изготовлен прямоугольный контур KLMN с диагональю KM (см. рисунок). Стороны прямоугольника $KL= l_1=\text{2}0$ см и $LM= l_2=\text{15}$ см. Контур подключили за диагональ к источнику постоянного напряжения с ЭДС $ℰ=\mathrm{1,4}$ В и поместили в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,1 Тл, параллельной сторонам KN и LM. С какой результирующей силой магнитное поле действует на контур? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на контур. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

По горизонтальным шероховатым рельсам
с пренебрежимо малым электрическим сопротивлением могут скользить два одинаковых стержня сопротивлением ${\displaystyle R=\mathrm{0,1}}$ Ом каждый. Расстояние между рельсами ${\displaystyle l=10}$ см. Рельсы
со стержнями находятся в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией ${\displaystyle B=1}$ Тл (см. рисунок). Если
на первый стержень действует горизонтальная сила ${\displaystyle F=\mathrm{0,1}}$ Н, направленная вдоль рельсов, оба стержня движутся поступательно равномерно с разными скоростями. Какова скорость движения первого стержня относительно второго? Самоиндукцией контура пренебречь.

Ион с зарядом ${\displaystyle q=\mathrm{3,2}\cdot {10}^{-19}\text{Кл}}$ и массой ${\displaystyle m=\mathrm{1,5}\cdot {10}^{-25}\text{кг}}$ проходит ускоряющую разность потенциалов ${\displaystyle U=2\text{кВ}}$ и после этого попадает
в однородное магнитное поле с индукцией ${\displaystyle B=\mathrm{0,5}\text{Тл}\text{,}}$ в котором движется по окружности радиусом R. Определите R. Считать, что установка находится
в вакууме. Силой тяжести и скоростью иона до прохождения ускоряющей разности потенциалов пренебречь.

Ядро покоящегося нейтрального атома, находясь в однородном магнитном поле с индукцией ${\displaystyle \overrightarrow{B},}$ испытывает α-распад. При этом рождаются α-частица и тяжёлый ион нового элемента. Масса α-частицы равна m_α, её заряд равен ${\displaystyle 2\left|e\right|}$, масса тяжёлого иона равна M. Выделившаяся при α-распаде энергия ΔE целиком переходит в кинетическую энергию продуктов реакции. Трек
α-частицы находится в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Начальная часть трека напоминает дугу окружности. Найдите радиус этой окружности.

Ион с зарядом ${\displaystyle q=\mathrm{3,2}\cdot {10}^{-19}\text{Кл}}$ и массой ${\displaystyle m=\mathrm{1,5}\cdot {10}^{-25}\text{кг}}$ проходит ускоряющую разность потенциалов ${\displaystyle U={10}^3\text{В}}$ и после этого попадает в однородное магнитное поле, в котором движется по окружности радиусом ${\displaystyle R=\mathrm{0,3}}$ м. Определите модуль индукции B магнитного поля. Считать, что установка находится в вакууме. Силой тяжести и скоростью иона до прохождения ускоряющей разности потенциалов пренебречь.

Квадратная рамка со стороной ${\displaystyle L=10}$ см подключена
к источнику постоянного тока серединами своих сторон так, как показано на рисунке. На участке АС течёт ток ${\displaystyle I=2}$ А. Сопротивление всех сторон рамки одинаково. Найдите полную силу Ампера, которая будет действовать на рамку в однородном магнитном поле, вектор индукции которого направлен перпендикулярно плоскости рамки и по модулю ${\displaystyle B=\mathrm{0,2}}$ Тл. Сделайте рисунок, на котором укажите силы, действующие на рамку.