Электромагнитная индукция — вторая часть ЕГЭ по физике

По двум горизонтально расположенным параллельным проводящим рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением, замкнутым на конденсатор электроёмкостью С = 100 мкФ, поступательно и равномерно скользит проводящий стержень. Расстояние между рельсами l = 1 м. Рельсы со стержнем находятся в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией B = 1 Тл (см. рисунок, вид сверху). Энергия электрического поля конденсатора через достаточно большой промежуток времени от начала движения ${\displaystyle W=50мкДж.}$ Какова скорость движения стержня? Рельсы закреплены на диэлектрической подложке.

Резистор R и катушка индуктивности L с железным сердечником подключены к источнику тока, как показано на схеме. Первоначально ключ К замкнут, показания амперметров A₁ и A₂ равны, соответственно, I₁ = 1 А и I₂ = 0,1 А. Что произойдёт с величиной и направлением тока через резистор после размыкания ключа К? Ответ поясните, указав, какие явления и законы Вы использовали для объяснения.

На рисунке изображены две электрические цепи. Первая содержит последовательно соединённые источник тока (1), реостат, катушку индуктивности и амперметр, а вторая ${\displaystyle –}$ проволочный моток, к концам которого присоединён гальванометр, изображённый на рисунке справа. Катушка и моток надеты на железный сердечник (2).

Как будут изменяться показания приборов при плавном уменьшении сопротивления реостата? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Катушка, обладающая индуктивностью L, соединена последовательно с источником постоянного тока с ЭДС $ℰ$ и резисторами R₁ и R₂, имеющими одинаковое сопротивление $R_1=R_2=R$, как показано на рисунке. В начальный момент ключ в цепи разомкнут. Как изменятся сила тока в цепи
и напряжение на участке цепи, содержащем резистор R₁, после замыкания ключа? Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики. Внутренним сопротивлением источника тока и сопротивлением катушки пренебречь.

На железном стержне намотаны две катушки изолированного медного провода А и Б. Катушка А подключена к источнику с ЭДС ${\displaystyle ℰ}$ и внутренним сопротивлением r, как показано на рисунке. Катушка Б замкнута на амперметр малого сопротивления. Ползунок реостата передвигают влево. В каком направлении протекает при этом ток через амперметр, подключённый к катушке Б? Ответ обоснуйте, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

Резистор R и катушка индуктивности L с железным сердечником подключены к источнику постоянного тока, как показано на схеме. Первоначально ключ К замкнут, а через лампочки проходят соответственно токи ${\displaystyle I_1=\mathrm{0,2}}$ А и ${\displaystyle I_2=\mathrm{1,5}}$ А. Что произойдёт
с величиной и направлением тока через резистор после размыкания ключа К? Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

Прямолинейный проводник с током и проводящая рамка лежат в плоскости, перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля. Опираясь на законы физики, укажите направление силы, действующей на рамку, когда величина магнитной индукции ${\displaystyle \overrightarrow{B}}$ уменьшается.

По двум горизонтальным параллельным проводящим рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением, замкнутым на последовательно соединённые резистор с сопротивлением R = 1 Ом и катушку с индуктивностью L = 10 мГн, скользит поступательно и равномерно проводящий стержень (см. рисунок). Расстояние между рельсами l = 10 см. Рельсы со стержнем находятся в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией B = 1 Тл. При этом энергия магнитного поля катушки W постоянна и равна 8 мкДж. Каков модуль скорости движения стержня? Сопротивлением стержня и катушки пренебречь. Рельсы закреплены на диэлектрической подложке.

Многовитковая катушка медного провода подключена к источнику тока через реостат. Вблизи торца катушки на шёлковых нитях подвешено замкнутое медное кольцо с малым сопротивлением. Ось кольца совпадает с осью катушки (см. рисунок). Опишите, как начнёт двигаться кольцо (притянется, оттолкнётся или останется неподвижным относительно катушки), если движок реостата резко сдвинуть вверх в крайнее положение. Ответ поясните, указав, какие физические явления
и закономерности Вы использовали для объяснения.

Параллельно катушке индуктивности L включена лампочка (см. рис. а). Яркость свечения лампочки прямо пропорциональна напряжению на ней. На рисунке б представлен график зависимости силы тока I в катушке от времени t. Сопротивлением катушки пренебречь. Опираясь на законы физики, изобразите график зависимости яркости свечения лампочки от времени.

Квадратная проволочная рамка со стороной ${\displaystyle l=10}$ см находится в однородном магнитном поле с индукцией ${\displaystyle \overrightarrow{B}}$. На рисунке изображена зависимость проекции
вектора ${\displaystyle \overrightarrow{B}}$ на перпендикуляр к плоскости рамки от времени. Какое количество теплоты выделится в рамке за время ${\displaystyle t=10}$ с, если сопротивление рамки ${\displaystyle R=\mathrm{0,2}}$ Ом?

На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС ${\displaystyle ℰ=12}$ В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом, двух резисторов с сопротивлениями R₁ = 8 Ом и R₂ = 3 Ом, конденсатора электроёмкостью С = 4 мкФ и катушки с индуктивностью L = 24 мкГн. В начальном состоянии ключ К длительное время замкнут. Какое количество теплоты выделится на резисторе R₂ после размыкания ключа К? Сопротивлением катушки пренебречь.

На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС $ℰ=24$ В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом, двух резисторов
с сопротивлениями R₁ = 8 Ом и R₂ = 3 Ом, конденсатора электроёмкостью
С = 2 мкФ и катушки с индуктивностью L = 12 мкГн. В начальном состоянии ключ длительное время замкнут. Какое количество теплоты выделится на резисторе R₂ после размыкания ключа К? Активным сопротивлением катушки пренебречь.

Квадратная рамка из медного провода помещена в однородное поле электромагнита. На рисунке приведён график зависимости от времени t для проекции В_n вектора индукции этого поля на перпендикуляр к плоскости рамки. За время $\text{τ}=5$ с в рамке выделяется количество теплоты $Q=53$ мкДж. Длина стороны рамки $l=10$ cм. Удельное сопротивление меди $\text{ρ}=\mathrm{1,7}\cdot {10}^{-8}$ Ом $\cdot$ м. Определите площадь поперечного сечения провода S₀.

На горизонтальном столе лежат два параллельных друг другу рельса: a и b, замкнутых двумя одинаковыми металлическими проводниками: AC и ED (см. рисунок). Вся система проводников находится в однородном магнитном поле, направленном вертикально вниз. Модуль индукции магнитного поля равен В, расстояние между рельсами l, скорости проводников ${\displaystyle {\upsilon }_1}$ и ${\displaystyle {\upsilon }_2}$, сопротивление каждого из проводников R. Какова сила тока в цепи? Сопротивлением рельсов пренебречь.

Тонкий алюминиевый брусок прямоугольного сечения, имеющий длину L = 0,5 м, соскальзывает из состояния покоя по гладкой наклонной плоскости из диэлектрика в вертикальном однородном магнитном поле индукцией В (см. рисунок). Плоскость наклонена к горизонту под углом α = 30°. Продольная ось бруска при движении сохраняет горизонтальное направление. В момент, когда брусок пройдёт по наклонной плоскости расстояние l = 1,6 м, величина ЭДС индукции на концах бруска ${\displaystyle ℰ=\mathrm{0,17}}$ В. Найдите величину индукции магнитного поля В.

Круговой виток провода радиусом r = 10 см, расположенный в однородном магнитном поле перпендикулярно его вектору индукции $\overrightarrow{B},$ растянули вдоль диаметра так, что он превратился в прямой проводник. При этом через виток прошёл заряд q = 5 мКл. Отношение сопротивления проводника к его длине ρ_l = 0,1 Ом/м. Определите величину индукции магнитного поля.

Кольцо диаметром ${\displaystyle D=11}$ см из тонкой медной проволоки и конденсатор с электрической ёмкостью ${\displaystyle C=\mathrm{2,5}}$ мкФ соединены параллельно. Кольцо помещается в однородное магнитное поле, равномерно изменяющееся со скоростью ${\displaystyle \frac{\Delta B}{\Delta t}=2}$ Tл/c. Вектор индукции магнитного поля направлен вдоль оси кольца. Найдите заряд, образующийся на конденсаторе.

Металлический стержень, согнутый в виде буквы П, закреплён в горизонтальном положении (см. рисунок). На параллельные стороны стержня опирается концами перпендикулярная перемычка прямоугольного поперечного сечения массой 370 г и длиной 1 м. Сопротивление перемычки равно 0,025 Ом. Вся система находится в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Какую горизонтальную силу нужно приложить к перемычке, чтобы двигать её с постоянной скоростью 2 м/с, если коэффициент трения между стержнем и перемычкой равен 0,2? Сопротивлением стержня пренебречь. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на перемычку.

На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС ${\displaystyle ℰ=12}$ В и внутренним сопротивлением ${\displaystyle r=1}$ Ом, двух резисторов с сопротивлениями R₁ = 7 Ом и R₂ = 4 Ом, конденсатора электроёмкостью С = 3 мкФ и катушки с индуктивностью L = 32 мкГн. Какое количество теплоты выделится на резисторе R₂ после размыкания ключа К? Сопротивлением провода катушки пренебречь.

По горизонтально расположенным шероховатым рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением могут скользить два одинаковых стержня массой ${\displaystyle m=100}$ г и сопротивлением ${\displaystyle R=\mathrm{0,1}}$ Ом каждый. Расстояние между рельсами ${\displaystyle l=10}$ см, а коэффициент трения между стержнями и рельсами ${\displaystyle \mu =\mathrm{0,1.}}$ Рельсы со стержнями находятся в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией ${\displaystyle B=1}$ Тл (см. рисунок). Под действием горизонтальной силы, действующей на первый стержень вдоль рельс, оба стержня движутся поступательно равномерно с разными скоростями. Какова скорость движения первого стержня относительно второго? Самоиндукцией контура пренебречь.

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.

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.

Плоская горизонтальная фигура площадью S = 0,1 м², ограниченная замкнутым проводящим контуром с сопротивлением R = 5 Ом, находится в однородном магнитном поле. Какой заряд протечёт по контуру за большой промежуток времени, пока проекция магнитной индукции на вертикальную ось Oz медленно и равномерно меняется с B_1z = 0,2 Тл до B_2z = –0,2 Тл?