§ 4. Проводники и заряженные частицы в магнитном поле
Готовимся к ЕГЭ
Дополнительные вопросы и задания (окончание)
16. На горизонтальных рельсах, находящихся в однородном магнитом поле, лежит металлический стержень прямоугольного сечения (рис. 4.11). Расстояние между рельсами L, модуль магнитной индукции В, коэффициент трения между стержнем и рельсами μ. Вектор магнитной индукции перпендикулярен стержню и составляет угол α с вертикалью. Когда сила тока в стержне равна I, стержень движется с ускорением вправо, причём его скорость увеличивается.
а) Как направлен ток в стержне: от нас или к нам?
б) Чему равно ускорение стержня?
17. Проводящие рельсы лежат на наклонной плоскости в однородном магнитном поле. Вектор магнитной индукции перпендикулярен наклонной плоскости. По рельсам движется вверх с постоянной скоростью горизонтальный металлический стержень прямоугольного сечения (рис. 4.12). Угол наклона плоскости α, расстояние между рельсами L, коэффициент трения между стержнем и рельсами μ, сила тока в стержне I.
а) Как направлен ток в стержне: к нам или от нас?
б) Чему равен модуль магнитной индукции?
18. Вблизи вертикально закреплённого металлического стержня 1 находится горизонтально расположенный металлический стержень 2 (рис. 4.13). В проводниках включают токи в указанных на рисунке направлениях.
а) Перенесите рисунок в тетрадь и изобразите линии магнитной индукции поля, создаваемого в точках А и С током в проводнике 1.
б) Найдите направление сил, действующих на участки стержня 2 вблизи точек А и С.
в) Изобразите, как расположится стержень 2 под действием сил Ампера, приложенных к его участкам.
г) Будет ли после изменения своего положения стержень 2 притягиваться к стержню 1 или будет отталкиваться от него?
19. Заряженная частица движется в однородном магнитном поле. Скорость частицы перпендикулярна вектору магнитной индукции. Объясните, почему при медленном увеличении модуля магнитной индукции кинетическая энергия частицы пропорциональна частоте обращения.
Подсказка. В рассматриваемом случае произведение скорости частицы на радиус окружности, по которой она движется, можно считать неизменным.
20. Протон пролетает через ускоряющую разность потенциалов U = 20 кВ, после чего влетает в однородное магнитное поле с магнитной индукцией В = 2 Тл под углом 30° к вектору магнитной индукции.
а) С какой скоростью протон влетает в магнитное поле?
б) Чему равны радиус и шаг винтовой линии, по которой будет двигаться протон?
в) Будет ли изменяться при движении протона в магнитном поле угол между направлением его скорости и вектором магнитной индукции? И если будет, то как: увеличиваться или уменьшаться?
21. Ион пролетает через «фильтр скоростей», в котором модуль напряжённости электрического поля равен Е, а модуль магнитной индукции равен В. После этого ион попадает в однородное магнитное поле с индукцией В1 и движется в нём по окружности радиуса r. Чему равен удельный заряд иона (отношение заряда к массе)?
