Лабораторные работы №2.8а, 2.8б. Определение удельного заряда электрона с помощью магнетрона
Теоретический минимум
Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Поле движущегося заряда.
Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции. Поле прямого и кругового токов.
Теорема Гаусса и теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Применение теоремы о циркуляции для расчета поля соленоида и тороида.
Сила Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Контур с током в магнитном поле.
Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
Контрольные задания
Вариант 1
1. Закон Био-Савара-Лапласа.
2. Контур с током, имеющий магнитный момент  , находится во внешнем магнитном поле с индукцией  . Устойчивому положению равновесия соответствует состояние
3
. Три бесконечно длинных параллельных проводника с токами расположены на равных расстояниях один от другого. I1 = 1 А, I2 =2 А, I3 = 3 А. Указать направления сил, действующих на проводники с токами I1 и I2.
1  ) , 2) , 3) , 4) ,
4
. В магнитном поле двух бесконечно длинных параллельных прямолинейных проводников с одинаковыми токами пролетает электрон. Куда направлена магнитная сила, действующая на электрон в точке А?
5
. Частица, несущая один элементарный заряд, влетела в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,5 Тл. Определите момент импульса, которым обладала частица при движении в магнитном поле, если ее траектория представляла дугу окружности радиусом R = 0,2 см.
6. Определить магнитную индукцию в точке О.
7. Найдите циркуляцию вектора магнитной индукции  по заданному контуру.
|
|
|
8. В однородном магнитном поле в плоскости, параллельной линиям магнитной индукции  , расположена прямоугольная рамка с током. Сравнить работы, необходимые для поворота рамки на угол /2 вокруг осей а и b.
|
Вариант 2
1. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции.
2. Два прямолинейных бесконечно длинных проводника с токами расположены взаимно перпендикулярно в одной плоскости. Точки, в которых магнитная индукция равна нулю, располагаются в квадрантах
1) I, II 2) III, IV
3) I, III 4) II, IV
3
. Вектор силы, действующей на движущийся электрон вблизи бесконечного прямого провода с током, направлен
1) ↓ 2) ↑ 3) → 4) ←
4. Прямолинейный проводник длиной 1 м расположен в магнитном поле с индукцией 0,05 Тл так, что составляет с вектором индукции угол 30о. Какой ток нужно пропустить через проводник, чтобы на него со стороны поля подействовала сила 0,5 Н?
5. Протон влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции и начинает двигаться по окружности. Если величину магнитного поля уменьшить в 2 раза, то частота вращения протона
1) увеличится в 2 раза; 2) увеличится в  раз;
3) не изменится;  4) уменьшится в 2 раза
6. Выразить магнитную индукцию в точке О через силу тока I и р
адиус R.
7. Найти циркуляцию вектора магнитной индукции по заданному контуру
8. Виток, по которому течет ток силой I = 20 А, свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,016 Тл. Диаметр витка d = 10 см. Какую работу надо совершить, чтобы повернуть виток на угол = /2 относительно оси, совпадающей с диаметром?
Вариант 3
1. Применение закона Био-Савара-Лапласа для расчета поля, созданного бесконечно длинным прямолинейным проводником.
2. Заряд q>0 движется со скоростью  . Cравнить модули магнитной индукции В в точках 1 и 2 (r1 = r2):
1) одинаковы
2) В1 > В2
3) В1< В2
4) однозначно ответить нельзя
3
. Электрон, влетевший в область однородного магнитного поля, движется по дуге окружности. Как направлен вектор индукции магнитного поля?
4. Линии напряженности однородного электрического поля и линии индукции однородного магнитного поля взаимно перпендикулярны. Напряженность электрического поля равна 1 кВ/м, индукция магнитного поля равна 1 мТл. Определить модуль скорости электрона, движущегося в этих полях прямолинейно и равномерно.
5. Частица массы т и заряда q движется по окружности радиуса R в однородном магнитном поле с индукцией В в плоскости, перпендикулярной линиям индукции. Найти кинетическую энергию частицы.
6. Бесконечно длинный проводник с током I имеет плоскую петлю радиусом R. Найти индукцию поля в точке О.
7 . Чему равна циркуляция вектора магнитной индукции по заданному контуру?
8. Рамка с током I = 5 А содержит N = 20 витков тонкого провода. Определить магнитный момент рт рамки с током, если площадь рамки равна 10 см2.
Вариант 4
1. Применение закона Био – Савара – Лапласа для расчета поля кругового тока.
2
. Заряд q>0 движется со скоростью . Сравнить модули магнитной индукции В в точках 1 и 2:
1) однозначно ответить нельзя
2) В1< В2 3) В1 > В2
4) одинаковы
3. Проводники с током не взаимодействуют друг с другом в случае, указанном на рисунке
4
. Частицы, имеющие одинаковые заряды, вылетают из точки А в магнитном поле с одинаковыми скоростями. Макси-мальная масса соответствует частице
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
5. Протон движется по окружности в однородном магнитном поле с индукцией В = 10-3 Тл. За какое время он совершает полный оборот?
6
. По плоскому контуру из тонкого провода течет ток I.. Найти магнитную индукцию поля, создаваемого этим током в точке О.
1) 3μоІ/8R 2) μоІ/8R
3) μоІ/2R 4) μоІ/4R
7. Определить циркуляцию вектора магнитной индукции по заданному контуру.
8. В однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл помещена квадратная рамка площадью 25 см2. Нормаль к плоскости рамки составляет с направлением магнитного поля угол 60о. По рамке течет ток 1 А. Определить вращающий момент, действующий на рамку.
Вариант 5
1 . Работа по перемещению контура с током в магнитном поле.
2. Заряд q < 0 движется со скоростью . Определить направление вектора в точке А.
3. В магнитное поле влетает электрон и движется по окружности. По какой траектории будет двигаться протон, влетевший в это поле с такой же скоростью?
4. Квадратная проволочная рамка расположена в одной плоскости с длинным прямым проводом так, что две ее стороны параллельны проводу, а ближайшая к проводу сторона рамки находится на расстоянии, равном ее длине. По рамке и проводнику текут одинаковые токи I. Найти силу, действующую на рамку с током.
5. Ион, пройдя ускоряющую разность потенциалов U = 645В, влетел в скрещенные под прямым углом однородные магнитное (В = 1 мТл) и электрическое (Е = 200 В/м) поля. Определите отношение заряда иона к его массе, если ион в этих полях движется прямолинейно.
6
. Бесконечно длинный проводник с током I имеет плоскую петлю радиусом R. Найти магнитную индукция поля в точке О.
7. Определить циркуляцию вектора магнитной индукции по заданному контуру.
8. Поток магнитной индукции через площадь поперечного сечения соленоида (без сердечника) равен Ф = 1 мкВб. Длина соленоида l = 12,5 см. Определите магнитный момент рт этого соленоида.
Вариант 6
1. Сила Ампера. Сила Лоренца.
2
. Магнитное поле создано двумя параллельными длинными проводниками с токами I1 и I2, расположенными перпендикулярно плоскости чертежа, причем I1 = I2. Укажите направление вектора магнитной индукции результирующего поля в точке А, находящейся на одинаковом расстоянии от проводников.
3
. По проводнику АС протекает постоянный ток. Проводник помещен в однородное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны проводнику. Потенциал точки А больше потенциала точки С. Определить направление силы Ампера, действующей на проводник.
4
. Две положительно заряженные частицы движутся во взаимно перпендикулярных направлениях. В тот момент, когда вторая частица оказалась на линии скорости первой, магнитные силы, действующие на частицы равны
1) F1= F2 ≠0 2) F1=0, F2≠0
3) F1≠0, F2=0 4) F1=F2=0
5. Протон и дейтрон (ядро изотопа водорода, ), имеющие одинаковые скорости, влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Как связаны между собой радиусы R1 и R2 окружностей, по которым, соответственно, движутся протон и дейтрон?
6. Найти магнитную индукцию в точке О.
7. Ток равномерно распределен по поверхности длинной металлической трубы радиуса R. Зависимости В от r, где r – расстояние от оси трубы, соответствует график
8. Какую работу совершает однородное магнитное поле с индукцией В = 1,5 Тл при перемещении проводника длиной  = 0,2 м, по которому течет ток в 10 А, на расстояние 0,25 м, если направление перемещения перпендикулярно к направлению поля и направлению тока? Проводник расположен под углом = 30о к направлению поля.
Вариант 7
1. Применение теоремы о циркуляции вектора к расчету поля соленоида.
2
. По дуге окружности скользят два бесконечно длинных параллельных проводника с токами I1 = I2. Как изменится модуль индукции магнитного поля в центре окружности О при сближении проводников?
3. Прямолинейный проводник с током I2 проходит по оси кругового тока I1. С какой силой взаимодействуют токи?
4. Двухпроводная линия состоит из длинных параллельных прямых проводов, находящихся на расстоянии d друг от друга. По проводам текут одинаковые токи I. Найти силу взаимодействия токов, приходящихся на единицу длины провода.
5. Электрон, пройдя в электрическом поле ускоряющую разность потенциалов U, попадает в однородное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны направлению движения электрона, и начинает двигаться по окружности. Если ускоряющая разность потенциалов U увеличивается в 2 раза, то радиус окружности
1) увеличится в 2 раза 2) увеличится в  раз
3) уменьшится в раз 4) уменьшится в 2 раза
6. Найти магнитную индукцию поля, созданного в точке О изогнутым бесконечно длинным проводником с током.
7. Определить циркуляцию вектора магнитной индукции по заданному контуру.
8. По витку радиусом R = 10 см течет ток I = 50 А. Виток помещен в однородное магнитное поле (В = 0,2 Тл). Определить момент силы, действующий на виток, если плоскость витка составляет угол φ = 60о с линиями магнитной индукции.
|
