Задание 25 ЕГЭ по физике · 2BD5C8
Движение перемычки в магнитном поле
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.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
При движении перемычки в магнитном поле в ней возникает ЭДС индукции.
E=Blv
Так как сопротивлением стержня можно пренебречь, сопротивление цепи равно сопротивлению перемычки. Сила индукционного тока равна:
I=ER=BlvR
На перемычку со стороны магнитного поля действует сила Ампера. По правилу Ленца она направлена против движения перемычки.
FА=BIl=B2l2vR
Подставим значения и найдём силу Ампера:
FА=(0,1)2⋅12⋅20,025=0,8 Н
Сила трения скольжения направлена против движения:
Fтр=μmg=0,2⋅0,370⋅9,8≈0,73 Н
Перемычка движется равномерно, поэтому приложенная сила уравновешивает силу трения и силу Ампера:
F=Fтр+FА≈0,73+0,8=1,53 Н
На рисунке нужно показать силу тяжести mg вниз, реакцию опоры N вверх, приложенную силу вправо, а силу трения и силу Ампера — влево.
E=Blv
Так как сопротивлением стержня можно пренебречь, сопротивление цепи равно сопротивлению перемычки. Сила индукционного тока равна:
I=ER=BlvR
На перемычку со стороны магнитного поля действует сила Ампера. По правилу Ленца она направлена против движения перемычки.
FА=BIl=B2l2vR
Подставим значения и найдём силу Ампера:
FА=(0,1)2⋅12⋅20,025=0,8 Н
Сила трения скольжения направлена против движения:
Fтр=μmg=0,2⋅0,370⋅9,8≈0,73 Н
Перемычка движется равномерно, поэтому приложенная сила уравновешивает силу трения и силу Ампера:
F=Fтр+FА≈0,73+0,8=1,53 Н
На рисунке нужно показать силу тяжести mg вниз, реакцию опоры N вверх, приложенную силу вправо, а силу трения и силу Ампера — влево.
Пример ответа
F≈1,5 Н;силаприложенапонаправлениюдвиженияперемычки.
Источник: Открытый банк ФИПИ 2BD5C8
Похожие задания
25Электромагнитное излучение с длиной волны 3,3 ⋅ 10^( – 7) м используется для нагревания воды. Какую массу…Нагревание воды фотонами · 002D3A25Плоская монохроматическая световая волна с длиной волны 400 нм падает по нормали на дифракционную решётку.…Период дифракционной решётки · 01C99325Ион с зарядом q=3,2⋅10^(−19) Кл и массой m=1,5⋅10^(−25) кг проходит ускоряющую разность потенциалов U=2 кВ и…Радиус движения иона · 030E6825В электрической цепи, схема которой показана на рисунке, R1=R, R2=2R, r=0,5R. Когда ключ К разомкнут, на…Мощность в разветвлённой цепи · 05618D25Сила тока в идеальном колебательном контуре меняется со временем так, как показано на рисунке. Определите…Заряд конденсатора в контуре · 07189425На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС ℰ=12 В и внутренним…Теплота при разряде конденсатора · 0B939C
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.