Задание 21 ЕГЭ по физике · 61944A
Сила Ампера на проводнике
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.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
На проводник действуют сила тяжести mg вниз и реакция опоры N вверх. Так как вертикального движения нет, N=mg.
N=mg
Сила Ампера направлена горизонтально. По правилу левой руки или по векторному произведению F⃗A=Il⃗×B⃗ при направлении тока вглубь рисунка и вертикальном направлении магнитного поля сила Ампера направлена вправо.
Сила трения направлена противоположно движению проводника, то есть влево. При равномерном движении сила Ампера и сила трения равны по модулю.
FA=Fтр
Модуль силы Ампера равен FA=BIl, а сила трения равна Fтр=μN=μmg.
BIl=μmg
Подставим значения: m=40 г=0,04 кг, l=60 см=0,60 м.
B=μmgIl=0,3⋅0,04⋅9,810⋅0,60=0,0196 Тл
На схеме следует показать силу тяжести вниз, реакцию опоры вверх, силу Ампера вправо и силу трения влево.
N=mg
Сила Ампера направлена горизонтально. По правилу левой руки или по векторному произведению F⃗A=Il⃗×B⃗ при направлении тока вглубь рисунка и вертикальном направлении магнитного поля сила Ампера направлена вправо.
Сила трения направлена противоположно движению проводника, то есть влево. При равномерном движении сила Ампера и сила трения равны по модулю.
FA=Fтр
Модуль силы Ампера равен FA=BIl, а сила трения равна Fтр=μN=μmg.
BIl=μmg
Подставим значения: m=40 г=0,04 кг, l=60 см=0,60 м.
B=μmgIl=0,3⋅0,04⋅9,810⋅0,60=0,0196 Тл
На схеме следует показать силу тяжести вниз, реакцию опоры вверх, силу Ампера вправо и силу трения влево.
Пример ответа
Индукция магнитного поля B ≈ 0,02 Тл; сила Ампера направлена вправо, сила трения — влево, сила тяжести — вниз, реакция опоры — вверх.
Источник: Открытый банк ФИПИ 61944A
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
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.