Задание 21 ЕГЭ по физике · 8A0A34
Сила Ампера и натяжение нитей
Прямолинейный однородный проводник постоянного сечения подвешен горизонтально на двух непроводящих нитях в однородном магнитном поле с индукцией B = 10 мТл. Вектор магнитной индукции горизонтален и перпендикулярен проводнику. Ток какой силы следует пропустить по проводнику, чтобы сила натяжения каждой из нитей уменьшилась вдвое? Отношение массы проводника к его длине ml = 0,01 кг/м.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
До пропускания тока проводник находится в равновесии. Поэтому сумма сил натяжения нитей уравновешивает силу тяжести:
2T0=mg
После включения тока силу Ампера необходимо направить вертикально вверх. Тогда она уменьшает нагрузку на нити. По условию новая сила натяжения каждой нити вдвое меньше первоначальной:
T=T02=mg4
Условие равновесия проводника после включения тока имеет вид:
2T+FA=mg
Подставляя выражение для силы натяжения, находим силу Ампера:
2⋅mg4+FA=mg,FA=mg2
Так как проводник перпендикулярен вектору магнитной индукции, сила Ампера равна FA=BIl. Следовательно:
BIl=mg2,I=m/l2B
Переведём индукцию в СИ и подставим значения:
B=10 мТл=0,01 Тл,I=0,012⋅0,01⋅10=5 А
2T0=mg
После включения тока силу Ампера необходимо направить вертикально вверх. Тогда она уменьшает нагрузку на нити. По условию новая сила натяжения каждой нити вдвое меньше первоначальной:
T=T02=mg4
Условие равновесия проводника после включения тока имеет вид:
2T+FA=mg
Подставляя выражение для силы натяжения, находим силу Ампера:
2⋅mg4+FA=mg,FA=mg2
Так как проводник перпендикулярен вектору магнитной индукции, сила Ампера равна FA=BIl. Следовательно:
BIl=mg2,I=m/l2B
Переведём индукцию в СИ и подставим значения:
B=10 мТл=0,01 Тл,I=0,012⋅0,01⋅10=5 А
Пример ответа
Сила тока должна быть равна 5 А; направление тока выбирают так, чтобы сила Ампера была направлена вертикально вверх.
Источник: Открытый банк ФИПИ 8A0A34
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.