Задание 25 ЕГЭ по физике · 9469C5
Поворот рамки в магнитном поле
На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит жёсткая рамка массой m из однородной тонкой проволоки, согнутая в виде квадрата AСDЕ со стороной a (см. рисунок). Рамка находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции <?import namespace = m urn = "http://www.w3.org/1998/Math/MathML" implementation = "#MathPlayer" declareNamespace />B⃗ которого перпендикулярен сторонам AE и CD и равен по модулю В. По рамке течёт ток в направлении, указанном стрелками (см. рисунок). При какой минимальной силе тока рамка начнет поворачиваться вокруг стороны CD?
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
На сторонах AC и DE ток направлен параллельно магнитному полю, поэтому сила Ампера на них равна нулю. На сторонах AE и CD ток перпендикулярен полю, поэтому силы Ампера имеют модуль
FA=IaB
Сила Ампера на стороне CD приложена непосредственно на оси вращения и момента относительно этой оси не создаёт. Сила Ампера на стороне AE направлена вверх и создаёт опрокидывающий момент.
MA=FAa=IBa2
Сила тяжести приложена к центру масс рамки. До оси CD центр масс находится на расстоянии a/2, поэтому момент силы тяжести препятствует повороту.
Mg=mga2
В момент начала поворота моменты сил относительно стороны CD равны.
IBa2=mga2
Отсюда минимальная сила тока равна
Imin=mg2Ba
FA=IaB
Сила Ампера на стороне CD приложена непосредственно на оси вращения и момента относительно этой оси не создаёт. Сила Ампера на стороне AE направлена вверх и создаёт опрокидывающий момент.
MA=FAa=IBa2
Сила тяжести приложена к центру масс рамки. До оси CD центр масс находится на расстоянии a/2, поэтому момент силы тяжести препятствует повороту.
Mg=mga2
В момент начала поворота моменты сил относительно стороны CD равны.
IBa2=mga2
Отсюда минимальная сила тока равна
Imin=mg2Ba
Пример ответа
Iₘᵢₙ=mg/2Ba
Источник: Открытый банк ФИПИ 9469C5
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.