Задание 21 ЕГЭ по физике · 94914E
Сила Ампера на наклонной плоскости
Горизонтальный проводящий стержень прямоугольного сечения поступательно движется с ускорением вверх по гладкой диэлектрической наклонной плоскости в вертикальном однородном магнитном поле (см. рисунок). По стержню протекает ток I=4 А. Угол наклона плоскости α=30°. Отношение массы стержня к его длине mL=0,1 кг/м. Модуль индукции магнитного поля B=0,2 Тл. Каково ускорение стержня? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на стержень.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
На стержень действуют сила тяжести mg, сила реакции опоры N и сила Ампера FA. Так как плоскость гладкая, сила трения отсутствует.
FA=BIL
Сила Ампера направлена горизонтально. Её проекция на направление вверх вдоль наклонной плоскости равна BILcosα, а составляющая силы тяжести, направленная вниз вдоль плоскости, равна mgsinα.
FA∥=BILcosα,(mg)∥=mgsinα
Запишем второй закон Ньютона в проекции на наклонную плоскость.
BILcosα−mgsinα=ma
Выразим ускорение и подставим данные. Принимая g=10 м/с2, получаем:
a=BIm/Lcosα−gsinα=0,2⋅40,1cos30°−10sin30°≈2,1 м/с2
На рисунке следует показать силу тяжести вертикально вниз, силу реакции опоры перпендикулярно плоскости и силу Ампера вдоль наклонной плоскости вверх.
FA=BIL
Сила Ампера направлена горизонтально. Её проекция на направление вверх вдоль наклонной плоскости равна BILcosα, а составляющая силы тяжести, направленная вниз вдоль плоскости, равна mgsinα.
FA∥=BILcosα,(mg)∥=mgsinα
Запишем второй закон Ньютона в проекции на наклонную плоскость.
BILcosα−mgsinα=ma
Выразим ускорение и подставим данные. Принимая g=10 м/с2, получаем:
a=BIm/Lcosα−gsinα=0,2⋅40,1cos30°−10sin30°≈2,1 м/с2
На рисунке следует показать силу тяжести вертикально вниз, силу реакции опоры перпендикулярно плоскости и силу Ампера вдоль наклонной плоскости вверх.
Пример ответа
Ускорение стержня направлено вверх вдоль наклонной плоскости и равно a ≈ 2,1 м/с2.
Источник: Открытый банк ФИПИ 94914E
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.