Elektronilla, joka on lentänyt sähkömagneetin napojen väliseen rakoon, on Magneettikenttä

Tästä tehtävästä voit saada vuoden 2020 kokeesta 1 pisteen

Fysiikan USE:n tehtävä 13 on omistettu kaikille prosesseille, joissa sähkö- ja magneettikentät ovat mukana. Tämä on yksi laajimmista kysymyksistä käsiteltyjen koulutusaiheiden lukumäärän kannalta. Joten opiskelija voi törmätä aiheeseen "Coulombin laki, sähkökentän intensiteetti ja potentiaali", ja hän löytää kentän pisteiden välisen potentiaalieron, kappaleiden välisen vuorovaikutusvoiman tai päihin kohdistuvan jännitteen. kapellimestari.

Fysiikan tentin tehtävän 13 aihe voi liittyä myös magneettivuon ja sisältää induktiovektorin moduulin laskemisen magneettikenttä tai hänen suuntaansa. Jotkut kysymyksistä on omistettu Ampèren ja Lorentzin voiman laskemiseen.

Fysiikan kokeen tehtävä numero 13 sisältää lyhyen vastauksen kysymykseesi. Samaan aikaan jotkin vaihtoehdot edellyttävät arvon numeerisen arvon kirjaamista (pyöristämällä haluttuihin murtolukuihin, jos vastaus on desimaali), ja osassa opiskelijan on valittava neljästä ehdotetusta vastauksesta se, jonka hän pitää oikeana. Koska koko kokeen läpäisyaika on rajoitettu tiettyyn minuuttimäärään, ei kannata jäädä 13. kysymykseen pitkään. Jos se aiheuttaa vaikeuksia, on parempi jättää se koeajan loppuun.

Muista teoreettinen materiaali aiheesta " Magneettinen ala pysyvä magneetit". Tätä varten sinua pyydetään vastaamaan ... pienellä magneetilla. V. voimalinjat magneettinen kentät pysyvä magneetti"tulee ulos". etelänapa ja "syötä...

Ratkaisu. Laskeutumisaika on.

Oikea vastaus: 4.

A2. Kaksi kappaletta liikkuu inertiaalisessa vertailukehyksessä. Ensimmäinen massakappale m tehoa F raportoi kiihtyvyydestä a. Mikä on toisen kappaleen massa, jos puolet voimasta antaisi sille 4-kertaisen kiihtyvyyden?

Ratkaisu. Massa voidaan laskea kaavalla . Kaksi kertaa pienempi voima antaa 4 kertaa enemmän kiihtyvyyttä keholle, jolla on massa.

Oikea vastaus: 2.

A3. Missä lennon vaiheessa painottomuutta havaitaan avaruusaluksessa, josta tulee kiertoradalla Maan satelliitti?

Ratkaisu. Painottomuutta havaitaan ilman kaikkia ulkoisia voimia, lukuun ottamatta gravitaatiovoimia. Tällaisissa olosuhteissa on avaruusalus kiertolennolla moottorin ollessa sammutettuna.

Oikea vastaus: 3.

A4. Kaksi massapalloa m ja 2 m liikkuu 2:n nopeudella v ja v. Ensimmäinen pallo liikkuu toisen jälkeen ja tarttui kiinni siihen. Mikä on pallojen kokonaisliikemäärä iskun jälkeen?

Ratkaisu. Säilyvyyslain mukaan pallojen kokonaisliikemäärä törmäyksen jälkeen on yhtä suuri kuin pallojen liikemäärä ennen törmäystä: .

Oikea vastaus: 4.

A5. Neljä samankokoista vanerilevyä L kukin liitetty pinoon kelluu vedessä niin, että vedenpinta vastaa kahden keskimmäisen arkin välistä rajaa. Jos pinoon lisätään toinen samantyyppinen arkki, arkkipinon lisäyssyvyys kasvaa

Ratkaisu. Upotussyvyys on puolet pinon korkeudesta: neljälle arkille - 2 L, viidelle arkille - 2,5 L. Upotussyvyys kasvaa .

Oikea vastaus: 3.

A6. Kuvassa on kaavio keinussa heiluvan lapsen liike-energian muutoksista ajan myötä. Pistettä vastaavalla hetkellä A kaaviossa sen potentiaalienergia laskettuna heilahteen tasapainoasennosta on yhtä suuri kuin

Ratkaisu. Tiedetään, että tasapainoasennossa havaitaan kineettisen energian maksimi ja potentiaalienergioiden ero kahdessa tilassa on absoluuttisesti yhtä suuri kuin kineettisten energioiden ero. Kuvaajasta voidaan nähdä, että suurin kineettinen energia on 160 J, ja pisteelle A se on yhtä suuri kuin 120 J. Siten potentiaalienergia laskettuna heilahteen tasapainoasennosta on yhtä suuri kuin.

Oikea vastaus: 1.

A7. Kaksi materiaalipistettä liikkuu ympyröitä pitkin, joilla on säteet ja samat absoluuttiset nopeudet. Heidän vallankumousjaksonsa ympyröissä liittyvät toisiinsa suhteella

Ratkaisu. Vallankumouksen aika ympyrän ympäri on . Koska sitten.

Oikea vastaus: 4.

A8. Nesteissä hiukkaset värähtelevät tasapainoasemansa ympärillä törmääen naapurihiukkasiin. Ajoittain hiukkanen tekee "hypyn" toiseen tasapainoasentoon. Mikä nesteiden ominaisuus voidaan selittää tällä hiukkasten liikkeen luonteella?

Ratkaisu. Tämä nestehiukkasten liikkeen luonne selittää sen juoksevuuden.

Oikea vastaus: 2.

A9. Jää, jonka lämpötila oli 0 °C, tuotiin lämpimään huoneeseen. Jään lämpötila ennen sen sulamista

Ratkaisu. Jään lämpötila ennen sen sulamista ei muutu, koska kaikki jään tällä hetkellä vastaanottama energia kuluu kidehilan tuhoamiseen.

Oikea vastaus: 1.

A10. Missä ilmankosteudessa ihmisen on helpompi kestää korkeaa ilman lämpötilaa ja miksi?

Ratkaisu. Ihmisen on helpompi sietää korkeaa ilman lämpötilaa alhaisessa kosteudessa, koska hiki haihtuu nopeasti.

Oikea vastaus: 1.

A11. Absoluuttinen kehon lämpötila on 300 K. Celsius-asteikolla se on

Ratkaisu. Celsius-asteikolla se on.

Oikea vastaus: 2.

A12. Kuvassa on käyrä ihanteellisen yksiatomisen kaasun tilavuuden riippuvuudesta paineesta prosessissa 1–2. Tässä tapauksessa kaasun sisäinen energia kasvoi 300 kJ. Kaasulle tässä prosessissa siirtyvän lämmön määrä on

Ratkaisu. Sen tekemän lämpömoottorin hyötysuhde hyödyllistä työtä ja lämmittimestä vastaanotetun lämmön määrä liittyvät yhtälöön, mistä .

Oikea vastaus: 2.

A14. Kaksi identtistä valopalloa, joiden varaukset ovat moduuliltaan yhtä suuret, on ripustettu silkkilangalle. Yhden pallon varaus on osoitettu kuvissa. Mitkä kuva(t) vastaavat tilannetta, kun 2. pallon varaus on negatiivinen?

Ratkaisu. Pallon ilmoitettu varaus on negatiivinen. Samannimiset lataukset hylkivät toisiaan. Repulsio havaitaan kuvassa A.

Oikea vastaus: 1.

A15.α-hiukkanen liikkuu tasaisessa sähköstaattisessa kentässä pisteestä A tarkalleen B pitkin lentoratoja I, II, III (katso kuva). Sähköstaattisen kentän voimien työ

Ratkaisu. Sähköstaattinen kenttä on potentiaalinen. Siinä työ latauksen siirtämiseksi ei riipu liikeradalta, vaan riippuu alku- ja loppupisteiden sijainnista. Piirretyillä liikeradoilla aloitus- ja loppupisteet ovat samat, mikä tarkoittaa, että sähköstaattisten kenttävoimien työ on sama.

Oikea vastaus: 4.

A16. Kuvassa on kaavio johtimessa olevan virran riippuvuudesta sen päissä olevasta jännitteestä. Mikä on johtimen vastus?

Ratkaisu. V vesiliuos suolavirta syntyy vain ioneista.

Oikea vastaus: 1.

A18. Sähkömagneetin napojen väliseen rakoon lennätyllä elektronilla on vaakasuoraan suunnattu nopeus, joka on kohtisuorassa magneettikentän induktiovektoriin nähden (ks. kuva). Mihin elektroniin vaikuttava Lorentzin voima on suunnattu?

Ratkaisu. Käytetään "vasemman käden" sääntöä: osoitamme neljää käden sormea ​​elektronin liikkeen suuntaan (pois meistä) ja käännämme kämmentä niin, että magneettikenttäviivat tulevat siihen (vasemmalle). Sitten ulkoneva peukalo näyttää suunnan toimintavoima(se osoittaa alaspäin), jos hiukkanen olisi positiivisesti varautunut. Elektronin varaus on negatiivinen, mikä tarkoittaa, että Lorentzin voima suunnataan vastakkaiseen suuntaan: pystysuoraan ylöspäin.

Oikea vastaus: 2.

A19. Kuvassa on esimerkki Lenzin säännön tarkistamisesta. Koe suoritetaan kiinteällä renkaalla, ei leikatulla renkaalla, koska

Ratkaisu. Koe suoritetaan kiinteällä renkaalla, koska kiinteässä renkaassa esiintyy induktiovirtaa, mutta ei leikatussa renkaassa.

Oikea vastaus: 3.

A20. Valkoisen valon hajoaminen spektriksi, kun se kulkee prisman läpi, johtuu:

Ratkaisu. Linssin kaavan avulla määritämme kohteen kuvan sijainnin:

Jos elokuvan taso sijoitetaan tälle etäisyydelle, saadaan selkeä kuva. Voidaan nähdä, että 50 mm

Oikea vastaus: 3.

A22. Valon nopeus kaikissa inertiaalisissa vertailukehyksissä

Ratkaisu. Erityisen suhteellisuusteorian postulaatin mukaan valon nopeus kaikissa inertiaalisissa vertailukehyksissä on sama, eikä se riipu valon vastaanottimen nopeudesta eikä valonlähteen nopeudesta.

Oikea vastaus: 1.

A23. Beetasäteily on

Ratkaisu. Beetasäteily on elektronien virtaa.

Oikea vastaus: 3.

A24. Termoydinfuusioreaktio etenee energian vapautuessa, kun taas:

A. Hiukkasten - reaktiotuotteiden - varausten summa on täsmälleen yhtä suuri kuin alkuperäisten ytimien varausten summa.

B. Hiukkasten - reaktiotuotteiden - massojen summa on täsmälleen yhtä suuri kuin alkuperäisten ytimien massojen summa.

Ovatko yllä olevat väitteet totta?

Ratkaisu. Maksu tallennetaan aina. Koska reaktio etenee energian vapautuessa, reaktiotuotteiden kokonaismassa on pienempi kuin alkuperäisten ytimien kokonaismassa. Vain A on totta.

Oikea vastaus: 1.

A25. Siirrettävälle pystysuoralle seinälle levitetään 10 kg massa. Kuorman ja seinän välinen kitkakerroin on 0,4. Millä minimikiihtyvyydellä seinää tulee siirtää vasemmalle, jotta kuorma ei liuku alas?

Ratkaisu. Jotta kuorma ei liuku alas, on välttämätöntä, että kuorman ja seinän välinen kitkavoima tasapainottaa painovoimaa: . Kuormalle, joka on paikallaan seinään nähden, suhde on tosi, missä μ on kitkakerroin, N on tuen reaktiovoima, joka Newtonin toisen lain mukaan liittyy seinän kiihtyvyyteen yhtäläisyydellä . Tuloksena saamme:

Oikea vastaus: 3.

A26. 0,1 kg painava muovailuvahapallo lentää vaakasuunnassa nopeudella 1 m/s (ks. kuva). Se osuu kiinteään 0,1 kg painavaan vaunuun, joka on kiinnitetty kevyeen jouseen ja tarttuu vaunuun. Mikä on järjestelmän suurin kineettinen energia sen lisävärähtelyjen aikana? Ohita kitka. Vaikutus katsotaan välittömäksi.

Ratkaisu. Liikemäärän säilymislain mukaan tahmealla muovailuvahapallolla varustetun vaunun nopeus on

Oikea vastaus: 4.

A27. Kokeilijat pumppaavat ilmaa lasiastiaan ja samalla jäähdyttävät sitä. Samaan aikaan ilman lämpötila aluksessa laski 2 kertaa ja sen paine nousi 3 kertaa. Kuinka paljon ilman massa aluksessa kasvoi?

Ratkaisu. Mendeleev-Clapeyron-yhtälön avulla voit laskea ilmamassan aluksessa:

.

Jos lämpötila laski 2 kertaa ja sen paine nousi 3 kertaa, niin ilman massa kasvoi 6 kertaa.

Oikea vastaus: 3.

A28. Reostaatti kytkettiin virtalähteeseen, jonka sisäinen resistanssi oli 0,5 ohmia. Kuvassa on kaavio reostaatin virran riippuvuudesta sen resistanssista. Mikä on nykyisen lähteen EMF?

Ratkaisu. Ohmin lain mukaan täydelliselle piirille:

.

Kun ulkoinen vastus on nolla, virtalähteen EMF löydetään kaavasta:

Oikea vastaus: 2.

A29. Kondensaattori, kela ja vastus on kytketty sarjaan. Jos jatkuvalla taajuudella ja jännitteen amplitudilla piirin päissä kondensaattorin kapasitanssia nostetaan nollasta arvoon , niin piirin virran amplitudi on

Ratkaisu. Piirin vastus vaihtovirtaa vastaan ​​on . Virran amplitudi piirissä on

.

Tämä riippuvuus funktiona KANSSA välissä on maksimi . Virran amplitudi piirissä ensin kasvaa, sitten pienenee.

Oikea vastaus: 3.

A30. Kuinka monta α- ja β-hajoamista pitäisi tapahtua uraanin ytimen radioaktiivisen hajoamisen ja sen lopullisen muuttumisen aikana lyijyytimeksi?

Ratkaisu.α-hajoamisen aikana ytimen massa pienenee 4 amu. e. m., ja β-hajoamisen aikana massa ei muutu. Hajoamissarjassa ytimen massa pieneni 238 - 198 = 40 AU. e.m. Tällaiseen massan pienenemiseen tarvitaan 10 α-hajoamista. α-hajoamisen aikana ydinvaraus pienenee 2:lla ja β-hajoamisen aikana se kasvaa yhdellä. Vaimenemissarjassa ydinvaraus laski 10:llä. Tällaisella varauksen laskulla 10 α-hajoamisen lisäksi , vaaditaan 10 β-hajoamista.

Oikea vastaus: 1.

Osa B

KOHDASSA 1. Pieni kivi, joka heitettiin maan tasaiselta vaakapinnalta kulmassa horisonttiin nähden, putosi takaisin maahan 2 sekunnin kuluttua 20 metrin etäisyydellä heittopaikasta. Mikä on kiven pienin nopeus lennon aikana?

Ratkaisu. 2 sekunnissa kivi kulki vaakatasossa 20 m, joten sen horisonttia pitkin suunnattu nopeuden komponentti on 10 m/s. Kiven nopeus on minimaalinen korkeimmassa lentopisteessä. Yläpisteessä kokonaisnopeus on sama kuin suunnittelunäkymä ja siksi on 10 m/s.

IN 2. Jään sulamislämpötilan määrittämiseksi sulamisjään palasia heitettiin astiaan, jossa oli vettä jatkuvasti sekoittaen. Aluksi astia sisälsi 300 g vettä, jonka lämpötila oli 20 °C. Siihen mennessä, kun jää lakkasi sulamasta, veden massa kasvoi 84 g. Määritä jään sulamislämpö kokeellisista tiedoista. Ilmaise vastauksesi kJ/kg. Älä huomioi aluksen lämpökapasiteettia.

Ratkaisu. Vesi antoi lämpöä. Tällä lämpömäärällä sulatettiin 84 g jäätä. Jään sulamislämpö on yhtä suuri kuin .

Vastaus: 300.

KLO 3. Sähköstaattisessa suihkukäsittelyssä elektrodeihin kohdistetaan potentiaaliero. Mikä varaus kulkee elektrodien välillä toimenpiteen aikana, jos tiedetään, että sähkökenttä toimii 1800 J:n verran? Ilmaise vastauksesi mC:llä.

Ratkaisu. Sähkökentän työ varauksen siirtämiseksi on . Kuinka voit ilmaista maksun?

.

KLO 4. Diffraktiohila pisteellä on yhdensuuntainen näytön kanssa 1,8 metrin etäisyydellä siitä. Minkä suuruusluokkaa spektrin maksimi havaitaan näytöllä 21 cm:n etäisyydellä diffraktiokuvion keskustasta, kun hilaa valaisee normaalisti tuleva yhdensuuntainen valonsäde, jonka aallonpituus on 580 nm? Harkitse.

Ratkaisu. Poikkeutuskulma on suhteessa hilavakioon ja valon aallonpituuteen yhtälön avulla. Näytön poikkeama on . Siten spektrin maksimin järjestys on

Osa C

C1. Marsin massa on 0,1 Maan massasta, Marsin halkaisija on puolet Maan massasta. Mikä on Marsin keinotekoisten satelliittien ja Maan liikkumisen kiertoradalla matalalla korkeudella pyörimisjaksojen suhde?

Ratkaisu. Keinotekoisen satelliitin kierrosaika, joka liikkuu planeetan ympäri pyöreällä kiertoradalla alhaisella korkeudella, on yhtä suuri kuin

missä D- planeetan halkaisija, v- satelliitin nopeus, joka liittyy keskikiihtyvyyssuhteeseen.

364. Kuvassa on lankakela, jonka läpi sähkövirta kulkee nuolen osoittamaan suuntaan. Kela sijaitsee piirustuksen tasossa. Kelan keskelle suunnataan virran magneettikentän induktiovektori

365. Kaksi toistensa suuntaista ohutta suoraa johdinta kuljettavat yhtä suuret virrat. minä(katso kuva). Mikä on niiden magneettikentän suunta pisteessä C?

366. Mitä on tehtävä kelan magneettikentän napojen muuttamiseksi virralla?

1) vähennä virran voimakkuutta 2) muuta virran suuntaa kelassa

3) sammuta virtalähde 4) lisää virtaa

367.

368. Magneettineulaan (pohjoinen napa on varjostettu, katso kuva), jota voidaan pyörittää pystyakselin ympäri, kohtisuorassa tasoon nähden piirustus, toi kestotankomagneetin. Vaikka nuoli

369. Millä voimalla tasainen magneettikenttä, jonka induktio on 2,5 T, vaikuttaa 50 cm pitkään johtimeen, joka sijaitsee 30 ° kulmassa induktiovektoriin nähden ja jonka virranvoimakkuus johtimessa on 0,5 A:

1) 31,25 N; 2) 54,38 N; 3) 0,55 N; 4) 0,3125 N?

371. Tasaisessa magneettikentässä on sähköpiiri, joka koostuu neljästä suoraviivaisesta vaakajohtimesta (1 - 2, 2 - 3, 3 - 4, 4 - 1) ja vakiovirtalähteestä, jonka magneettinen induktiovektori on suunnattu vaakasuunnassa oikealle (katso kuva, näkymä yllä). Mihin tämän johtimeen 1 - 2 vaikuttavan kentän aiheuttama ampeerivoima on suunnattu?

372. Mikä on ampeerivoiman suunta, joka vaikuttaa johtimeen nro 1 kahdesta muusta (katso kuva), jos kaikki johtimet ovat ohuita, sijaitsevat samassa tasossa, yhdensuuntaisia ​​toistensa kanssa ja vierekkäisten johtimien väliset etäisyydet ovat samat? (I - virran voimakkuus.)

373. 10 cm pitkä johtimen osa on magneettikentässä, jonka induktio on 50 mT. Ampeerivoima, kun johdinta siirretään 8 cm sen toimintasuunnassa, toimii 0,004 J. Mikä on johtimen läpi kulkevan virran voimakkuus? Johdin sijaitsee kohtisuorassa magneettisen induktion linjoihin nähden.

375. Elektroni e ja protoni p lentävät tasaiseen magneettikenttään kohtisuoraan magneettiseen induktiovektoriin nähden nopeuksilla 2v ja v. Magneettikentästä tulevaan elektroniin vaikuttavan voiman moduulin suhde protoniin tällä hetkellä vaikuttavan voiman moduuliin on yhtä suuri kuin

377. Sähkömagneetin napojen väliseen rakoon lentävä elektroni e - on vaakasuuntainen nopeus, kohtisuorassa magneettikentän induktiovektoriin nähden (katso kuva). Missä Lorentzin voima siihen vaikuttaa?

378. Sähkömagneetin napojen väliseen rakoon lennatulla elektronilla e - on vaakasuoraan suunnattu nopeus, joka on kohtisuorassa magneettikentän induktiovektoriin nähden (katso kuva). Mihin siihen vaikuttava Lorentzin voima on suunnattu?

379. Ioni Na + massa m lentää magneettikenttään nopeudella, joka on kohtisuorassa magneettikentän induktioviivoja vastaan ​​ja liikkuu sädeympyrän kaaria pitkin R. Magneettikentän induktiovektorin moduuli voidaan laskea lausekkeen avulla

380. Kaksi alun perin lepäävää elektronia kiihtyy sähkökentässä: ensimmäinen kentässä, jonka potentiaaliero on U, toinen - 2U. Kiihdytetyt elektronit putoavat tasaiseen magneettikenttään, jonka induktioviivat ovat kohtisuorassa elektronien nopeuteen nähden. Ensimmäisen ja toisen elektronin liikeradan kaarevuussäteiden suhde magneettikentässä on