Электрон, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет. Магнитное поле

За это задание вы можете получить 1 балл на ЕГЭ в 2020 году

Задание 13 ЕГЭ по физике посвящено всем процессам, в которых участвует электрическое и магнитное поле. Это один из самых обширных вопросов по количеству охватываемых учебных тем. Так, учащемуся может попасться тема «Закон Кулона, напряженность и потенциал электрического поля», и он будет находить разность потенциалов между точками поля, силу взаимодействия между телами или напряжение, приложенное к концам проводника.

Тема задания 13 ЕГЭ по физике может касаться также магнитного потока и подразумевать вычисление модуля вектора индукции магнитного поля или его направление. Часть вопросов посвящена вычислению силы Ампера и силы Лоренца.

Задание № 13 ЕГЭ по физике подразумевает краткий ответ на свой вопрос. При этом часть вариантов требует записи числового значения величины (с округлением до нужных долей, если ответом является десятичная дробь), а в части ученику придется выбирать из четырех предложенных ответов один, который он считает правильным. Так как время прохождения всего испытания ограничено определенным числом минут, то и на тринадцатом вопросе надолго останавливаться не стоит. Если он вызывает сложности, лучше оставить его на самый конец экзаменационного времени.

Вспомнить теоретический материал по теме «Магнитное поле постоянных магнитов ». Для этого вам предлагается ответить... собой маленький магнит. В. Силовые линии магнитного поля постоянного магнита «выходят» из южного полюса и «входят...

Решение. Время спуска равно .

Правильный ответ: 4.

А2. В инерциальной системе отсчёта движутся два тела. Первому телу массой m сила F сообщает ускорение a . Чему равна масса второго тела, если вдвое меньшая сила сообщила ему в 4 раза бо́льшее ускорение?

Решение. Масса может быть рассчитана по формуле . Вдвое меньшая сила сообщает в 4 раза бо́льшее ускорение телу с массой .

Правильный ответ: 2.

А3. На какой стадии полёта в космическом корабле, который становится на орбите спутником Земли, будет наблюдаться невесомость?

Решение. Невесомость наблюдаться в условиях отсутствия всех внешних сил, за исключением гравитационных. В таких условиях находится космический корабль при орбитальном полете с выключенным двигателем.

Правильный ответ: 3.

А4. Два шара массами m и 2m движутся со скоростями, равными соответственно 2v и v . Первый шар движется за вторым и, догнав, прилипает к нему. Каков суммарный импульс шаров после удара?

Решение. По закону сохранения суммарный импульс шаров после удара равен сумме импульсов шаров до столкновения: .

Правильный ответ: 4.

А5. Четыре одинаковых листа фанеры толщиной L каждый, связанные в стопку, плавают в воде так, что уровень воды соответствует границе между двумя средними листами. Если в стопку добавить еще один такой же лист, то глубина погружения стопки листов увеличится на

Решение. Глубина погружения составляет половину высоты стопки: для четырёх ли­стов - 2L , для пяти листов - 2,5L . Глубина погружения увеличится на .

Правильный ответ: 3.

A6. На рисунке представлен график изме­нения со временем кинетической энергии ребёнка, качающегося на качелях. В мо­мент, соответствующий точке A на графи­ке, его потенциальная энергия, отсчитан­ная от положения равновесия качелей, равна

Решение. Известно, что в положении равновесия наблюдается максимум кинетической энергии, а разность потенциальных энергий в двух состояниях равна по модулю разности кинетических энергий. Из графика видно, что максимальная кинетическая энергия равна 160 Дж, а для точки А она равна 120 Дж. Таким образом, потенциальная энергия, отсчитанная от положения равновесия качелей, равна .

Правильный ответ: 1.

А7. Две материальные точки движутся по окружностям радиусами и с одинаковыми по модулю скоростями. Их периоды обращения по окружностям связаны соотношением

Решение. Период обращения по окружности равен . Поскольку , то .

Правильный ответ: 4.

А8. В жидкостях частицы совершают колебания возле положения равновесия, сталкиваясь с соседними частицами. Время от времени частица совершает «прыжок» к другому положению равновесия. Какое свойство жидкостей можно объяснить таким характером движения частиц?

Решение. Таким характером движения частиц жидкости объясняется её текучесть.

Правильный ответ: 2.

А9. Лёд при температуре 0 °C внесли в тёплое помещение. Температура льда до того, как он растает,

Решение. Температура льда до того, как он растает, не изменится, так как вся энергия, получаемая льдом в это время, расходуется на разрушение кристаллической решетки.

Правильный ответ: 1.

А10. При какой влажности воздуха человек легче переносит высокую температуру воздуха и почему?

Решение. Человек легче переносит высокую температуру воздуха при низкой влажности, так как при этом пот испаряется быстро.

Правильный ответ: 1.

А11. Абсолютная температура тела равна 300 К. По шкале Цельсия она равна

Решение. По шкале Цельсия она равна .

Правильный ответ: 2.

A12. На рисунке приведён график зависимости объёма идеального одноатомного газа от давления в процессе 1–2. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 300 кДж. Количество теплоты, сообщенное газу в этом процессе, равно

Решение. КПД тепловой машины, совершаемая ею полезная работа и получаемое от нагревателя количество теплоты связаны равенством , откуда .

Правильный ответ: 2.

A14. Два одинаковых лёгких шарика, заряды которых равны по модулю, подвешены на шёлковых нитях. За­ряд одного из шариков указан на ри­сунках. Какой(-ие) из рисунков соот­ветствует(-ют) ситуации, когда заряд 2-го шарика отрицателен?

Решение. Указанный заряд шарика - отрицательный. Одноимённые заряды оттал­киваются. Отталкивание наблюдается на рисунке A .

Правильный ответ: 1.

A15. α-частица перемещается в однородном электростатическом поле из точки A в точку B по траекториям I, II, III (см. рис.). Работа сил электростатического поля

Решение. Электростатическое поле является потенциальным. В нём работа по переме­щению заряда не зависит от траектории, а зависит от положения начальной и конечной точек. Для нарисованных траекторий начальные и конечные точки совпадают, значит, и работы сил электростатического поля одинаковы.

Правильный ответ: 4.

A16. На рисунке изображен график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Чему равно сопротивление проводника?

Решение. В водном растворе соли ток создаётся только ионами.

Правильный ответ: 1.

А18. Электрон , влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтально направленную ско­рость , перпендикулярную вектору индукции магнитного поля (см. рис.). Куда направлена действующая на элек­трон сила Лоренца?

Решение. Воспользуемся правилом «левой руки»: направим четыре пальца руки в сторону направления движения электрона (от себя), а ладонь развернём так, чтобы линии магнитного поля входили в неё (влево). Тогда оттопыренный большой палец покажет направление действующей силы (он будет направлен вниз), если бы частица была заряжена положительно. Заряд электрона отрицательный, значит, сила Лоренца будет направлена в противоположную сторону: вертикально вверх.

Правильный ответ: 2.

A19. На рисунке приведена демонстрация опыта по проверке правила Ленца. Опыт проводится со сплошным кольцом, а не разрезанным, потому что

Решение. Опыт проводится со сплошным кольцом, потому что в сплошном кольце возникает индукционный ток, а в разрезанном - нет.

Правильный ответ: 3.

А20. Разложение белого света в спектр при прохождении через призму обусловлено:

Решение. Используя формулу для линзы, определим положение изображения предмета:

Если на этом расстоянии расположить плоскость фотоплёнки, то получится чёткое изображение. Видно, что 50 мм

Правильный ответ: 3.

А22. Скорость света во всех инерциальных системах отсчёта

Решение. Согласно постулату специальной теории относительности скорость света во всех инерциальных системах отсчёта одинакова и не зависит ни от скорости приёмника света, ни от скорости источника света.

Правильный ответ: 1.

А23. Бета-излучение - это

Решение. Бета-излучение - это поток электронов.

Правильный ответ: 3.

А24. Реакция термоядерного синтеза идёт с выделением энергии, при этом:

А. Сумма зарядов частиц - продуктов реакции - точно равна сумме зарядов исходных ядер.

Б. Сумма масс частиц - продуктов реакции - точно равна сумме масс исходных ядер.

Верны ли приведенные выше утверждения?

Решение. Заряд сохраняется всегда. Поскольку реакция идёт с выделением энергии, сум­марная масса продуктов реакции меньше суммарной массы исходных ядер. Верно только А.

Правильный ответ: 1.

A25. К подвижной вертикальной стенке приложили груз массой 10 кг. Коэффициент трения между грузом и стенкой равен 0,4. С каким минимальным ускорением надо передвигать стенку влево, чтобы груз не соскользнул вниз?

Решение. Чтобы груз не соскользнул вниз, нужно чтобы сила трения между грузом и стенкой уравновесила силу тяжести: . Для неподвижного относительно стенки груза верно соотношение , где μ - коэффициент трения, N - сила реакции опоры, которая по второму закону Ньютона связана с ускорением стенки равенством . В итоге получаем:

Правильный ответ: 3.

A26. Пластилиновый шар массой 0,1 кг летит горизонтально со скоростью 1 м/с (см. рис.). Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, прикрепленную к легкой пружине, и прилипает к тележке. Чему равна максимальная кинети­ческая энергия системы при её дальнейших колебаниях? Трением пренебречь. Удар считать мгновенным.

Решение. По закону сохранения импульса скорость тележки с прилипшим пластилиновым шаром равна

Правильный ответ: 4.

А27. Экспериментаторы закачивают воздух в стеклянный сосуд, одновременно охлаждая его. При этом температура воздуха в сосуде понизилась в 2 раза, а его давление возросло в 3 раза. Во сколько раз увеличилась масса воздуха в сосуде?

Решение. Используя уравнение Менделеева - Клапейрона, можно рассчитать массу воздуха в сосуде:

.

Если температура понизилась в 2 раза, а его давление возросло в 3 раза, то масса воздуха увеличилась в 6 раз.

Правильный ответ: 3.

A28. К источнику тока с внутренним сопро­тивлением 0,5 Ом подключили реостат. На рисунке показан график зависимости силы тока в реостате от его сопротивления. Чему равна ЭДС источника тока?

Решение. По закону Ома для полной цепи:

.

При внешнем сопротивлении равном нуля ЭДС источника тока находится по формуле:

Правильный ответ: 2.

А29. Последовательно соединены конденсатор, катушка индуктивности и резистор. Если при неизменной частоте и амплитуде напряжения на концах цепи увеличивать ёмкость конденсатора от 0 до , то амплитуда тока в цепи будет

Решение. Сопротивление схемы переменному току равно . Амплитуда тока в цепи равна

.

Эта зависимость как функция С на промежутке имеет максимум при . Амплитуда тока в цепи будет сначала возрастать, затем убывать.

Правильный ответ: 3.

А30. Сколько α- и β-распадов должно произойти при радиоактивном распаде ядра урана и конечном превращении его в ядро свинца ?

Решение. При α-распаде масса ядра уменьшается на 4 а. е. м., а при β-распаде масса не изменяется. В серии распадов масса ядра уменьшилась на 238 – 198 = 40 а. е. м. Для такого уменьшения массы требуется 10 α-распадов. При α-распаде заряд ядра уменьшается на 2, а при β-распаде - увеличивается на 1. В серии распадов заряд ядра уменьшился на 10. Для такого уменьшения заряда кроме 10 α-распадов требуется 10 β-распадов.

Правильный ответ: 1.

Часть B

В1. Небольшой камень, брошенный с ровной горизонтальной поверхности земли под углом к горизонту, упал обратно на землю через 2 с в 20 м от места броска. Чему равна минимальная скорость камня за время полёта?

Решение. За 2 с камень преодолел 20 м по горизонтали, следовательно, составляющая его скорости, направленная вдоль горизонта, равна 10 м/с. Скорость камня минимальна в наивысшей точке полёта. В верхней точке полная скорость совпадает со своей горизонтальной проекцией и, следовательно, равна 10 м/с.

В2. Для определения удельной теплоты плавления льда в сосуд с водой стали бросать кусочки тающего льда при непрерывном помешивании. Первоначально в сосуде находилось 300 г воды при температуре 20 °C. К моменту времени, когда лёд перестал таять, масса воды увеличилась на 84 г. Определите по данным опыта удельную теплоту плавления льда. Ответ выразите в кДж/кг. Теплоёмкостью сосуда пренебречь.

Решение. Вода отдала теплоты. Это количество теплоты пошло на таяние 84 г льда. Удельная теплота плавления льда равна .

Ответ: 300.

В3. При лечении электростатическим душем к электродам прикладывается разность потенциалов . Какой заряд проходит между электродами за время процедуры, если известно, что электрическое поле совершает при этом работу, равную 1800 Дж? Ответ выразите в мКл.

Решение. Работа электрического поля по перемещению заряда равна . Откуда можно выразить заряд:

.

В4. Дифракционная решетка с периодом расположена параллельно экрану на расстоянии 1,8 м от него. Какого порядка максимум в спектре будет наблюдаться на экране на расстоянии 21 см от центра дифракционной картины при освещении решетки нормально падающим параллельным пучком света с длиной волны 580 нм? Считать .

Решение. Угол отклонения связан с постоянной решётки и длиной волны света равенством . Отклонение на экране составляет . Таким образом, порядок максимума в спектре равен

Часть C

С1. Масса Марса составляет 0,1 от массы Земли, диаметр Марса вдвое меньше, чем диаметр Земли. Каково отношение периодов обращения искусственных спутников Марса и Земли , движущихся по круговым орбитам на небольшой высоте?

Решение. Период обращения искусственного спутника, движущегося вокруг планеты по круговой орбите на небольшой высоте, равен

где D - диаметр планеты, v - скорость движения спутника, которая связана с центростремительным ускорением соотношением.

364. На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в плоскости чертежа. В центре витка вектор индукции магнитного поля тока направлен

365. По двум тонким прямым проводникам, параллельным друг другу, текут одинаковые токи I (см. рисунок). Как направлено создаваемое ими магнитное поле в точке C?

366. Что нужно сделать для того, чтобы изменить полюса магнитного поля катушки с током?

1) уменьшить силу тока 2) изменить направление тока в катушке

3) отключить источник тока 4) увеличить силу тока

367.

368. К магнитной стрелке (северный полюс затемнен, см. рисунок), которая может поворачиваться вокруг вертикальной оси, перпендикулярной плоскости чертежа, поднесли постоянный полосовой магнит. При этом стрелка

369. С какой силой действует однородное магнитное поле с индукцией 2,5 Тл на проводник длиной 50 см, расположенный под углом 30° к вектору индукции, при силе тока в проводнике 0,5 А:

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

371. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1 – 2, 2 – 3, 3 – 4, 4 – 1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого направлен горизонтально вправо (см. рисунок, вид сверху). Куда направлена вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 1 – 2?

372. Как направлена сила Ампера, действующая на проводник №1 со стороны двух других (см. рисунок), если все проводники тонкие, лежат в одной плоскости, параллельны друг другу и расстояния между соседними проводниками одинаковы? (I – сила тока.)

373. Участок проводника длиной 10 см находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила Ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении своего действия совершает работу 0,004 Дж. Чему равна сила тока, протекающего по проводнику? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.

375. Электрон е и протон p влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции со скоростями 2v и v соответственно. Отношение модуля силы, действующей со стороны магнитного поля на электрон, к модулю силы, действующей на протон, в этот момент времени равно

377. Электрон e – , влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтальную скорость , перпендикулярную вектору индукции магнитного поля (см. рисунок). Куда направлена действующая на него сила Лоренца ?

378. Электрон e – , влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтально направленную скорость , перпендикулярную вектору индукции магнитного поля (см. рисунок). Куда направлена действующая на него сила Лоренца?

379. Ион Na + массой m влетает в магнитное поле со скоростью перпендикулярно линиям индукции магнитного поля и движется по дуге окружности радиуса R . Модуль вектора индукции магнитного поля можно рассчитать, пользуясь выражением

380. Два первоначально покоившихся электрона ускоряются в электрическом поле: первый в поле с разностью потенциалов U, второй – 2U. Ускорившиеся электроны попадают в однородное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны скорости движения электронов. Отношение радиусов кривизны траекторий первого и второго электронов в магнитном поле равно