Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Сила лоренца. Движение частиц в магнитном и электрическом полях.
(Задачи № 75 —100) Указания При решении этих задач используются алгоритмы задач по механике с добавлением силы Лоренца. Задача 9 Альфа-частица c кинетической энергией К = 500 эВ, влетает в однородное магнитное иоле перпендикулярно его силовым линиям, Индукция магнитного поля В = 0,1 Тл. Найти: 1) силу, действующую на частицу; 2) радиус окружности, по которой движется частица; 3) период обращения частицы.
Рис.9 Дано: Решение К = 500 эВ = Зная кинетическую энергию альфа-частицы, определим ее скорость v: = 1,6·10-19·500 Дж К = (1) В = 0,1 Тл где m — масса альфа-частицы. F л -? R -?Т -? На движущуюся частицу с зарядом q в магнитном поле действует сила Лоренца (рис. 9) F л = qv B sinα направленная всегда перпендикулярно скорости частицы (правило левой руки):. В нашем случае угол между вектором скорости частицы и вектором магнитной индукции α = π/2, следовательно: F л = (2) Под действием силы Лоренца альфа-частица приобретает центростремительное ускорение а цс
По второму закону Ньютона: = (3) Период обращения Т ─ это время, в течение которого альфа-частица совершит один оборот по окружности радиусом R: Учитывая соотношения (1) и (3), получаем: (4) Ответ: R = 3,2• 10-2 м; T = 1,3 • 10-6 с; F л =5·10-15Н. Задача 10 Электрон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 10000 В, влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл под углом 30° к направлению линий индукции. Определить радиус и шаг спирали, по которой электрон будет двигаться в магнитном поле.
Рис.10 Дано: Решение U = 104В Используя теорему о кинетической энергии, получаем, что электрон, прошедший разность потенциалов U, приобрел скорость В = 0,1 Тл α = 30° v = R -? L -? Представим скорость электрона как v = v ║ + v ┴ (рис.10). Составляющая v ║ = v cosα обеспечивает частице равномерное движение вдоль направления поля.
Составляющая v ┴ = v sinα приводит к равномерному движению частицы по окружности радиусом R [см. задачу 9 формулу (3)] / Период обращения [см. задачу 9 формулу (4)]: Т = = 3,58 • 10-10 с. Шаг спирали L найдем из условия: период обращения и время смещения на один шаг одинаковы, тогда L = v ║ T = v cosα ▪ Т = 1, 86·10-2(м). Ответ: R = 1,71·10-3м; L = 1, 86·10-2м. Задачи для самостоятельного решения Законы постоянного тока 1. Два резистора с равными сопротивлениями R подключили к источнику с напряжением U сначала параллельно, а затем последовательно. Найти отношение мощности тока на резисторах при параллельном соединении к мощности тока при последовательном соединении. 2. Внешняя цепь состоит из двух последовательно соединенных проводников, подключенных к источнику тока с внутренним сопротивлением r = 4 Ом и ЭДС ε = 24 В. Сопротивление первого проводника R 1 = 6 Ом. Напряжение на концах второго проводника U 2=4 В, Найти силу тока в цепи. 3. При подключении к батарее сопротивления 16 Ом сила тока в цепи равна 1А, а при подключении сопротивления 8 Ом — 1,8 А. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление батареи. 4. При параллельном соединении двух резисторов сопротивлением R 1 =2 Ом и R 2 =3 Ом на них выделяется общая мощность Р = 4,8 Вт. Какая мощность будет выделяться на каждом резисторе при их последовательном соединении? Общее напряжение на резисторах постоянно. 5. Найти внутреннее сопротивление источника тока с ЭДС, равной 4,5В, если напряжение на внешнем сопротивлении равно 4 В, а сила тока в цепи равна 0,25 А. 6. Найти внутреннее сопротивление r источника тока с ЭДС ε = 18 В, если при силе тока I = 1 A на внешнем участке цепи выделяется мощность Р = 16 Вт. 7. Найти внутреннее сопротивление и ЭДС источника тока, если при внешнем сопротивлении R 1 =0,2 Ом на нем выделяется мощность P l = 180 Вт, а при внешнем сопротивлении R 2 = 1 Ом — Р 2= 100 Вт. 8. Электродвигатель подъемного крана работает под напряжением 380 В и потребляет ток 20 А. Каков КПД установки, если груз массой 1 т кран поднимает на высоту 19 м за 50 с?
9. В проводнике сопротивлением 2 Ом, подключенном к элементу с ЭДС равной 1,1 В, течет ток 0,5 А. Какова сила тока при коротком замыкании? 10. Лампочки, сопротивление которых 3 и 12 Ом, поочередно подключенные к некоторому источнику тока, потребляют одинаковую мощность. Определить внутреннее сопротивление источника и КПД цепи в каждом случае. 11. При внешнем сопротивлении 5 Ом по цепи течет ток 40 мА. При внешнем сопротивлении 10 Ом — ток 22 мА. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока. 12. Лифт массой 0,8 т поднимается на высоту 40 м за полминуты. Напряжение на зажимах электромотора 120 В, КПД мотора 90 %. Определить мощность, потребляемую мотором и силу тока в нем. 13. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора, если при силе тока 5 А он отдает во внешнюю цепь 9,5 Вт, а при 7 А — 12,6 Вт. 14. Потребитель находится на расстоянии 20 км от источника тока. Между ними двухпроводная линия связи сопротивлением 400 Ом. На линии произошло короткое замыкание, причем у источника тока вольтметр показал 10 В, а миллиамперметр — 40 мА. На каком расстоянии от источника произошло короткое замыкание? 15. Электрический утюг, рассчитанный на напряжение 120 В, имеет мощность 400 Вт. При включении утюга напряжение на розетке падает с 127 до 115 В. Определить сопротивление подводящих проводов. 16. Электрическая цепь составлена из двух кусков провода, соединенных последовательно, различной длины и материала, но одинакового сечения подключена к источнику. Известно, что тепловые потери проводников одинаковы. Определить соотношение между длиной и удельным сопротивлением проводников. 17. Электрический чайник имеет две обмотки. При подключении одной из них вода в чайнике закипает через 15 мин, а при подключении другой — через 30 мин. Через сколько времени закипит вода при параллельном включении двух обмоток? 18. Две электрические лампочки включены в сеть параллельно. Сопротивление первой лампочки 360 Ом, второй — 240 Ом. Найти отношение мощностей, выделяющихся на этих лампочках. 19. ЭДС батареи 240 В, внешнее сопротивление цепи — 23 Ом, внутреннее — 1 Ом. Определить общую мощность, полезную мощность и КПД источника тока.
Индукция магнитного поля 26. На рис. 11 изображены сечения двух прямолинейных проводников с током. Расстояние АВ между проводниками равно 20 см, I 1 = 20А, I 2= 40А. Определить индукцию магнитного поля в точкахМ2 и M3.Расстояния АМ2 = 6 см, ВМ3 = 5 см.
Рис. 11
27. На рис. 12 изображены сечения двух прямолинейных проводников с током. Расстояние АВ между проводниками равно 20 см, I 1 = 20А, I 2= 40А. Определить индукцию магнитного поля в точках М2, M3.Расстояния АМ2 = 6 см, ВМ3 = 5 см.
Рис. 12 28. На рис. 12 изображены сечения двух прямолинейных проводников с током. Расстояние АВ между проводниками равно 20 см, I 1 = 20А, I 2= 40А. Определить индукцию магнитного поля в точках M1 иМ2. РасстоянияM1А = 4 см,АМ2 =6 см. 29. На рис. 13 изображены сечения двух прямолинейных проводников с током. Расстояние АВ между проводниками равно 20 см, I 1 = 40А, I 2= 40А. Определить индукцию магнитного поля в точке C. Расстояния AC = BC =20 см.
Рис. 13 Рис. 14 30. На рис. 14 изображены сечения двух прямолинейных проводников с током. Расстояние АВ между проводниками равно 20 см,, I 1 = 2 I 2. Определить точку на оси ОХ, в которой индукция магнитного поля равна нулю. 31. На рис. 15 изображены сечения двух прямолинейных бесконечно длинных проводников с током. Расстояние A В между проводниками равно 20 см, I 1 =2 I 2. Определить точку на оси ОХ, в которой индукция магнитного поля равна нулю.
Рис. 15 Рис. 16 32. На рис. 16 изображены сечения трех прямолинейных бесконечно длинных проводников с током. Расстояние АВ=ВС = 10 см. Токи I 1 =12= I, I 3 = 21. Определить точку на оси ОХ, в которой индукция магнитного поля равна нулю. 33. На рис. 17 изображены два прямолинейных проводника с током, лежащие в одной плоскости и расположенные перпендикулярно друг к другу. Расстояния М1А = М2А = 1 см и ВМ1= СМ2 =2см, I 1 = 2А, I 2 = 3А. Определить индукцию магнитного поля в точках M 1, М2.
Рис. 17 Рис. 18 34. На рис. 18 изображены два прямолинейных бесконечно длинных проводника с током, лежащие в одной плоскости и расположенные перпендикулярно друг к другу. Расстояние M 1 N = M 2 N =1 см, токи I 1 =2A, I 2 = 3 А. Определить индукцию магнитного поля в точке N.
35. По каждому из четырех прямых проводников, проходящих через вершины квадрата со стороной 30 см перпендикулярно к его плоскости, течет ток 10А, причем по трем проводникам ток течет в одном направлении, а по четвертому — в противоположном. Определить индукцию магнитного поля в центре квадрата. 36. По каждому из четырех прямых проводников (рис.19), проходящих через вершины квадрата со стороной 30 см, течет ток 10А. Определить индукцию магнитного поля в центре квадрата.
Рис. 19 37. Два круговых витка расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях так, что центры этих витков совпадают. Радиус каждого витка 2 см. По виткам протекают токи I 1 = I 2 = 5 А. Определить индукцию магнитного поля в центре витков. 38. Два круговых витка расположены в параллельных плоскостях (рис. 20) на расстоянии 10 см друг от друга. Радиус каждого витка 4 см. По виткам в одном направлении протекают токи I 1 = I 2 =2 А. Определить индукцию магнитного поля в центре их общей оси.
Рис. 20 Рис. 21
49. Два круговых витка диаметром 4 см и током 5 А расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях так, что их оси пересекаются в точке, отстоящей на 3 см от каждого витка. Определить индукцию магнитного поля в точке пересечения осей этих витков
50. На рис. 11 изображены сечения двух прямолинейных проводников с током. Расстояние АВ между проводниками равно 20 см, I1 = 20А, I 2= 40А. Определить индукцию магнитного поля в точках M1 иМ2. РасстоянияM1А = 4 см,АМ2 =6 см.
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-12-09; просмотров: 169; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.149.249.127 (0.052 с.) |