Задание 23

Расчётная задача по молекулярной физике или электродинамике · 56 заданий

Задание №23
№23
По двум горизонтальным параллельным проводящим рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением, замкнутым на последовательно соединённые резистор с сопрот…
Закон Ома для участка цепи
Задание №23
№23
В стакан калориметра, содержащий 250 г воды, опустили кусок льда массой 140 г, имевшего температуру 0°С. После того как наступило тепловое равновеси…
Уравнение теплового баланса
Задание №23
№23
На металл падает поток фотонов с длиной волны в 3 раза меньше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз уменьшится максимальная кинетическая энерг…
Расчётная задача: МКТ/электродинамика
Задание №23
№23
Кусок льда опустили в термос, содержащий воду при температуре 50°С. Начальная температура льда 0°С. При переходе к тепловому равновесию часть льда мас…
Уравнение теплового баланса
Задание №23
№23
Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от друга. Напряжение на пластинах конденсато…
Потенциальность электростатического поля
Задание №23
№23
В тонкой рассеивающей линзе получено уменьшенное в 4 раза изображение предмета. Определите модуль фокусного расстояния линзы, если изображение предмет…
Формула тонкой линзы
Задание №23
№23
В калориметре находятся в тепловом равновесии 50 г воды и 5 г льда. Какой должна быть минимальная удельная теплоёмкость материала болта, имеющего масс…
Изменение агрегатных состояний вещества: плавление и…
Задание №23
№23
На дифракционную решётку, имеющую 500 штрихов на 1 мм, перпендикулярно её поверхности падает узкий луч монохроматического света частотой 5 · 10¹⁴ Гц.…
Дифракция света
Задание №23
№23
На дифракционную решётку, имеющую 300 штрихов на 1 мм, перпендикулярно её поверхности падает узкий луч монохроматического света частотой 5,6 · 10¹⁴ Гц…
Дифракция света
Задание №23
№23
На металл падает поток фотонов с частотой в 3,5 раза больше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз увеличится максимальная кинетическая энергия…
Расчётная задача: МКТ/электродинамика
Задание №23
№23
В калориметре находятся в тепловом равновесии 50 г воды и 5 г льда. Какой должна быть минимальная масса болта, имеющего температуру 339 К, чтобы после…
Уравнение теплового баланса
Задание №23
№23
Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от друга. Напряжение на пластинах конденсато…
Потенциальность электростатического поля

Задание №23 — Закон Ампера. Направление силы Ампера.

Прямолинейный однородный проводник постоянного сечения подвешен горизонтально на двух непроводящих нитях в однородном магнитном поле с индукцией B = 10 мТл. Вектор магнитной индукции горизонтален и перпендикулярен проводнику. Ток какой силы следует пропустить по проводнику, чтобы сила натяжения каждой из нитей уменьшилась вдвое? Отношение массы проводника к его длине $\frac{m}{l}$ = 0,01 кг/м.

Ваше решениедо 2 баллов

Запишите решение задачи...

Решение

Дано: B = 10 мТл = 0,01 Тл; $\frac{m}{l}$ = 0,01 кг/м; g = 10 м/с²

Найти: I - ?

Решение:
1) Без тока на проводник действуют сила тяжести mg и силы натяжения двух нитей. Условие равновесия:
$2 T_{0} = m g$ , откуда $T_{0} = \frac{m g}{2} .$
2) При пропускании тока на проводник действует сила Ампера $F_{A} = B I l$ (вектор индукции горизонтален и перпендикулярен проводнику, поэтому сила Ампера вертикальна). Чтобы натяжение нитей уменьшилось, сила Ампера должна быть направлена вверх.
3) Новое условие равновесия при $T = \frac{T_{0}}{2} = \frac{m g}{4} :$
$2 T + B I l = m g$
$\frac{m g}{2} + B I l = m g$
$B I l = \frac{m g}{2}$
4) Отсюда
$I = \frac{m g}{2 B l} = \frac{g}{2 B} \cdot \frac{m}{l}$
$I = \frac{10}{2 \cdot 0{,}01} \cdot 0{,}01 = 5 А$

Ответ: I = 5 А

Источник: ФИПИ

Критерии оценивания выполнения задания (максимум 2 балла)

2 балла. Приведено полное решение, включающее следующие элементы: записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин; проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ.

1 балл. Правильно записаны необходимые формулы, но в математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка, приведшая к неверному ответу; ИЛИ представлены только формулы, выражающие физические законы, без каких-либо преобразований, направленных на решение задачи; ИЛИ в преобразованиях пропущено одно или несколько логических звеньев.

0 баллов. Все случаи решения, которые не соответствуют указанным выше критериям.