Силы Ампера и Лоренца — 11 класс
Рассчитайте силу на проводник и заряженную частицу, сравните их направления и найдите, как меняется радиус траектории.
Вопросы и ответы
Выберите ответ мысленно и откройте пояснение для проверки.
-
Прямой участок провода длиной 25 см несёт ток 3 А. Он перпендикулярен линиям поля с индукцией 0,4 Тл. Каков модуль силы Ампера?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 0,30 Н
При угле 90° сила равна BIl. Подставляем длину 0,25 м и получаем 0,4 × 3 × 0,25 = 0,30 Н.
-
Прямой проводник поворачивают так, что угол между током и полем уменьшается с 90° до 30°. B, I и длина участка неизменны. Как меняется модуль силы?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Уменьшается вдвое
Сила Ампера пропорциональна sin α. При 90° синус равен 1, а при 30° — 0,5.
-
Частица с зарядом 2 мкКл движется со скоростью 300 м/с перпендикулярно полю 0,5 Тл. Каков модуль магнитной силы Лоренца?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 0,30 мН
Модуль магнитной силы F = Bv · |q|. Получаем 0,5 × 300 × 2 × 10⁻⁶ = 3 × 10⁻⁴ Н, или 0,30 мН.
-
Две частицы летят с одинаковой скоростью поперёк одного магнитного поля. Их заряды равны по модулю, но имеют разные знаки. Как направлены силы?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Противоположно
При одинаковых скорости и поле знак заряда меняет направление магнитной силы на противоположное.
-
Какая работа совершается магнитной силой Лоренца при движении частицы в однородном магнитном поле?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Нулевая
Магнитная сила перпендикулярна мгновенной скорости. Поэтому она не меняет кинетическую энергию и не совершает работы.
-
Частица движется по окружности в однородном поле. Что станет с радиусом, если в нерелятивистском приближении удвоить скорость при тех же массе, заряде и поле?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Радиус удвоится
Из равенства |q|vB = mv²/r следует r = mv/(|q|B). При прочих равных радиус пропорционален скорости.
-
У частицы есть составляющая скорости вдоль линий однородного поля и составляющая поперёк них. Электрического поля нет. Какой будет траектория?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Винтовой линией
Продольная составляющая скорости сохраняется. Поперечное движение по окружности вместе с продвижением вдоль поля даёт винтовую линию.
-
В одной точке два источника создают магнитные поля 0,12 Тл вправо и 0,05 Тл влево. Какова суммарная индукция?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 0,07 Тл вправо
Магнитные индукции складываются как векторы. Из большего модуля вычитаем меньший и сохраняем направление большего вектора.
Поле действует и на проводник с током, и на отдельную движущуюся заряженную частицу. В тесте можно выбрать нужную формулу, учесть угол и проверить, как знак заряда влияет на направление силы Лоренца.
Отдельно проследите за скоростью частицы. Если сила в каждый момент направлена поперёк скорости, направление движения может меняться при неизменной кинетической энергии.