Тест по физике Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы для 11 класса

27.10.2018 Главная › Физика › 11 класс

Тест по физике Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы для 11 класса с ответами. Тест включает в себя 2 варианта. В каждом варианте по 5 заданий.

1 вариант

1. В какую сторону отклоняется про­тон под действием магнитного поля (рис. 29)?

А. Влево
Б. Вправо
В. Вверх

2. По какой траектории движется протон, вылетевший в магнитное поле под углом 30° к вектору магнитной ин­дукции?

А. По прямой линии
Б. По окружности
В. По винтовой линии

3. В магнитном поле с индукцией 2 Тл движется элект­рон со скоростью 106 м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Чему равен мо­дуль силы, действующей на электрон со стороны магнитного поля?

А. 6,4 ⋅ 1012 Н
Б. 3,2 ⋅ 10-13 Н
В. 6,4 ⋅ 10-24 Н

4.

В магнитном поле протон движется по часовой стрел­ке. Что произойдет, если протон заменить на электрон?

А. Радиус вращения уменьшится. Вращение будет происходить по часовой стрелке
Б. Радиус вращения увеличится. Вращение будет про­исходить против часовой стрелки
В. Радиус вращения уменьшится. Вращение будет происходить против часовой стрелки

5. Как изменится сила Лоренца, действующая на элект­рический заряд со стороны магнитного поля, при увели­чении скорости заряда в 2 раза и увеличении индукции магнитного поля в 2 раза? (Скорость заряда перпендикулярна вектору индукции магнитного поля.)

А. Уменьшится в 4 раза
Б. Увеличится в 4 раза
В. Не изменится

2 вариант

1.

В какую сторону отклоняется элект­рон под действием магнитного поля (рис. 30)?

А. Влево
Б. Вправо
В. Вверх

2. По какой траектории движется электрон, вылетевший в магнитное по­ле под углом 60° к вектору магнитной индукции?

А. По винтовой линии
Б. По окружности
В. По прямой линии

3. В магнитном поле с индукцией 4 Тл движется элект­рон со скоростью 107 м/с, направленной перпендикуляр­но линиям индукции магнитного поля. Чему равен мо­дуль силы, действующей на электрон со стороны магнитного поля?

А. 0,4 ⋅ 10-12 Н
Б. 6,4 ⋅ 10

-12 Н
В. 6,4 ⋅ 10-26 Н

4. В магнитном поле электрон движется по часовой стрел­ке. Что произойдет, если электрон заменить на протон?

А. Радиус вращения уменьшится. Вращение будет происходить по часовой стрелке.
Б. Радиус вращения увеличится. Вращение будет про­исходить против часовой стрелки.
В. Радиус вращения уменьшится. Вращение будет происходить против часовой стрелки.

5. Как изменится сила Лоренца, действующая на протон со стороны магнитного поля, при уменьшении скорости заряда в 4 раза и увеличении индукции магнитного поля в 2 раза? (Скорость заряда перпендикулярна вектору ин­дукции магнитного поля.

)

А. Увеличится в 2 раза
Б. Уменьшится в 4 раза
В. Уменьшится в 2 раза

Ответы на тест по физике Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы для 11 класса
1 вариант
1-А
2-В
3-Б
4-В
5-Б
2 вариант
1-А
2-А
3-Б
4-Б
5-В

PDF-версия
Тест Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы для 11 класса
(152 Кб, pdf)

Опубликовано: 27.10.2018 Обновлено: 27.10.2018

Магнитное поле — определение, виды

Покажем, как применять знание физики в жизни

Начать учиться

Северный полюс и южный полюс на самом деле не совсем северный и южный, а вовсе наоборот. Звучит, как странная фантазия сумасшедшего физика, но это имеет место быть. Разбираемся с полюсами в этой статье.

Магнитное поле

Люди только и делают, что говорят про какие-то магнитные бури, привозят магнитики на холодильник, ходят в походы с компасом, который показывает, где север, а где юг.

В основе всего этого лежит магнитное поле.

Магнитное поле — это особый вид материи, который существует вокруг магнитов или движущихся зарядов.

У нее есть несколько условий для существования:

  • магнитное поле существует независимо от наших знаний о нем;
  • порождается только движущимся электрическим зарядом
    ;
  • обнаружить магнитное поле можно по действию на движущийся электрический заряд (или проводник с током) с некоторой силой;
  • магнитное поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.

Магнитное поле создается только движущимся электрическим зарядом? А как же магниты?

Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов.

Электроны могут вращаться по разным орбитам. На каждой орбите может находиться по два электрона, которые вращаются в разных направлениях.

Но у некоторых веществ не все электроны парные, и несколько электронов крутятся в одном и том же направлении, такие вещества называются ферромагнетиками. А поскольку электрон — заряженная частица, вращающиеся вокруг атома в одну и ту же сторону электроны создают магнитное поле. Получается миниатюрный электромагнит.

Если атомы вещества расположены в произвольном порядке, поля этих крошечных магнитиков компенсируют друг друга. Но если эти магнитные поля направить в одну и ту же сторону, то они сложатся — и получится магнит.

У любого магнита есть два полюса — северный и южный.

Любое магнитное поле описывается магнитными линиями, которые выходят из северного поля и приходят в южный. Эти линии всегда замкнуты, даже если у них бесконечная длина. Вот так это выглядит:



Как запомнить, что выходят магнитные линии из северного полюса, а приходят в южный?

Все просто — на севере жить никто не хочет. Многие люди переезжают туда, где теплее, зимуют в теплых краях, в общем — стремятся на юг. Магнитные линии тоже.

Северный полюс обозначается латинской буквой N (от английского слова North). А южный — буквой S (от английского слова South).

Важный нюанс

Мы привыкли к тому, что на географическом севере находится северный магнитный полюс и на него указывает синяя стрелка компаса. Однако это не совсем так.

Из физики магнетизма нам известно, что силовые линии магнитного поля входят в южный полюс магнита, а выходят из северного. Если вы посмотрите на картину силовых линий магнитного поля Земли, то увидите, что они входят в Землю в районе северного географического полюса у канадских берегов Северного Ледовитого океана, а выходят в районе южного географического полюса в Антарктиде. Значит, с точки зрения физики у Земли на севере расположен южный магнитный полюс, а на юге — северный. Такие полюсы называются «истинными».

Однако, вопреки законам физики, люди договорились, что для простоты будут называть тот магнитный полюс, который находится на севере, северным, а тот магнитный полюс, что на юге, — южным. Такие магнитные полюсы Земли называются «мнимыми».

Узнай, какие профессии будущего тебе подойдут

Пройди тест — и мы покажем, кем ты можешь стать, а ещё пришлём подробный гайд, как реализовать себя уже сейчас

Опыт Эрстеда

Самое главное экспериментальное доказательство того, что магнитное поле возникает из-за движения зарядов — это опыт Эрстеда. В1820 году Эр­стед опыт­ным пу­тём свя­зал элек­три­че­ст­во и маг­не­тизм с по­мо­щью экс­пе­ри­мен­та с от­кло­не­ни­ем стрел­ки ком­па­са.

Это явление использовали, когда создавали первые ам­пер­мет­ры, так как от­кло­не­ние стрел­ки про­пор­цио­наль­но ве­ли­чи­не то­ка. Оно ле­жит в ос­но­ве лю­бо­го элек­тро­маг­ни­та.

Курсы подготовки к ОГЭ по физике помогут снять стресс перед экзаменом и получить высокий балл.

 

Карина Хачатурян

К предыдущей статье

119.4K

Электромагнитные волны

К следующей статье

142.9K

Коэффициент полезного действия (КПД)

Получите индивидуальный план обучения физике на бесплатном вводном уроке

На вводном уроке с методистом

  1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

  2. Расскажем, как проходят занятия

  3. Подберём курс

домашнее задание и упражнения — Задача об отклонении электронов под действием магнитного и электрического полей

спросил

6 лет, 8 месяцев назад

Изменено 6 лет назад

Просмотрено 2к раз

$\begingroup$

Пучок электронов проходит сначала через магнитное поле, а затем через электрическое поле так, что пучок остается неотклоненным.

Как можно расположить два поля?

Мой подход Удерживая магниты в той же плоскости, что и бумага, луч отклонится наружу перпендикулярно плоскости бумаги, если магнитное поле направлено в плоскости бумаги вниз.

Теперь луч может проходить через электрическое поле, действующее в направлении, перпендикулярном плоскости бумаги наружу, так что положительная пластина остается под бумагой, а отрицательная пластина остается над ней, что вызывает отклонение внутрь плоскости бумаги.

Верен ли мой подход/решение?


Возможны ли другие возможные комбинации или подходы?


  • домашние задания и упражнения
  • электромагнетизм
  • электричество
  • электроны
$\endgroup$

$\begingroup$

Точная геометрия предлагаемого решения неясна. Однако простой факт заключается в том, что электрическое и магнитное поля должны быть перпендикулярны друг другу и скорости электронного луча для достижения желаемого нулевого отклонения.

Эта диаграмма иллюстрирует силы, действующие магнитным полем на пучок заряженных частиц, используя правую руку для создания набора ортогональных осей:

[]

К сожалению, диаграмма предназначена для пучка из положительных зарядов . Чтобы применить этот метод к пучку электронов , просто используйте левую или правую руку и не забудьте изменить направление магнитного поля

В любом случае ясно, что боковое магнитное поле, правильно, создаст направленную вверх силу на пучок электронов. Так что вам понадобится направленное вверх электрическое поле (действующее на электроны, помните), чтобы оказывать на электроны противоположную и равную направленную вниз силу.

Также уместно упомянуть, что сила магнитного поля зависит от скорости электронов, а сила электрического поля — нет. Таким образом, условие нулевого отклонения пучка электронов будет служить для сортировки электронов по скорости.

$\endgroup$

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

электромагнетизм — Электрон отклоняется движущимся магнитом

спросил

Изменено 6 лет, 10 месяцев назад

Просмотрено 231 раз

$\begingroup$

Мой первоначальный вопрос был слишком длинным, поэтому я редактирую его до гораздо меньшей версии:

Сила Лоренца для электрона, движущегося через однородное магнитное поле без электрического поля, равна $F=q*v*B$ .

Является ли $v$ просто скоростью электрона или скоростью электрона относительно магнитного поля. Мне кажется очевидным, что это не может быть «просто скорость», потому что она может меняться для разных инерциальных систем отсчета. Это означало бы, что разные наблюдатели увидят разные ускорения электрона. По-видимому, это приводит к противоречию, что вы можете заставить электрон как удариться о стену, так и не удариться о стену, в зависимости от того, в какой инерциальной системе вы находитесь.

Рассмотрим следующий эксперимент:

У нас есть космический корабль с электроном, парящим между двумя магнитами, и вся система дрейфует в космосе с постоянной скоростью. Будет ли действовать сила на электрон или силы не будет, потому что нет разницы в скорости между магнитами и электроном?

  • электромагнетизм
  • магнитные поля
  • электроны
$\endgroup$

$\begingroup$

Вы уловили некоторые из соображений, которые привели Эйнштейна к его статье 1905 года «Elektrodynamik bewegter Körper».

В форме закона силы Лоренца, который вы утверждаете, сила — это скорость электрона относительно вашей нынешней системы отсчета. Магнитное поле $B$ также измеряется в вашей нынешней системе отсчета. Вы правы, беспокоясь о том, что все может быть несовместимо между системами отсчета, и это беспокойство является причиной того, что мы должны думать не только о магнитном и электрическом полях, но и о полном тензоре Фарадея. 9\nu$$

, где $F$ – четвертая сила, $\mathscr{F}$ – тензор Фарадея и $v$ – четвертая скорость. $\mathscr{F}$ преобразуется как смешанный тензор ранга 2, смешивающий электрические и магнитные поля, при переходе между кадрами. $v$ естественным образом преобразуется в четырехмерный вектор, как и четверная сила $F$. Эти преобразования действуют вместе, чтобы сделать поведение электрона согласованным для всех наблюдателей.

Итак, в вашем космическом корабле электрон, стационарный относительно рамы корабля, не испытывает силы магнитов, которые неподвижны относительно той же рамы.

Теперь давайте побудем наблюдателем, наблюдающим за проплывающим мимо кораблем. Электрон движется и видит магнитное поле от магнитов. Но теперь $\mathscr{F}$ преобразуется так, что влияние магнитного поля точно компенсируется компонентой электрического поля тензора Фарадея. Таким образом, мы по-прежнему заключаем, что электрон катится по инерции, демонстрируя такое же движение по инерции, как и космический корабль.

$\endgroup$

0

$\begingroup$

Меня это интересует потому, что независимо от того, как быстро магнит вращается вокруг своей оси, нет разницы в силе или направлении магнитного поля во всех точках пространства

Точно. Ваше утверждение о том, что скорость электрона зависит от скорости магнита, верно. Однако вращающийся магнит — это всего лишь вращающийся магнит. Существует симметрия и никакая часть магнитного поля не меняется, поэтому, как бы быстро вы ни вращали магнит, электрон все равно будет реагировать. Взгляните, например, на магнитный диполь. В уравнениях отсутствует угловая скорость вращения диполя, поскольку он симметричен.

Однако, если вы возьмете деформированный магнит, это на самом деле приведет к тому, что сила магнита будет разной в разных точках пространства просто потому, что силовые линии магнитного поля будут зависеть от времени. Гипотетически можно сказать, что ориентации доменов в стержневом магните не идеально симметричны, а реальный стержневой магнит такими свойствами не обладает. В этом случае да, электрон реагировал бы по-другому, но на самом деле с незаметной силой.

$\endgroup$

8

$\begingroup$

Предполагается, что поле фиксировано в определенной области пространства. Тогда $v$ указывает скорость заряженной частицы, движущейся равномерно относительно инерциальной системы магнита. Тогда сила определяется как

$$\vec{F}=q\vec{v}\times\vec{B}$$

Это действительно для точечного заряда. Теперь предположим, что человек $A$ движется на железнодорожной тележке. В руке у него магнит. Тележка движется с постоянной скоростью (скорость считается обычной, т. е. $v<

Теперь рассмотрим заряженную частицу, закрепленную на тележке.