Екатеринбург

Магнитное поле в вакууме

Вопросы для программированного контроля по физике

для студентов всех форм обучения всех специальностей

Екатеринбург

УДК 530(075.8)

Составитель М.Г. Валишев

Научный редактор доц. канд. физ.-мат. наук Волков А.Г.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ: Вопросы для программированного контроля по физике/ Валишев М.Г., Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003, 43 с.

Приведены варианты вопросов для программированного контроля знаний при изучении темы «Магнитное поле в вакууме».

Вопросы соответствуют действующей рабочей программе по физике, могут быть использованы для студентов всех форм обучения всех специальностей.

Подготовлено кафедрой физики.

Рукопись редактирована и подготовлена к изданию

с помощью электронных настольных издательских систем

в Региональном Центре Новых Информационных Технологий УГТУ-УПИ

Подписано в печать	20.11.2003	Формат 60х84х1/16
Бумага типографская	Плоская печать	Усл.п.л. 1,0
Уч.-изд.л. 0.77	Тираж 100	Цена «С»

Ó ГОУ ВПО Уральский государственный

технический университет - УПИ, 2003

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

Вопросы для программированного контроля по физике, 2003

1.1. Два отрицательных точечных заряда q₁ и q₂ движутся параллельно друг другу со скоростями и , причем . Укажите сумму номеров вопросов на которые вы ответите «нет».

1. Направлена ли магнитная сила, действующая на заряд q₂ со стороны заряда q₁, вниз?

q₁

q₂

2. Изменится ли направление магнитной силы, действующей на заряд заряда q₂, если заряд q₁ будет положительным?

4. Можно ли выбрать такую систему отсчета, в которой силы взаимодействия между зарядами были бы только электрическими?

8. Можно ли выбрать такую систему отсчета, в которой силы взаимодействия были бы только магнитными?

А

q

1.2.

Точечный положительный заряд q движется в горизонтальной плоскости со скорость (см. рисунок). В этой же плоскости расположена точка А.

Запишите формулу для индукции магнитного поля, созданного этим зарядом в точке А, и определите направление . Укажите номер этого направления.

r

r

r

I

I

A

1.3.

Магнитное поле создано двумя бесконечными длинными параллельными прямыми проводниками, по которым текут одинаковые по модулю токи. На рисунке в точке А указан вектор индукции результирующего магнитного поля. Как направлены токи в проводниках? Укажите номер правильного ответа.

1. ¤ ¤. 2. ¤ Ä. 3. Ä Ä. 4. Ä ¤.

R

O

1.4.

I

Пользуясь выражениями для модуля вектора индукции , создаваемой прямолинейным и круговыми токами, выведите формулу для индуктивности магнитного поля в точке О, если проводник с током изогнут так, как показано на рисунке. Укажите номер формулы, совпавшей с вашей.

1. . 2. .

3. .

I₁

I₂

I₃

I₄

L

1.5.

На рисунке изображен контур обхода L в вакууме и указаны направления токов I₁, I₂, I₃, I₄. Чему равна циркуляция вектора магнитного поля этих токов по контуру L?

Укажите номер правильного ответа.

1. m₀(2 I ₁ - I ₂ + I ₃). 3. m₀(- 2 I ₁ - I ₂ - I ₃).

2. m₀(I ₁ - I ₂ + I ₃). 4. m₀(- I ₁ + I ₂ - I ₃ + I ₄).

R

r

1.6.

По бесконечно длинному прямому проводнику радиуса R (см. рисунок) течет постоянный ток. Плотность тока во всех точках сечения проводника одинакова. Используя теорему о циркуляции вектора магнитной индукции , выведите формулы, выражающие зависимость В от r, где r – расстояние от оси провода. Магнитную проницаемость всюду считать равной единице. Укажите номер графика, изображающего эту зависимость.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

Вопросы для программированного контроля по физике, 2003

q₁

q₂

2.1. Два положительных точечных заряда q ₁ и q ₂ движутся параллельно друг другу с одинаковыми нерелятивистскими скоростями. Укажите сумму номеров вопросов, на которые вы ответите «да».

1. Направлена ли магнитная сила, действующая на заряд q ₁ со стороны заряда q ₂, в противоположные стороны?

2. Можно ли выбрать такую систему отсчета, в которой силы взаимодействия между зарядами были бы только магнитными?

4. Изменится ли направление магнитной силы, действующей на заряд заряда q₁, если заряд q₁ и q₂ будут отрицательными?

8. Верно ли, что магнитные силы взаимодействия между зарядами q₁ и q₂ значительно меньше электрических?

А

2.2. Элемент тока и точка А лежат в одной и той же горизонтальной плоскости (см. рисунок). Запишите выражение для индукции , создаваемой этим элементом тока в точке А, и определите направление . Укажите номер этого направления.

2.3. В каком направлении в точке А может быть направлен вектор индукции магнитного поля, созданного токами I ₁ и I ₂, текущими по круговому контуру и бесконечно длинному прямому проводнику (см. рисунок)? Укажите номер этого направления. Если вектор не располагается в плоскости чертежа, поставьте в ответе цифру 9.

2.4. Выведите формулу для модуля индукции результирующего магнитного поля, созданного двумя параллельными прямыми бесконечно длинными проводниками, по которым текут одинаковые по модулю токи, в точке 0 (см. рисунок). Точка 0 лежит в плоскости чертежа посередине между проводниками; направления токов показаны на рисунке. Укажите номер формулы, совпавшей с вашей.

1. В =0. 2. .

3. . 4. .

2.5. Рассчитайте чему равна в СИ циркуляция вектора по контуру обход а L в вакууме (см. рисунок), если
I ₁=1 А, I ₂=2 А, I ₃=3 А, I ₄=5 А,. Укажите номер правильного ответа.

1. -4p×10^-7 Тл×м. 2. -16p×10^-7 Тл×м.

3. 4p×10^-7 Тл×м. 4. 16p×10^-7 Тл×м.

2.6. Магнитное поле созданное двумя коаксиальными бесконечно длинными соленоидами радиусами R ₁ и R ₂, по которым текут одинаковые по модулю токи (I ₁= I ₂). Число витков на единицу длины одинаково для обоих соленоидов. Пользуясь теоремой о циркуляции вектора , получите выражения для индукции магнитного поля длинного соленоида. Затем, воспользовавшись принципом суперпозиции полей, постройте график зависимости модуля индукции результирующего магнитного поля от расстояния r до оси соленоидов. Какой цифрой обозначен этот график на рисунке?

R ₁

R ₂

r

B

1.

R ₁

R ₂

r

B

2.

R ₁

R ₂

r

B

3.

R ₁

R ₂

r

B

4.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

Вопросы для программированного контроля по физике 2003

3.1. Два точечных противоположных по знаку заряда q₁ и q₂ движутся с нерелятивистскими скоростями и , причем . Укажите сумму номеров вопросов, на которые Вы ответите "нет".

1. Направлена ли магнитная сила, действующая на заряд q₂ со стороны заряда q₁, вверх?

2. Верно ли, что магнитная и электрическая силы, действующие на заряд q₁, одного порядка?

4. Можно ли выбрать такую систему отсчета, в которой силы взаимодействия между зарядами были бы только магнитными?

8. Изменится ли направление магнитной силы, действующей на заряд q₂, если направление скорости его движения сменить на противоположное?

3.2. Точечный заряд q движется в горизонтальной плоскости со скоростью (см, рисунок). В этой же плоскости расположена точка А. Запишите формулу для индукции магнитного поля, созданного этим зарядом в точке А, и, учитывая заданные направления и , определите знак заряда q. Укажите номер правильного ответа.

1. Положительный. 2. Отрицательный.

3.3. На рисунке изображены линии индукции магнитного поля, созданного двумя прямыми параллельными бесконечно длинными проводниками с токами. Как направлены токи в проводниках?

1. ¤ Ä. 2. ¤ ¤. 3. Ä ¤.4. Ä Ä.

R

I ₁

2R

3.4. Выведите формулу для модуля индукции результирующего магнитного поля, созданного токами I ₁ и I ₂, текущими по прямому бесконечно длинному проводнику и круговому контуру радиуса R, в точке 0 (см. рисунок). Круговой контур и точка 0 лежат в плоскости чертежа; направление токов указано на рисунке, причем I ₁=2p I ₂. Укажите номер формулы, совпавшей с вашей.

1. В =0. 2.

3. 4.

3.5. В каком случае циркуляция вектора индукции магнитного поля по контуру L минимальна? Подтвердите Ваш выбор расчетом.

I

R

r

I

3.6. Магнитное поле создано одинаковыми по силе токами, текущими по бесконечно длинному линейному проводнику и по бесконечно длинной цилиндрической поверхности радиуса R (см. рисунок). Используя теорему о циркуляции вектора магнитной индукции , выведи формулы, выражающие зависимость В от r, где r – расстояние от оси цилиндра. Магнитную проницаемость всюду считать равной единице. Укажите номер графика, изображающего эту зависимость.

В

r

R

В

r

R

В

r

R

В

r

R

1.

2.

3.

4.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

Вопросы для программированного контроля по физике 2003

4.1. Два положительных точечных заряда q ₁ и q ₂ движутся параллельно друг другу с одинаковыми нерелятивистскими скоростями. Укажите сумму номеров вопросов, на которые Вы ответите «да».

1. Верно ли, что магнитная и электрическая силы, действующие на заряд q ₁ со стороны заряда q ₂, одного порядка?

2. Изменится ли направление магнитной силы, действующей на заряд q ₁, если заряд q ₂ будет отрицательным?

4. Можно ли выбрать такую систему отсчета, в которой силы взаимодействия между зарядами были бы только электрическими?

8. Изменится ли направление электрический силы, действующей на заряд q ₁, если направление его движения изменить на противоположное?

4.2. На рисунке в точке С изображен вектор индукции магнитного поля, созданного элементом тока , находящегося в точке А. Запишите формулу для . Как должен быть направлен элемент тока ? Какой цифрой на рисунке обозначено это направление?

4.3. В каком направлении в точке А может быть направлен вектор индукции результирующего магнитного поля, созданного токами I ₁ и I ₂, текущими по двум взаимно перпендикулярным круговым контурам с общим центром 0 (плоскости контуров перпендикулярны к плоскости чертежа, см. рисунок)? Укажите номер этого направления. Если вектор не располагается в плоскости чертежа, укажите в ответе цифру 9.

4.4. Пользуясь выражениями для индукции В, создаваемой прямолинейным и круговым токами, выведите формулу для индукции магнитного поля в точке 0, если проводник изогнут так, как показано на рисунке. Угол между первой и третьей частями проводника равен 90⁰. Укажите номер формулы, совпавшей с вашей.

1. 2.

3. 4. .

4.5. В каком случае циркуляция вектора индукции магнитного поля по контуру Г равна нулю? Укажите его номер. Подтвердите Ваш выбор расчетом.

4.6. Магнитное поле создано токами I ₁ и I ₂, текущими по бесконечному длинному прямому проводнику и тороиду с центром в точке 0 (см. рисунок). Пользуясь теоремой о циркуляции вектора , получите выражения для индукции магнитного поля бесконечного длинного прямого проводника с током и тороида. Затем на основе принципа суперпозиции постройте график зависимости модуля индукции результирующего магнитного поля от координаты r вдоль оси 0 r. Какой цифрой обозначен этот график на рисунке?

R₁

R₂

r

B

1.

R₁

R₂

r

B

2.

R₁

R₂

r

B

3.

R₁

R₂

r

B

4.

Дата добавления: 2015-08-02