Тест по физике 11 класс: магнитное поле и его характеристики

Что нужно знать

Магнитное поле — это особая форма материи, которая существует вокруг движущихся электрических зарядов, проводников с током и постоянных магнитов и действует на другие магниты и проводники с током. Основной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция B, которая показывает силовое действие поля и измеряется в теслах (Тл). Магнитное поле изображают с помощью магнитных линий: вне магнита они направлены от северного полюса к южному, не пересекаются и образуют замкнутые линии. Направление магнитного поля в данной точке определяют по направлению северного полюса магнитной стрелки. Вокруг прямого проводника с током магнитные линии имеют форму концентрических окружностей, а их направление определяют по правилу правой руки (правилу буравчика). На проводник с током, помещённый в магнитное поле, действует сила Ампера: F = B * I * l * sin(α), где F — сила (Н), B — магнитная индукция (Тл), I — сила тока (А), l — длина проводника (м), α — угол между направлением тока и магнитной индукцией; при перпендикулярном расположении F = B * I * l. На движущийся электрический заряд в магнитном поле действует сила Лоренца, которая при перпендикулярном движении заряда относительно поля определяется формулой F = |q| * v * B, где q — заряд (Кл), v — скорость (м/с), B — магнитная индукция (Тл). Например, магнитное поле постоянного магнита позволяет магнитному компасу указывать направление на север. Типичная ошибка учеников — считать, что магнитные линии пересекаются или что магнитное поле действует с силой Ампера на неподвижный заряд.

Тест: 12 вопросов

Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.

  1. 1. Что называют магнитным полем?

    • Пространство, в котором действуют только силы электрического притяжения неподвижных зарядов
    • Особую форму материи, посредством которой взаимодействуют движущиеся электрические заряды, токи и магниты
    • Область пространства, в которой отсутствуют электрические и магнитные взаимодействия
    • Физическое тело, состоящее из намагниченных частиц
    Магнитное поле создаётся движущимися электрическими зарядами, электрическими токами и постоянными магнитами. Оно оказывает силовое действие на движущиеся заряды и проводники с током.
  2. 2. Какая физическая величина является основной силовой характеристикой магнитного поля и в каких единицах СИ она измеряется?

    • Сила тока, ампер (А)
    • Магнитный поток, вебер (Вб)
    • Магнитная индукция, тесла (Тл)
    • Напряжённость электрического поля, вольт на метр (В/м)
    Магнитная индукция B характеризует силовое действие магнитного поля. Единица её измерения в СИ — тесла.
  3. 3. Как направлены магнитные линии вне постоянного полосового магнита?

    • Перпендикулярно поверхности магнита во всех точках
    • От центра магнита к обоим полюсам
    • От южного полюса к северному
    • От северного полюса к южному
    Вне постоянного магнита магнитные линии выходят из северного полюса и входят в южный. Внутри магнита они направлены обратно, образуя замкнутые линии.
  4. 4. Какое утверждение о магнитных линиях является правильным?

    • Магнитные линии не пересекаются и образуют замкнутые кривые
    • Магнитные линии пересекаются в точках максимальной индукции
    • Магнитные линии всегда являются прямыми и параллельными
    • Магнитные линии начинаются на северном полюсе и нигде не заканчиваются
    В каждой точке магнитного поля существует только одно направление магнитной индукции, поэтому линии не могут пересекаться. Магнитное поле является вихревым, а его линии замкнуты.
  5. 5. Как определить направление магнитных линий вокруг прямого проводника с током?

    • По правилу сложения скоростей
    • По правилу правой руки (правилу буравчика)
    • По правилу левой руки
    • По закону сохранения электрического заряда
    Если большой палец правой руки направить по току, то согнутые пальцы покажут направление магнитных линий вокруг проводника.
  6. 6. При каком расположении прямого проводника с током относительно линий магнитной индукции сила Ампера максимальна?

    • Когда проводник расположен параллельно линиям магнитной индукции
    • Когда проводник не находится в магнитном поле
    • Когда проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции
    • Когда проводник расположен под углом 30° к линиям магнитной индукции
    Сила Ампера определяется формулой F = B * I * l * sin(α). Она максимальна при α = 90°, поскольку sin(90°) = 1.
  7. 7. Какое утверждение правильно описывает действие магнитного поля на электрический заряд?

    • Магнитное поле действует на электрический заряд только при отсутствии электрического поля
    • На любой неподвижный электрический заряд магнитное поле действует силой Лоренца
    • Магнитное поле действует на заряд только при его движении вдоль линий индукции
    • На неподвижный электрический заряд магнитное поле не действует силой Лоренца
    Магнитная составляющая силы Лоренца зависит от скорости заряда: F = |q| * v * B * sin(α). При v = 0 сила равна нулю.
  8. 8. Почему магнитная стрелка компаса поворачивается рядом с проводником, по которому течёт электрический ток?

    • Электрический ток создаёт вокруг проводника магнитное поле, взаимодействующее со стрелкой
    • Проводник нагревается и передаёт тепло магнитной стрелке
    • Магнитная стрелка превращает электрический ток в механическое движение проводника
    • Электрический ток создаёт только электрическое поле, которое притягивает стрелку
    Магнитное поле электрического тока воздействует на магнитную стрелку и вызывает её поворот. Это явление демонстрирует связь электрических и магнитных явлений.
  9. 9. В однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл находится прямой проводник длиной 0,4 м. Сила тока равна 3 А. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Чему равна сила Ампера?

    • 1,2 Н
    • 0,6 Н
    • 6 Н
    • 0,15 Н
    Используем формулу F = B * I * l * sin(α). Подставляем значения: F = 0,5 * 3 * 0,4 * 1 = 0,6 Н.
  10. 10. На прямой проводник длиной 0,2 м, расположенный перпендикулярно магнитному полю с индукцией 0,4 Тл, действует сила Ампера 0,16 Н. Чему равна сила тока в проводнике?

    • 0,5 А
    • 8 А
    • 2 А
    • 4 А
    Из формулы F = B * I * l получаем I = F / (B * l). Подставляем: I = 0,16 / (0,4 * 0,2) = 2 А.
  11. 11. Электрический заряд величиной 2 * 10^-6 Кл движется со скоростью 3 * 10^4 м/с перпендикулярно магнитному полю с индукцией 0,5 Тл. Чему равна сила Лоренца?

    • 0,003 Н
    • 0,3 Н
    • 3 Н
    • 0,03 Н
    Используем формулу F = |q| * v * B. F = 2 * 10^-6 * 3 * 10^4 * 0,5 = 0,03 Н.
  12. 12. На проводник длиной 0,5 м, по которому течёт ток 4 А, действует сила Ампера 1 Н. Проводник расположен перпендикулярно магнитному полю. Чему равна магнитная индукция поля?

    • 0,5 Тл
    • 1 Тл
    • 0,25 Тл
    • 2 Тл
    Из формулы F = B * I * l получаем B = F / (I * l). Подставляем: B = 1 / (4 * 0,5) = 0,5 Тл.