8 задач по физике для 11 класса по теме «Явление электромагнитной индукции» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.
Плоская рамка площадью 0,05 м² находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл. Плоскость рамки перпендикулярна линиям магнитной индукции. Определите магнитный поток через рамку.
Дано: S = 0,05 м²; B = 0,4 Тл; α = 0°.
Решение:
Магнитный поток определяется формулой:
Φ = BS cos α.
Так как плоскость рамки перпендикулярна линиям магнитной индукции, нормаль к рамке параллельна магнитному полю, поэтому α = 0°.
Φ = 0,4 · 0,05 · cos 0° = 0,02 Вб.
Ответ: 0,02 Вб.
Магнитный поток через контур за 0,03 с равномерно уменьшился с 0,08 Вб до 0,02 Вб. Определите модуль средней ЭДС индукции, возникающей в контуре.
Дано: Φ₁ = 0,08 Вб; Φ₂ = 0,02 Вб; Δt = 0,03 с; N = 1.
Решение:
По закону электромагнитной индукции Фарадея модуль средней ЭДС индукции равен:
|ε| = |ΔΦ| / Δt.
Изменение магнитного потока:
|ΔΦ| = |0,02 − 0,08| = 0,06 Вб.
Подставим значения:
|ε| = 0,06 / 0,03 = 2 В.
Ответ: 2 В.
Катушка состоит из 200 витков. Магнитный поток через каждый виток равномерно уменьшается от 0,003 Вб до нуля за 0,1 с. Определите модуль средней ЭДС индукции в катушке.
Дано: N = 200; Φ₁ = 0,003 Вб; Φ₂ = 0; Δt = 0,1 с.
Решение:
По закону электромагнитной индукции Фарадея:
|ε| = N · |ΔΦ| / Δt.
Изменение магнитного потока через один виток:
|ΔΦ| = 0,003 − 0 = 0,003 Вб.
Подставим значения:
|ε| = 200 · 0,003 / 0,1 = 6 В.
Ответ: 6 В.
Катушка содержит 100 витков. Магнитный поток через каждый виток равномерно изменяется от 0,002 Вб до нуля за 0,05 с. Катушка подключена к резистору сопротивлением 2 Ом. Определите силу индукционного тока в цепи.
Дано: N = 100; Φ₁ = 0,002 Вб; Φ₂ = 0; Δt = 0,05 с; R = 2 Ом.
Решение:
1. Найдём модуль ЭДС индукции по закону Фарадея:
ε = N · |ΔΦ| / Δt.
ε = 100 · 0,002 / 0,05 = 4 В.
2. По закону Ома для полной цепи с активным сопротивлением:
I = ε / R.
I = 4 / 2 = 2 А.
Ответ: 2 А.
Плоская катушка из 50 витков площадью 0,01 м² находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,2 Тл. Первоначально нормаль к плоскости катушки параллельна линиям магнитной индукции. Затем катушку поворачивают так, что угол между нормалью и линиями магнитной индукции становится равным 60°. Поворот происходит за 0,1 с. Определите модуль средней ЭДС индукции.
Дано: N = 50; S = 0,01 м²; B = 0,2 Тл; α₁ = 0°; α₂ = 60°; Δt = 0,1 с.
Решение:
1. Найдём начальный магнитный поток через один виток:
Φ₁ = BS cos α₁.
Φ₁ = 0,2 · 0,01 · cos 0° = 0,002 Вб.
2. Найдём конечный магнитный поток:
Φ₂ = BS cos α₂.
Φ₂ = 0,2 · 0,01 · cos 60° = 0,001 Вб.
3. По закону Фарадея определим модуль средней ЭДС индукции:
|ε| = N · |Φ₂ − Φ₁| / Δt.
|ε| = 50 · |0,001 − 0,002| / 0,1 = 0,5 В.
Ответ: 0,5 В.
Через катушку с сопротивлением 2 Ом, содержащую 100 витков, проходит индукционный ток. Магнитный поток через каждый виток равномерно изменяется от 0,004 Вб до нуля. Определите электрический заряд, прошедший через поперечное сечение провода катушки за время изменения магнитного потока.
Дано: N = 100; R = 2 Ом; Φ₁ = 0,004 Вб; Φ₂ = 0.
Решение:
1. По закону Фарадея модуль ЭДС индукции:
|ε| = N · |ΔΦ| / Δt.
2. По закону Ома сила индукционного тока:
I = |ε| / R.
3. Электрический заряд определяется формулой:
q = IΔt.
Объединим формулы:
q = (N · |ΔΦ| / Δt) · Δt / R.
Следовательно:
q = N · |ΔΦ| / R.
Подставим значения:
q = 100 · 0,004 / 2 = 0,2 Кл.
Ответ: 0,2 Кл.
Катушка состоит из 500 витков и подключена к источнику измерения ЭДС. Магнитный поток через каждый виток изменяется от 0,006 Вб до −0,002 Вб за 0,2 с. Определите модуль средней ЭДС индукции в катушке.
Дано: N = 500; Φ₁ = 0,006 Вб; Φ₂ = −0,002 Вб; Δt = 0,2 с.
Решение:
По закону электромагнитной индукции Фарадея:
|ε| = N · |ΔΦ| / Δt.
Найдём изменение магнитного потока:
|ΔΦ| = |Φ₂ − Φ₁|.
|ΔΦ| = |−0,002 − 0,006| = 0,008 Вб.
Подставим значения:
|ε| = 500 · 0,008 / 0,2 = 20 В.
Ответ: 20 В.
Катушка с сопротивлением 8 Ом содержит 400 витков. Она имеет форму плоского круга радиусом 5 см. Катушка находится в однородном магнитном поле, направленном перпендикулярно её плоскости. За 0,2 с магнитная индукция равномерно увеличивается от 0,05 Тл до 0,25 Тл. Определите силу индукционного тока в катушке. Ответ округлите до сотых.
Дано: N = 400; R = 8 Ом; r = 5 см = 0,05 м; B₁ = 0,05 Тл; B₂ = 0,25 Тл; Δt = 0,2 с.
Решение:
1. Найдём площадь одного витка катушки:
S = πr².
S = 3,14 · 0,05² = 0,00785 м².
2. Найдём изменение магнитной индукции:
ΔB = B₂ − B₁ = 0,25 − 0,05 = 0,2 Тл.
Поскольку поле перпендикулярно плоскости катушки, магнитный поток через один виток равен Φ = BS.
Следовательно, изменение магнитного потока:
|ΔΦ| = S · ΔB.
|ΔΦ| = 0,00785 · 0,2 = 0,00157 Вб.
3. Найдём модуль ЭДС индукции по закону Фарадея:
ε = N · |ΔΦ| / Δt.
ε = 400 · 0,00157 / 0,2 = 3,14 В.
4. По закону Ома определим силу индукционного тока:
I = ε / R.
I = 3,14 / 8 = 0,3925 А.
Округляем до сотых: I ≈ 0,39 А.
Ответ: 0,39 А.