Тема . №25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)
.05 Магнитное поле
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25 электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#37588

По прямому горизонтальному проводнику длиной 1 м с площадью поперечного сечения        −5 2
1,25⋅10  м  , подвешенному с помощью двух одинаковых невесомых пружинок жёсткостью 100 Н/м, течёт ток I = 10  А (см. рис.).

PIC

Какой угол α  составляют оси пружинок с вертикалью после включения вертикального магнитного поля с индукцией B = 0,1  Тл, если абсолютное удлинение каждой из пружинок при этом составляет 7,07⋅10−3  м? (Плотность материала проводника 8 ⋅103 кг/м3  )

Показать ответ и решение

Сделаем рисунок с изображением сил, действующих на проводник:

PIC

Запишем второй закон Ньютона:

⃗FA + m⃗g+ ⃗Fупр+ ⃗Fупр = m⃗a,

где FA  – сила Ампера (её направление определили по правилу левой руки), m  – масса проводника, Fупр  – сила упругости(их две, так как пружины две), a  – ускорение тела.
Спроецируем второй закон Ньютона на оси x  и y  , с учётом покоя тела (a = 0  ).

2Fупрcosα= mg

2Fупрsin α= FA

Сила упругости равна

Fупр = kΔl,

где k  – жесткость пружины, Δl  – удлинение.
Сила Ампера равна

FA = IBL,

где L  – длина проводника.
Масса проводника равна m = ρLS  , где ρ  – плотность материала. Тогда

2kΔl cosα = ρLSg

2kΔlsin α= IBL

Отсюда

tgα = IB- = ----3----310-А-⋅0,1−Тл5-2--------= 1
     ρSg   8⋅10 кг/м ⋅1,25⋅10  м ⋅10 Н/кг

То есть угол      ∘
α= 45

Ответ:
Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: записан второй закон Ньютона в векторной форме и в проекции на выбранные координатные оси, определено направление силы Ампера, записана формула силы Ампера, записана формула силы упругости )

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в КИМы)

III) Проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями).

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Верно записаны все положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеются один или несколько из следующих недостатков:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме или отсутствуют.

И (ИЛИ)

При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).

И (ИЛИ)

При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.

И (ИЛИ)

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы измерений)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Записаны только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

ИЛИ

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решении задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

ИЛИ

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!