Une particule chargée de masse m est un porteur. Solutions aux problèmes d'examen

Option 1

A1. Qu'est-ce qui explique l'interaction de deux conducteurs parallèles avec un courant continu ?

1. interaction des charges électriques ;
2. l'action du champ électrique d'un conducteur avec courant sur le courant dans un autre conducteur ;
3. l'effet du champ magnétique d'un conducteur sur le courant dans un autre conducteur.

A2. Quelle particule est affectée par le champ magnétique ?

1. sur un déménagement chargé ;
2. sur un déménagement non chargé ;
3. à un chargé au repos;
4. à un non chargé au repos.

A4. Un conducteur droit de 10 cm de long est placé dans un champ magnétique uniforme avec une induction de 4 T et est situé à un angle de 30 0 au vecteur d'induction magnétique. Quelle est la force agissant sur le conducteur du côté du champ magnétique, si l'intensité du courant dans le conducteur est de 3 A ?

1. 1,2 N; 2) 0,6N; 3) 2,4N.

A6. L'induction électromagnétique est :

1. un phénomène caractérisant l'effet d'un champ magnétique sur une charge en mouvement ;
2. le phénomène d'apparition d'un courant électrique dans un circuit fermé lorsque le flux magnétique change ;
3. phénomène qui caractérise l'effet d'un champ magnétique sur un conducteur porteur de courant.

A7. Les enfants se balancent sur des balançoires. De quel type d'oscillation s'agit-il ?

1. libre 2. forcé 3. auto-oscillations

A8. Un corps de masse m sur un fil de longueur l oscille avec une période T. Quelle sera la période d'oscillation d'un corps de masse m/2 sur un fil de longueur l/2 ?

1. ½ T 2. T 3. 4T 4. ¼ T

A9. La vitesse du son dans l'eau est de 1470m/s. Quelle est la longueur d'une onde sonore avec une période d'oscillation de 0,01 s ?

1. 147 km 2. 1,47 cm 3. 14,7 m 4. 0,147 m

A10 . Comment appelle-t-on le nombre d'oscillations en 2πs ?

1ère fréquence 2ème période 3ème phase 4ème cycle fréquence

A11. Le garçon a entendu un écho 10 secondes après le coup de canon. La vitesse du son dans l'air est de 340 m/s. À quelle distance se trouve l'obstacle du garçon ?

A12. Déterminer la période gratuite oscillations électromagnétiques, si le circuit oscillant contient une bobine avec une inductance de 1 μH et un condensateur avec une capacité de 36pF.

1. 40ns 2. 3*10 -18 s 3. 3,768*10 -8 s 4. 37,68*10 -18 s

A13. Le système oscillant le plus simple contenant un condensateur et une inductance s'appelle ...

1. système auto-oscillant 2. système oscillant

3. Circuit oscillant 4. Installation oscillante

A14. Comment et pourquoi la résistance électrique des semi-conducteurs change-t-elle avec l'augmentation de la température ?

1. Diminution due à une augmentation de la vitesse des électrons.

2. Augmentations dues à une augmentation de l'amplitude des oscillations des ions positifs du réseau cristallin.

3. Diminutions dues à une augmentation de la concentration des porteurs de charge gratuits.

4. Augmentations dues à une augmentation de la concentration de porteurs de charge électrique libres.

EN 1.

VALEURS		UNITÉS
	inductance		tesla (Tl)
	Flux magnétique		Henri (Hn)
	induction de champ magnétique		Weber (Wb)
			volt (V)

EN 2. Particule de masse m , portant charge q B autour de la circonférence du rayon R avec vitesse v . Qu'adviendra-t-il du rayon de l'orbite, de la période de révolution et de l'énergie cinétique de la particule avec une augmentation de la vitesse de déplacement ?

C1. Dans une bobine avec une inductance de 0,4 H, une FEM d'auto-induction de 20 V. Calculez la variation de l'intensité du courant et de l'énergie du champ magnétique de la bobine si cela se produisait en 0,2 s.

Option 2

A1. La rotation de l'aiguille magnétique à proximité du conducteur porteur de courant s'explique par le fait qu'elle est affectée par :

1. champ magnétique créé par des charges se déplaçant dans un conducteur ;
2. champ électrique créé par les charges du conducteur ;
3. champ électrique créé par les charges en mouvement d'un conducteur.

A2.

1. seul champ électrique ;
2. seul champ magnétique.

A4. Un conducteur droit de 5 cm de long est situé dans un champ magnétique uniforme avec une induction de 5 T et est situé à un angle de 30 0 au vecteur d'induction magnétique. Quelle est la force agissant sur le conducteur du côté du champ magnétique, si l'intensité du courant dans le conducteur est de 2 A ?

1. 0,25 N; 2) 0,5N; 3) 1,5N.

A6. La force de Lorentz fonctionne

1. sur une particule non chargée dans un champ magnétique ;
2. sur une particule chargée reposant dans un champ magnétique ;
3. sur une particule chargée se déplaçant le long des lignes d'induction du champ magnétique.

A7. Pour un cadre carré de 2m 2 à un courant de 2 A, un couple maximal de 4 N∙m est appliqué. Quelle est l'induction du champ magnétique dans l'espace étudié ?

1. Tl ; 2) 2T; 3) 3T.

A8. Quel type d'oscillation se produit lorsque le pendule oscille dans une horloge ?

1. libre 2. forcé

A9. La vitesse du son dans l'air est de 330 m/s. Quelle est la fréquence des vibrations sonores si la longueur d'onde est de 33 cm ?

1. 1 000 Hz 2. 100 Hz 3. 10 Hz 4. 10 000 Hz 5. 0,1 Hz

A10 Déterminez la période des oscillations électromagnétiques libres si le circuit oscillant contient un condensateur d'une capacité de 1 μF et une bobine d'inductance de 36H.

1. 4*10 -8 s 2. 4*10 -18 s 3. 3,768*10 -8 s 4. 37,68*10 -3 s

A11 . Déterminer la fréquence des ondes émises par un système contenant une bobine d'une inductance de 9H et un condensateur d'une capacité électrique de 4F.

1. 72πHz 2. 12πHz 3. 36Hz 4. 6Hz 5. 1/12πHz

A12. Quelle caractéristique d'une onde lumineuse détermine sa couleur ?

1. par longueur d'onde 2. par fréquence

3. Par phase 4. Par amplitude

A13. Les oscillations continues qui se produisent en raison d'une source d'énergie située à l'intérieur du système sont appelées ...

1. libre 2. forcé

3. Auto-oscillations 4. Oscillations élastiques

A14. Eau pure est un diélectrique. Pourquoi une solution aqueuse de sel de NaCl est-elle conductrice ?

1. Le sel dans l'eau se décompose en ions Na chargés+ et Cl- .

2. Après la dissolution du sel, les molécules de NaCl transfèrent une charge

3. En solution, les électrons sont détachés de la molécule de NaCl et la charge est transférée.

4. Lors de l'interaction avec le sel, les molécules d'eau se décomposent en ions hydrogène et oxygène

EN 1. Établir une correspondance entre physique

VALEURS		UNITÉS
	La force agissant sur un conducteur avec le courant du champ magnétique
	Énergie du champ magnétique
	Force agissant sur une charge électrique se déplaçant dans un champ magnétique.

Se déplace dans un champ magnétique uniforme avec induction B autour de la circonférence du rayon R avec vitesse v. Qu'adviendra-t-il du rayon de l'orbite, de la période de révolution et de l'énergie cinétique de la particule avec une augmentation de la charge de la particule ?

Pour chaque position de la première colonne, sélectionnez la position correspondante de la seconde et notez les chiffres sélectionnés dans le tableau sous les lettres correspondantes

C1. À quel angle par rapport aux lignes de champ magnétique avec une induction de 0,5 T un conducteur en cuivre d'une section de 0,85 mm doit-il se déplacer 2 et une résistance de 0,04 Ohm, de sorte qu'à une vitesse de 0,5 m/s, une FEM d'induction égale à 0,35 V soit excitée à ses extrémités ? (résistivité cuivre ρ= 0.017 Ohm∙mm 2 /mois)

Variante 3

A1. Les champs magnétiques sont créés :

1. les charges électriques fixes et mobiles ;
2. charges électriques immobiles;
3. charges électriques en mouvement.

A2. Le champ magnétique a un effet :

1. uniquement sur les charges électriques au repos ;
2. uniquement sur les charges électriques en mouvement ;
3. charges électriques en mouvement et au repos.

A4. Quelle force agit à partir d'un champ magnétique uniforme avec une induction de 30 mT sur un conducteur rectiligne de 50 cm de long situé dans le champ, parcouru par un courant de 12 A ? Le fil forme un angle droit avec la direction du vecteur d'induction magnétique du champ.

1. 18N; 2) 1,8N; 3) 0,18 N; 4) 0,018N.

A6. Que montrent les quatre doigts tendus de la main gauche lors de la détermination

Ampères forces

1. direction de la force d'induction du champ ;
2. sens du courant ;
3. direction de la force d'Ampère.

A7. Un champ magnétique d'induction de 10 mT agit sur un conducteur dans lequel l'intensité du courant est de 50 A, avec une force de 50 mN. Trouvez la longueur du conducteur si les lignes d'induction de champ et le courant sont mutuellement perpendiculaires.

1. 1m; 2) 0,1m ; 3) 0,01 mètre ; 4) 0,001 m.

A8. Le lustre oscille après une poussée. De quel type d'oscillation s'agit-il ?

1. libre 2 forcé 3. auto-oscillations 4. oscillations élastiques

A9 .Un corps de masse m sur un fil de longueur l oscille avec une période T. Quelle sera la période d'oscillation d'un corps de masse 2m sur un fil de longueur 2l ?

1. ½ T 2. 2T 3. 4T 4. ¼ T 5. T

A10 . La vitesse du son dans l'air est de 330 m/s. Quelle est la longueur d'onde de la lumière à une fréquence de 100 Hz ?

1. 33 km 2. 33 cm 3. 3,3 m 4. 0,3 m

A11. Quelle est la fréquence de résonance ν 0 dans un circuit d'une bobine avec une inductance de 4H et un condensateur avec une capacité électrique de 9F ?

1. 72πHz 2. 12πHz 3. 1/12πHz 4. 6Hz

A12 . Le garçon a entendu le tonnerre 5 secondes après l'éclair. La vitesse du son dans l'air est de 340 m/s. À quelle distance l'éclair a-t-il jailli du garçon ?

A. 1700m B. 850m C. 136m D. 68m

A13. Déterminez la période des oscillations électromagnétiques libres si le circuit oscillant contient une bobine avec une inductance de 4 μH et un condensateur avec une capacité de 9pF.

A14. Quel type de conductivité les matériaux semi-conducteurs avec des impuretés donneuses ont-ils ?

1. Principalement électronique. 2. Principalement troué.

3. Egalement électron et trou. 4. Ionique.

EN 1. Établir une correspondance entre physiquegrandeurs et unités de leur mesure

VALEURS		UNITÉS
	force actuelle		Weber (Wb)
	Flux magnétique		ampère (A)
	Induction CEM		tesla (Tl)
			volt (V)

EN 2. Une particule de masse m qui porte une charge q , se déplace dans un champ magnétique uniforme avec induction B autour de la circonférence du rayon R avec vitesse v. Qu'adviendra-t-il du rayon de l'orbite, de la période de révolution et de l'énergie cinétique de la particule avec une augmentation de l'induction du champ magnétique ?

Pour chaque position de la première colonne, sélectionnez la position correspondante de la seconde et notez les chiffres sélectionnés dans le tableau sous les lettres correspondantes

C1. Dans une bobine composée de 75 spires, le flux magnétique est de 4,8∙10-3 Wb. Combien de temps ce flux doit-il disparaître pour que la bobine ait une fem d'induction moyenne de 0,74 V ?

Variante 4

A1. Qu'observe-t-on dans l'expérience d'Oersted ?

1. un conducteur avec du courant agit sur des charges électriques;
2. l'aiguille magnétique tourne près du conducteur avec du courant;
3. l'aiguille magnétique tourne le conducteur chargé

A2. Une charge électrique en mouvement crée :

1. seul champ électrique ;
2. champ électrique et champ magnétique ;
3. seul champ magnétique.

A4. Dans un champ magnétique uniforme avec une induction de 0,82 T, un conducteur de 1,28 m de long est situé perpendiculairement aux lignes d'induction magnétique.Déterminant de la force agissant sur le conducteur si le courant y est de 18 A.

1) 18,89 N; 2) 188,9 N; 3) 1,899N ; 4) 0,1889 N.

A6. Un courant inductif se produit dans tout circuit conducteur fermé si :

1. Le circuit est dans un champ magnétique uniforme ;
2. Le circuit avance dans un champ magnétique uniforme ;
3. Le flux magnétique pénétrant dans le circuit change.

A7. Un conducteur droit de 0,5 m de long, situé perpendiculairement aux lignes de champ avec une induction de 0,02 T, est soumis à une force de 0,15 N. Trouvez l'intensité du courant traversant le conducteur.

1) 0,15 A ; 2) 1,5 A ; 3) 15 A ; 4) 150 A.

A8 . Quel type d'oscillation est observé lorsqu'une charge suspendue à un fil s'écarte de la position d'équilibre ?

1. libre 2. forcé

3. Auto-oscillations 4. Oscillations élastiques

A9. Déterminez la fréquence des ondes émises par le système s'il contient une bobine d'une inductance de 9H et un condensateur d'une capacité électrique de 4F.

1. 72πHz 2. 12πHz

3. 6Hz 4. 1/12πHz

A10. Déterminez à quelle fréquence vous devez régler un circuit oscillant contenant une bobine d'une inductance de 4 μH et un condensateur d'une capacité de 9Pf.

1. 4*10 -8 s 2. 3*10 -18 s 3. 3,768*10 -8 s 4. 37,68*10 -18 s

A11. Définir la période vibrations naturelles circuit s'il est accordé sur une fréquence de 500 kHz.

1. 1us 2. 1ks 3. 2us 4. 2ks

A12. Le garçon a entendu le tonnerre 2,5 secondes après l'éclair. La vitesse du son dans l'air est de 340 m/s. À quelle distance l'éclair a-t-il jailli du garçon ?

1. 1700m 2. 850m 3. 136m 4. 68m

A13. Le nombre d'oscillations par unité de temps est appelé..

1ère fréquence 2ème période 3ème phase 4ème cycle fréquence

A14. Comment et pourquoi la résistance électrique des métaux change-t-elle avec l'augmentation de la température ?

1. Augmentations dues à une augmentation de la vitesse des électrons.

2. Diminutions dues à une augmentation de la vitesse des électrons.

3. Augmentations dues à une augmentation de l'amplitude des oscillations des ions positifs du réseau cristallin.

4. Diminutions dues à une augmentation de l'amplitude des oscillations des ions positifs du réseau cristallin

EN 1. Établir une correspondance entre physiquequantités et formules par lesquelles ces quantités sont déterminées

VALEURS		UNITÉS
	FEM d'induction dans les conducteurs en mouvement
	force agissant sur une charge électrique se déplaçant dans un champ magnétique
	Flux magnétique

EN 2. Une particule de masse m qui porte une charge q , se déplace dans un champ magnétique uniforme avec induction B autour de la circonférence du rayon R avec la vitesse v U. Qu'adviendra-t-il du rayon de l'orbite, de la période de révolution et de l'énergie cinétique de la particule avec une diminution de la masse de la particule ?

Pour chaque position de la première colonne, sélectionnez la position correspondante de la seconde et notez les chiffres sélectionnés dans le tableau sous les lettres correspondantes

C1. Une bobine de 4 cm de diamètre est placée dans un champ magnétique alternatif, lignes de force qui sont parallèles à l'axe de la bobine. Lorsque l'induction du champ a changé de 1 T pendant 6,28 s, une force électromotrice de 2 V est apparue dans la bobine. Combien de spires la bobine a-t-elle.

Exemple . Une particule de masse m, portant une charge q, vole dans un champ magnétique uniforme perpendiculaire aux lignes du vecteur V(Fig. 10). Déterminez le rayon du cercle, la période et la fréquence circulaire de la particule chargée.

Solution . La composante magnétique de la force de Lorentz courbe la trajectoire de la particule, mais ne la fait pas sortir du plan perpendiculaire au champ. La valeur absolue de la vitesse ne change pas, la force reste constante, donc la particule se déplace en cercle. Assimilation de la composante magnétique de la force de Lorentz à la force centrifuge

on obtient pour le rayon de la particule l'égalité

Période orbitale des particules

. (3.3.3)

La fréquence circulaire ω est la révolution de la particule, c'est-à-dire le nombre de révolutions en 2π secondes,

(3.3.3 ΄).

Réponse : R = mv/(qB); ω = qB/m ; pour un type particulier de particules, la période et la fréquence ne dépendent que de l'induction du champ magnétique.

Considérez le mouvement d'une particule se déplaçant selon un angle< 90° к направлению линий вектора V(Fig. 11). Déterminons le pas de l'hélice h. Vitesse v a deux composantes, dont l'une v çç = v cosβ, est parallèle V, l'autre v ^ = v sin β est perpendiculaire aux lignes d'induction magnétique V.

Lorsqu'une particule se déplace le long de lignes V la composante magnétique de la force est nulle, donc la particule se déplace uniformément le long du champ avec une vitesse

vçç = v cosβ.

Pas d'hélice

h = v çç T = v T cosβ.

En substituant l'expression de T à partir de la formule (1.3.3), on obtient :

(3.3.4)

Par élément conducteur avec courant Id je La force ampère agit dans un champ magnétique.

ou sous forme scalaire

dF = I dl B sinα, (3.3.5)

où α est l'angle entre l'élément conducteur et l'induction magnétique.

Pour un conducteur de longueur finie, il faut prendre l'intégrale :

F= je ∫ . (3.3.6)

La direction de la force Ampère, ainsi que la force de Lorentz (voir ci-dessus), est déterminée par la règle de la main gauche. Mais en tenant compte du fait que quatre doigts sont ici dirigés le long du courant.

Exemple . Un conducteur en forme de demi-anneau de rayon R = 5 cm (Fig. 12) est placé dans un champ magnétique uniforme dont les lignes de force sont dirigées loin de nous (représentées par des croix). Trouvez la force agissant sur le conducteur si l'intensité du courant traversant le conducteur est I \u003d 2 A et l'induction du champ magnétique B \u003d 1 μT.

Solution . Utilisons la formule (3.3.6), en tenant compte du fait que sous l'intégrale il y a un produit vectoriel, et donc, finalement, une quantité vectorielle. Il est pratique de trouver la somme des vecteurs en projetant des vecteurs - termes sur l'axe des coordonnées et en ajoutant leurs projections. Par conséquent, en résolvant le problème sous forme scalaire, l'intégrale peut être représentée comme une somme d'intégrales :

F = ∫ dF je , F = ∫ dF x + ∫ dF y.

Selon la règle de la main gauche, on trouve les vecteurs de force d F agissant sur chaque élément du conducteur (Fig. 12).

La première intégrale du côté droit est égale à zéro, car la somme des projections d F est égal à zéro, comme il ressort de la figure : en raison de la symétrie de l'image, chaque projection positive correspond à une projection négative de même grandeur. Alors la force désirée n'est égale qu'à la deuxième intégrale

F = ∫ dF y = ∫ dF cosβ,

où β est l'angle entre les vecteurs d F et l'axe ОΥ, et l'élément de longueur du conducteur peut être représenté par dl = R cos β. Puisque l'angle est mesuré à partir de l'axe ОΥ vers la gauche et vers la droite, les limites d'intégration seront les valeurs - 90 0 et 90 0 . En remplaçant dl par dF et en résolvant la seconde intégrale, on obtient

F=

Le calcul numérique donne : F = 2 2 A 10 -6 T 0,05 m = 2 10 -7 N.

Réponse: F = 2 10 -7 N.

La loi d'Ampère exprime la force avec laquelle deux infiniment longs parallèles les uns aux autres conducteur avec des courants , situés à une distance b l'un de l'autre :

(3.3.7)

On peut montrer que les conducteurs avec des courants circulant dans une direction sont attirés et repoussés dans le cas de courants antiparallèles.

sur le cadre ( circuit) les forces agissent avec le courant dans un champ magnétique. Qui cherchent à la transformer ainsi. Pour créer le moment magnétique R cadre m a coïncidé avec la direction de l'induction magnétique. Dans le même temps, le couple M, agissant sur la zone de circuit S avec le courant I, est égal à

M = I S B sinα, (3.3.8)

où α est l'angle entre l'induction magnétique et la normale au cadre. Sous forme vectorielle

M = [ P moi, B].

La position dans laquelle l'angle α = 0 0 . appelé équilibre stable, et la position avec α = 180 0 - équilibre instable.

Travail élémentaire du champ magnétique lorsque le cadre est tourné d'un angle α

Variante 13

C1. Un circuit électrique est constitué d'une cellule galvanique ε, d'une ampoule et d'une inductance L connectées en série Décrivez les phénomènes qui se produisent à l'ouverture de la clé.

1. Le phénomène d'induction électromagnétique
tion est observée dans tous les cas de changement
flux magnétique à travers le circuit.
En particulier, la FEM d'induction peut générer
changement dans le circuit lui-même lors du changement
courant en elle, ce qui conduit à
apparition de courants supplémentaires. Cette	Riz. 13.1.1. Le phénomène d'auto-induction
Le phénomène s'appelle l'auto-induction
courants, ainsi que les courants générés
appelés courants supplémentaires ou courants
auto-induction.
2. Étudier le phénomène d'auto-induction
peuvent être installées à l'installation, en principe
dont le schéma est illustré à la fig.
13.12. Bobine L avec un grand nombre de
kov, à travers le rhéostat r et l'interrupteur k
connecté à la source d'EMF ε. Avant de-
De plus, une gal-
vanomètre G. Si le trans-
interrupteur au point A, le courant se ramifiera,
de plus, un courant de valeur i circulera
à travers la bobine, et le courant i1 à travers la galvanique	Riz. 13.1.2. auto-induction

mètre. Si l'interrupteur est alors ouvert, alors lorsque le flux magnétique disparaît dans la bobine, un courant supplémentaire d'ouverture I se produira.

ψ = Li ,

	εsi = −				(Li) = −L

dL dt = dL di dtdi .

ε si = − L + dL di .

ε si = − L dt di .

10. Lorsque l'alimentation est appliquée au circuit illustré à la figure 13.1.3 dans le circuit, le courant passera de zéro à nominal sur une certaine période de temps en raison du phénomène d'auto-induction. Les extracourants émergents, conformément à la règle de Lenz, sont toujours dirigés de manière opposée, c'est-à-dire ils interfèrent avec la cause qui les cause. Ils empêchent l'augmentation

un jour.

ε + εsi = iR ,

L dt di +iR = ε.

Ldi = (ε − iR) dt,
						(ε −iR )
et intégrer en supposant que L est une constante :
		L∫			= ∫ dt ,
			ε −iR
		log(ε − iR)		T + const.

je(t) = R ε - cons te - RL t .

const = Rε .

je(t) =
			− e R .

16. De l'équation, en particulier, il s'ensuit que lorsque la clé est ouverte (Fig. 13.1.1), le courant diminuera de façon exponentielle. Dans les premiers instants après l'ouverture du circuit, la FEM d'induction et la FEM d'auto-induction s'additionneront et donneront une augmentation à court terme de l'intensité du courant, c'est-à-dire l'ampoule augmentera brièvement sa luminosité (Fig. 13.1.4).

Riz. 13.1.4. La dépendance de l'intensité du courant dans un circuit avec inductance au temps

C2. Un skieur d'une masse m = 60 kg part au repos d'un tremplin d'une hauteur H = 40 m, au moment de la séparation sa vitesse est horizontale. En train de se déplacer le long du tremplin, la force de frottement a effectué le travail AT = 5,25 kJ. Déterminez la portée du vol du skieur dans la direction horizontale si le point d'atterrissage était h = 45 m sous le niveau de séparation du tremplin. La résistance de l'air est ignorée.

Riz. 13.2 Skieur sur un saut à ski

1. La loi de conservation de l'énergie lorsqu'un skieur se déplace sur un tremplin :

mgH=

À ;

v 0 =

2gH

v 0 =

2. Cinématique du vol en palier :

gτ 2

S = v0 τ = 75m ;

C3. Dans un qi vertical scellé

lindre sous le piston masse m = 10 kg et

surface s \u003d 20 cm2 est un idéal

ny gaz monoatomique. Initialement

le piston était à une hauteur h = 20 cm

du fond du cylindre, et après chauffage

le piston est monté à une hauteur H = 25 cm.

Quelle quantité de chaleur a été transmise au gaz

pendant le chauffage ? Pression extérieure

p0 = 105 Pa.

1. Pression du gaz pendant le chauffage -

Riz. 13.3. Gaz parfait sous le piston

mg + pS = pS ;

p1 = p2 = 1,5 105 Pa ;

P0 S = p2 S ;

2. Travail effectué lorsqu'il est chauffé :

UNE = p1 V = p1 S(H − h) = 15 J ;

3. A partir des équations d'état d'un gaz parfait :

= vRT ;

T = pV 1 ;

pV2 = vRT2 ;

T = pV 2 ;

4. Modification de l'énergie interne du gaz :

ν R T = 3 p(V − V )

22,5 J;

5. La quantité de chaleur rapportée au gaz :

Q = A + U = 37,5 J ;

C4. Le circuit électrique est constitué d'une source de ε = 21 V avec une résistance interne r = 1 ohm et de deux résistances : R1 = 50 ohm et R2 = 30 ohm. La résistance intrinsèque du voltmètre Rv = 320 ohms, la résistance de l'ampèremètre RA = 5 ohms. Déterminer les lectures de l'instrument.

Résistance du circuit entier :

RΣ =

(R 1 + R 2 ) R 3

R4;

R1 + R2 + R3

RΣ =

5 = 69 ohms

La force du courant traversant l'am-

21 = 0,3 A ;

je A =

RΣ + r

Relevés du voltmètre :

Riz. 13.4. Schéma de câblage

(R 1 + R 2 ) R 3

0,3 64 = 19,2 B ;

UNE R 1 + R 2 + R 3

C5. Une particule de masse m = 10 − 7 kg, portant une charge q = 10 − 5 C, se déplace uniformément le long d'un cercle de rayon R = 2 cm dans un champ magnétique d'induction B = 2 T. Le centre du cercle est sur le principal lentille optiqueà une distance d = 15 cm de celui-ci. La distance focale de la lentille est F = 10 cm À quelle vitesse l'image des particules se déplace-t-elle dans la lentille ?

Vitesse et vitesse angulaire de la particule

QvB ; v=

10− 5 2 2 10− 2

≈ 4

10− 7

10− 2

Grossissement de l'objectif :

un ; f=

30 cm; Γ = 2 ;

ré - F

3. Pour l'image, la vitesse angulaire restera inchangée, et le rayon du cercle doublera, donc :

vx = ω 2R = 8 m s ;

C6. Sur une plaque avec un coefficient de réflexion ρ de la lumière incidente, N photons identiques tombent perpendiculairement toutes les secondes, et la force de pression lumineuse prévaut F. Quelle est la longueur d'onde de la lumière incidente ?

p = St ε f (1+ ρ ) ; pS = N hc λ (1+ ρ ) ; pS = F; F = N hc λ (1+ ρ ) ; 2. Longueur de la lumière incidente :

λ = Nhc (1 + ρ ) ; F

Riz. 14.1.1. Le phénomène d'auto-induction

Riz. 14.1.2. auto-induction

Variante 14

C1. Un circuit électrique est constitué d'une cellule galvanique ε connectée en série, d'une ampoule et d'une inductance L. Décrivez les phénomènes qui se produisent lorsque la clé est fermée.

1. Le phénomène d'induction électromagnétique est observé dans tous les cas de modification du flux magnétique à travers le circuit. En particulier, la FEM d'induction peut être générée dans le circuit lui-même lorsque la valeur du courant y change, ce qui entraîne l'apparition de courants supplémentaires. Ce phénomène s'appelle l'auto-induction, et les courants générés en plus sont appelés

sont entraînés par des courants supplémentaires ou des courants d'auto-induction.

2. Il est possible d'étudier le phénomène d'auto-induction sur l'installation dont le schéma de principe est représenté sur la fig. 14.1.2. La bobine L à grand nombre de spires, via un rhéostat r et un interrupteur k, est connectée à une source EMF ε. En plus de la bobine, un galvanomètre G est connecté.Lorsque l'interrupteur est court-circuité au point A, le courant se ramifiera et le courant i circulera dans la bobine et le courant i1 dans le galvanomètre. Si l'interrupteur est alors ouvert, alors lorsque le champ magnétique disparaît dans la bobine,

courant, un courant d'ouverture supplémentaire se produira.

3. Selon la loi de Lenz, l'extracourant empêchera une diminution du flux magnétique, c'est-à-dire sera dirigé vers le courant décroissant, mais le courant supplémentaire traversera le galvanomètre dans le sens opposé à celui d'origine, ce qui conduira à la projection de l'aiguille du galvanomètre dans direction inverse. Si la bobine est munie d'un noyau de fer, l'amplitude du courant supplémentaire augmente. Au lieu d'un galvanomètre, dans ce cas, vous pouvez allumer une ampoule à incandescence, qui est en fait réglée dans l'état du problème ; lorsqu'un courant d'auto-induction se produit, l'ampoule clignote fortement.

4. On sait que le flux magnétique couplé à la bobine est proportionnel à l'amplitude du courant qui la traverse

ψ = Li ,

le facteur de proportionnalité L est appelé l'inductance du circuit. La dimension de l'inductance est déterminée par l'équation :

L \u003d ré je ψ , [ L] \u003d Wb A \u003d Hn (henri) .

5. Nous obtenons l'équation de la FEM de l'auto-induction ε si pour la bobine :

	εsi = −				(Li) = −L

6. Dans le cas général, l'inductance, ainsi que la géométrie de la bobine dans le milieu, peuvent dépendre de la force du courant, c'est-à-dire L \u003d f (i) , cela peut être pris en compte lors de la différenciation

dL dt = dL di dtdi .

7. La FEM d'auto-induction, compte tenu de la dernière relation, sera représentée par l'équation suivante :

ε si = − L + dL di .

8. Si l'inductance ne dépend pas de l'amplitude du courant, l'équation se simplifie

ε si = − L dt di .

9. Ainsi, la FEM de l'auto-induction est proportionnelle au taux de variation de l'amplitude du courant.

10. Lorsque l'alimentation est appliquée au circuit,

illustré à la figure 14.1.3 dans le circuit, le courant passera de zéro à nominal sur une certaine période de temps en raison du phénomène d'auto-induction. Les extracourants émergents, conformément à la règle de Lenz, sont toujours dirigés de manière opposée, c'est-à-dire ils interfèrent avec la cause qui les cause. Ils empêchent l'augmentation du courant dans le circuit. Dans un donné

cas, lorsque la clé est fermée, la lumière Riz. 13.1.3. Etablir et couper des courants ne s'embrasera pas immédiatement, mais son incandescence augmentera avec le temps.

11. Lorsque l'interrupteur est connecté à la position 1, les surintensités empêcheront une augmentation du courant dans le circuit, et en position 2, au contraire, les surintensités ralentiront la diminution du courant principal. Pour simplifier l'analyse, nous supposons que la résistance R incluse dans le circuit caractérise la résistance du circuit, la résistance interne de la source et la résistance active de la bobine L. La loi d'Ohm prendra dans ce cas la forme :

ε + εsi = iR ,

où ε est la FEM de la source, ε si est la FEM de l'auto-induction, i est la valeur instantanée du courant, qui est fonction du temps. Remplaçons l'équation EMF d'auto-induction dans la loi d'Ohm :

L dt di +iR = ε.

12. Nous divisons les variables dans l'équation différentielle :

	Ldi = (ε − iR) dt,
		(ε −iR )

et intégrer en supposant que L est constant : L ∫ ε − di iR = ∫ dt ,

R L ln(ε − iR) = t + const .

13. On peut voir que, décision commune l'équation différentielle peut être représentée par :

je(t) = R ε - cons te - RL t .

14. Nous déterminons la constante d'intégration à partir de conditions initiales. A t =0

v Au moment de l'alimentation, le courant dans le circuit est égal à zéro i(t) = 0. En substituant la valeur nulle du courant, on obtient :

const = Rε .

15. La solution de l'équation i(t) prendra la forme finale :

je(t) =
			− e R .

16. De l'équation, en particulier, il s'ensuit que lorsque la clé est fermée (Fig. 13.1.1), l'intensité du courant augmentera de façon exponentielle.

C2. Après l'impact au point A, la boîte glisse sur le plan incliné avec une vitesse initiale v0 = 5 m/s. Au point B, la boîte se soulève du plan incliné. A quelle distance S du plan incliné la boîte tombera-t-elle ? Le coefficient de frottement de la boîte sur le plan μ = 0,2. La longueur du plan incliné AB \u003d L \u003d 0,5 m, l'angle d'inclinaison du plan α \u003d 300. Ignorer la résistance de l'air.

1. Lors du déplacement de la position initiale, la case initialement signalée

Riz. 14.2. boîte de vol l'énergie cinétique est convertie en travail contre la force

friction, énergie cinétique au point B et augmenter l'énergie potentielle de la boîte :

mv 0 2	Mv B 2	+ µ mgLcosα + mgLcosα ; v0 2 = vB 2 + 2gLcosε (μ + 1) ;
	v B =	v0 2 − 2gLcosα (μ + 1) = 25 − 2 10 0,5 0,87 1,2 4

2. A partir du point B, la boîte se déplacera le long d'une trajectoire parabolique :

	x(t) = vB cosα t ;		y(t) = h + vB sin α t −
	y(τ ) = 0 ; h = Lcosα ;
gτ 2	− vB sinατ − Lcosα = 0; 5τ			− 2τ − 0,435 = 0 ;			− 0,4τ − 0,087
	τ = 0,2 +	0,04 + 0,087 ≈ 0,57c ;

3. Distance du plan incliné au point de chute : x(τ) = vB cosατ ≈ 4 0,87 0,57 ≈ 1,98 m ;

C3. Un gaz monoatomique idéal d'une quantité de ν = 2 mol a d'abord été refroidi en réduisant la pression de 2 fois, puis chauffé à la température initiale T1 = 360 K. Quelle quantité de chaleur le gaz a-t-il reçue dans la section 2 − 3 ?

1. Température du gaz à l'état 2 :

= vRT ;

T2=

p 1 V = ν RT ;

2=180K ;

2. Modification de l'énergie interne du gaz

dans la rubrique 2 → 3 :

→3

vR(T - T);

Fig.14.3. Changer l'état du gaz

U2 → 3 = 1,5

2 8,31 180 ≈ 4487 J ;

3. Les points 2 et 3 se situent sur la même isobare, donc :

pV = vRT ;

vRT2

= ν RT 3 ;

pV3 = vRT3 ;

4. Fonctionnement au gaz dans la section 2 → 3 :

A2 → 3 = p(V3 − V2 ) = ν R(T3 − T2 ) ≈ 2992J ; 5. Chaleur reçue par le gaz :

Q = U2 → 3 + A2 → 3 ≈ 7478J ;

C4. Le circuit électrique se compose d'une source EMF avec ε = 21 V avec une résistance interne r = 1 Ohm, des résistances R1 = 50 Ohm, R2 = 30 Ohm, un voltmètre avec sa propre résistance RV = 320 Ohm et un ampèremètre avec une résistance RA = 5 ohms. Déterminer les lectures de l'instrument.

1. Résistance de charge :

RV,A = RV + RA = 325 Ohms ; R1,2 = R1 + R2 = 80 ohms ; V ≈ 20,4 B ;

C5. Une particule de masse m = 10 − 7 kg et de charge q = 10 − 5 C se déplace à une vitesse constante v = 6 m/s le long d'un cercle dans un champ magnétique d'induction B = 1,5 T. Le centre du cercle est situé sur l'axe optique principal de la lentille convergente, et le plan du cercle est perpendiculaire à l'axe optique principal et se trouve à une distance d = 15 cm de celui-ci. La distance focale de la lentille est F = 10 cm Sur un cercle de quel rayon l'image des particules se déplace-t-elle dans la lentille ?

1. Rayon de mouvement des particules :

QvB ; R=

2. Grossissement de l'objectif :

; f=

30 cm; Γ = 2 ;

ré - F

3. Rayon de l'image :

R* = 2R =

2mv=

2 10− 7 6

≈ 0,08 m ;

10− 5 1,5

C6. Sur une plaque de surface S = 4 cm2, qui réfléchit 70 % et absorbe 30 % de la lumière incidente, une lumière de longueur d'onde λ = 600 nm est incidente perpendiculairement. Puissance du flux lumineux N = 120 W. Quelle pression la lumière exerce-t-elle sur la plaque ?

1. Légère pression sur la plaque :						120 (1+ 0,7)
		(1 + p) =			+ ρ) =				≈ 1,7 10	−3
							−4