Тип Д32 C3 № 32774 
Электродинамика. Квантовая физика (расчетная задача). Фотоэффект
i
Решение. 
1. Согласно принципу суперпозиции сил, сила Ампера, действующая на каждый плоский виток с током, равна нулю, поскольку для любого малого элемента витка имеется симметричный элемент с другой стороны от оси катушки с противоположным направлением тока и силы взаимодействия с магнитным полем. Таким образом, для каждого витка остается только сила, действующая на отрезок с током длиной 
направленный вдоль оси катушки. Поэтому катушка эквивалентна прямому проводнику длиной 
расположенному вдоль ее оси.
2. Найдем силы, действующие на систему в положении равновесия. Это сила тяжести mg, действующая по вертикали вниз на катушку с проволокой, сила Ампера FА, действующая на катушку по горизонтали, и сила натяжения 2Т, действующая вверх вдоль проводников подвески и наклоненная под углом 
к вертикали (см. рисунок). Сумма этих трех векторов сил равна нулю в силу условия равновесия твердого тела в ИСО.
3. Катушка эквивалентна прямому проводнику, направленному вдоль ее оси и имеющему длину:
по которому по закону Ома для полной цепи течет ток
Сопротивление катушки вычисляется по формуле
в которой длина проводника:
а площадь его сечения:
так что:
Ток в цепи после замыкания ключа равен:
а сила Ампера
4. Масса катушки определяется только массой медной проволоки и равна:
так что
5. Из рисунка видно, что:
откуда:
Ответ: 1,367 Тл.
Критерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| 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 — принцип суперпозиции сил, условия равновесия твердого тела в ИСО, закон Ампера, закон Ома для полной цепи, формулы для расчета сопротивления проводника и массы тела); II) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение«по частям» с промежуточными вычислениями); III) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и тому подобное). ИЛИ В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ Отсутствует пункт IV или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения 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 задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ответ: 1,367 Тл.
PDF-версии: 
намотана плотно, виток к витку, на очень легкий цилиндрический каркас диаметром 
Число витков равно 
толщиной изоляции проволоки можно пренебречь. Получившаяся катушка подвешена на одинаковых жестких вертикальных проводящих выводах, присоединенных к концам обмотки. В исходном положении ось каркаса горизонтальна, плоскости витков вертикальны. Выводы могут присоединяться к идеальной батарейке с ЭДС 
через ключ. Плоскость, в которой лежит ось катушки с выводами, после замыкания ключа отклоняется после установления равновесия на угол 
от вертикали. Чему равен модуль B вектора магнитной индукции? Удельное сопротивление меди 
плотность меди 
причем все эти отрезки провода направлены вдоль оси катушки (см. рисунок, в нижней части которого показаны места разрезов колец и короткие горизонтальные участки провода, соединяющие соседние кольца).