РЕШУ ЕГЭ — физика

Закон Фарадея, ЭДС индукции

На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведенному графику.

В какие промежутки времени амперметр покажет наличие тока в левой катушке?

1)  от 1 с до 2 с и от 2,5 с до 5 с

2)  только от 1 с до 2 с

3)  от 0 с до 1 с и от 2 с до 2,5 с

4)  только от 2,5 с до 5 с

Квадратная рамка вращается в однородном магнитном поле вокруг одной из своих сторон. Первый раз ось вращения совпадает с направлением вектора магнитной индукции, второй раз перпендикулярна ему. Ток в рамке

1)  возникает в обоих случаях

2)  не возникает ни в одном из случаев

3)  возникает только в первом случае

4)  возникает только во втором случае

В каком из перечисленных ниже технических устройств используется явление возникновения тока при движении проводника в магнитном поле?

1)  электромагнит

2)  электродвигатель

3)  электрогенератор

4)  амперметр

В каком из перечисленных ниже технических объектов используется явление движения проводника с током под действием магнитного поля?

1)  в электромагните

2)  в электродвигателе

3)  в электрогенераторе

4)  в электронагревателе

В некоторой области пространства, ограниченной плоскостями АВ и CD, создано однородное магнитное поле.

Металлическая квадратная рамка движется с постоянной скоростью, направленной вдоль плоскости рамки и перпендикулярно линиям индукции поля. На каком из графиков правильно показана зависимость от времени ЭДС индукции в рамке, если в начальный момент времени рамка начинает пересекать плоскость MN (см. рис.), а в момент времени $t_0$ касается передней стороной линии CD?

1)  1

2)  2

3)  3

4)  4

Решение. Поскольку к моменту времени $t_0$ рамка касается передней стороной линии CD, она преодолевает расстояние l за время $дробь: числитель: t_0, знаменатель: 2 конец дроби ,$ ее скорость равна $v = дробь: числитель: 2l, знаменатель: t_0 конец дроби .$

Согласно закону электромагнитной индукции, модуль ЭДС индукции, возникающей в рамке, прямо пропорционален скорости изменения магнитного потока через контур: $\left| \mathcalE _i |= дробь: числитель: \Delta \Phi , знаменатель: \Delta t конец дроби .$ Пока рамка не вошла в магнитное поле $левая круглая скобка t меньше дробь: числитель: t_0, знаменатель: 2 конец дроби правая круглая скобка ,$ магнитный поток через нее не меняется и равен нулю, а значит, ЭДС индукции также равна нулю. В интервале времени $дробь: числитель: t_0, знаменатель: 2 конец дроби меньше t меньше t_0,$ когда рамка входит в область магнитного поля, магнитный поток через рамку растет с постоянной скоростью: $\Phi =Bl v левая круглая скобка t минус дробь: числитель: t_0, знаменатель: 2 конец дроби правая круглая скобка ,$ $\Delta \Phi =Bl v \Delta t= дробь: числитель: 2Bl в квадрате , знаменатель: t_0 конец дроби \Delta t.$ Следовательно, ЭДС индукции имеет постоянное значение. В интервале времени $t_0 меньше t меньше дробь: числитель: 3t_0, знаменатель: 2 конец дроби ,$ когда рамка покидает область магнитного поля, магнитный поток через рамку убывает с постоянной скоростью: $\Phi =Bl в квадрате минус Bl v левая круглая скобка t минус t_0 правая круглая скобка ,$ $\Delta \Phi = минус Bl v \Delta t= минус дробь: числитель: 2Bl в квадрате , знаменатель: t_0 конец дроби \Delta t.$ Таким образом, в течение этого промежутка времени ЭДС индукции вновь постоянна, по модулю имеет такое же значение, но знак несет противоположный, поскольку, согласно правилу Ленца, индукционный ток теперь имеет противоположное направление. Наконец, после того, задняя сторона рамки пересекает линию CD, магнитный поток через нее вновь перестает меняться. ЭДС индукции равна нулю. Правильная зависимость ЭДС индукции от времени представлена на графике 4.

Ответ: 4.

Плоский контур из проводника подключен к гальванометру и помещен в постоянное однородное магнитное поле. Стрелка гальванометра отклонится,

1)  если контур неподвижен

2)  если контур вращается

3)  если контур движется поступательно

4)  ни при каких условиях

Для наблюдения явления электромагнитной индукции собирается электрическая схема, включающая в себя подвижную проволочную катушку, подсоединенную к амперметру и неподвижный магнит. Индукционный ток в катушке возникнет

1)  только если катушка неподвижна относительно магнита

2)  только если катушка надевается на магнит

3)  только если катушка снимается с магнита

4)  если катушка надевается на магнит или снимается с магнита

Две катушки вставлены одна в другую и подключены  — первая через ключ к источнику тока, вторая  — к гальванометру. Стрелка гальванометра отклоняется

1)  в момент замыкания и размыкания ключа

2)  все время протекания тока по первой катушке

3)  только в момент замыкания ключа

4)  только в момент размыкания ключа

В момент замыкания электрической цепи, содержащей катушку,

1)  индукционный ток не появится

2)  появится индукционный ток, помогающий установлению тока

3)  появится индукционный ток, препятствующий установлению тока

4)  появится постоянный индукционный ток

10.  

К кольцу из алюминия приближают магнит, как показано на рисунке. В центре кольца направление индукции магнитного поля, создаваемого кольцом, правильно показано стрелкой

1)   $\leftarrow$

2)   $\uparrow$

3)   $\to$

4)   $\downarrow$

11.  

К кольцу из алюминия приближают магнит, как показано на рисунке. Направление магнитной индукции магнитного поля, возникшего в кольце, правильно показано стрелкой

1)   $\leftarrow$

2)   $\uparrow$

3)   $\to$

4)   $\downarrow$

12.  

С использованием основного закона электромагнитной индукции ( $\varepsilon _инд= минус дробь: числитель: \Delta \Phi , знаменатель: \Delta t конец дроби$ ) можно объяснить

1)  взаимодействие двух параллельных проводов, по которым идет ток

2)  отклонение магнитной стрелки, расположенной вблизи проводника с током параллельно ему

3)  возникновение электрического тока в замкнутой катушке при увеличении силы тока в другой катушке, находящейся рядом с ней

4)  возникновение силы, действующей на проводник с током в магнитном поле

13.  

Прямоугольная рамка площадью S вращается в однородном магнитном поле индукции B с частотой $\nu.$ Причем ось вращения перпендикулярна вектору магнитной индукции. Как со временем меняется магнитный поток, если в начальный момент времени он был максимальным?

1)   $\Phi =BS косинус 2 Пи \nu t$

2)   $\Phi =BS синус 2 Пи \nu t$

3)   $\Phi = дробь: числитель: B, знаменатель: S конец дроби косинус 2 Пи \nu t$

4)   $\Phi = дробь: числитель: B, знаменатель: S конец дроби синус 2 Пи \nu t$

14.  

1)   $\Phi =BS косинус 2 Пи \nu t$

2)   $\Phi =BS синус 2 Пи \nu t$

3)   $\Phi = дробь: числитель: B, знаменатель: S конец дроби косинус 2 Пи \nu t$

4)   $\Phi = дробь: числитель: B, знаменатель: S конец дроби синус 2 Пи \nu t$

15.  

По прямому проводнику течет увеличивающийся во времени ток. В замкнутых контурах А и Б индукционные токи направлены в стороны

1)  1 и 4

2)  1 и 3

3)  2 и 3

4)  2 и 4

Решение. По закону Фарадея, индукционный ток в замкнутом контуре возникает в результате изменения магнитного потока через контур. Направление возникающего индукционного тока определяется при помощи правила Ленца, согласно которому индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток.

В нашем случае, магнитный поток через контуры А и Б создается магнитным полем от прямолинейного проводника. Определим, как направлено это поле рядом с контурами, используя правило правой руки: «Если отведенный в сторону большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата провода четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции». Мысленно проделав указанные действия получаем, что вектор магнитной индукции рядом с контуром А направлен перпендикулярно плоскости рисунка «к нам», а рядом с контуром Б  — перпендикулярно плоскости рисунка «от нас». Ток возрастает со временем, следовательно, величина поля увеличивается, а значит, магнитные потоки через контура увеличиваются, это и служит причиной появления индукционных токов. Разберемся с их направлением. Сначала для контура А. По правилу Ленца получаем, что индукционный ток должен иметь такое направление, чтобы создаваемый им собственный магнитный поток препятствовал изменению полного потока, а значит, собственное магнитное поле контура А (красные стрелки) должно быть направлено внутри контура «от нас» (то есть против поля, создаваемого прямолинейным проводником (черные стрелки)). Вновь использовав правило правой руки, получаем, что для такого направления собственного магнитного поля, ток должен иметь направление 1. Проделав аналогичные действия для второго контура, заключаем, что в контуре Б ток будет направлен вдоль 3.

Ответ: 2.

16.  

По прямому проводнику течет уменьшающийся во времени ток. В замкнутых контурах А и Б индукционные токи направлены в стороны

1) 1 и 4

2) 1 и 3

3) 2 и 3

4) 2 и 4

Ток убывает со временем, следовательно, величина поля уменьшается, а значит, магнитные потоки через контуры уменьшаются, это и служит причиной появления индукционных токов.

Разберемся с их направлением. Сначала для контура А. По правилу Ленца получаем, что индукционный ток должен иметь такое направление, чтобы создаваемый им собственный магнитный поток препятствовал изменению полного потока, а значит, собственное магнитное поле контура А (красные стрелки) должно быть направлено внутри контура «к нам» (то есть вдоль поля, создаваемого прямолинейным проводником (черные стрелки)). Вновь использовав правило правой руки, получаем, что для такого направления собственного магнитного поля, ток должен иметь направление 2. Проделав аналогичные действия для второго контура, заключаем, что в контуре Б ток будет направлен вдоль 4.

Ответ: 4.

17.  

Рядом с прямым бесконечным проводом, по которому течет постоянный ток I, расположены два замкнутых контура А и Б. Если оба контура приближаются к проводнику, то токи в них направлены в стороны

1)  1 и 4

2)  1 и 3

3)  2 и 3

4)  2 и 4

В нашем случае, магнитный поток через контуры А и Б создается магнитным полем от прямолинейного проводника. Определим, как направлено это поле рядом с контурами, используя правило правой руки: «Если отведенный в сторону большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата провода четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции». Мысленно проделав указанные действия получаем, что вектор магнитной индукции рядом с контуром А направлен перпендикулярно плоскости рисунка «к нам», а рядом с контуром Б  — перпендикулярно плоскости рисунка «от нас». Величина поля, создаваемого проводником с током, увеличивается при приближении к нему. Следовательно, при приближении контуров к проводнику с током магнитные потоки через контура увеличиваются, это и служит причиной появления индукционных токов. Разберемся с их направлением. Сначала для контура А. По правилу Ленца получаем, что индукционный ток должен иметь такое направление, чтобы создаваемый им собственный магнитный поток препятствовал изменению полного потока, а значит, собственное магнитное поле контура А (красные стрелки) должно быть направлено внутри контура «от нас» (то есть против поля, создаваемого прямолинейным проводником (черные стрелки)). Вновь использовав правило правой руки, получаем, что для такого направления собственного магнитного поля, ток должен иметь направление 1. Проделав аналогичные действия для второго контура, заключаем, что в контуре Б ток будет направлен вдоль 3.

Ответ: 2.

18.  

Рядом с прямым бесконечным проводом, по которому течет постоянный ток I? расположены два замкнутых контура А и Б. Если оба контура удаляются от проводника, то токи в них направлены в стороны

1)  1 и 4

2)  1 и 3

3)  2 и 3

4)  2 и 4

В нашем случае, магнитный поток через контуры А и Б создается магнитным полем от прямолинейного проводника. Определим, как направлено это поле рядом с контурами, используя правило правой руки: «Если отведенный в сторону большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата провода четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции». Мысленно проделав указанные действия получаем, что вектор магнитной индукции рядом с контуром А направлен перпендикулярно плоскости рисунка «к нам», а рядом с контуром Б  — перпендикулярно плоскости рисунка «от нас». Величина поля, создаваемого проводником с током, уменьшается по мере удаления от него. Следовательно, при удалении контуров от проводника с током магнитные потоки через контура уменьшаются, это и служит причиной появления индукционных токов. Разберемся с их направлением. Сначала для контура А. По правилу Ленца получаем, что индукционный ток должен иметь такое направление, чтобы создаваемый им собственный магнитный поток препятствовал изменению полного потока, а значит, собственное магнитное поле контура А (красные стрелки) должно быть направлено внутри контура «к нам» (то есть вдоль поля, создаваемого прямолинейным проводником (черные стрелки)). Вновь использовав правило правой руки, получаем, что для такого направления собственного магнитного поля, ток должен иметь направление 2. Проделав аналогичные действия для второго контура, заключаем, что в контуре Б ток будет направлен вдоль 4.

Ответ: 4.

19.  

Первое кольцо сделано из медной проволоки, а второе - из стальной. Радиусы колец одинаковы. Сечения медной и стальной проволок одинаковы. Магнитный поток через каждое из колец равномерно изменяется на 2 Вб за 1 с. Можно утверждать, что

1)  через кольца протекут одинаковые электрические заряды

2)  в кольцах будет протекать одинаковый индукционный ток

3)  в кольцах будет наводиться одинаковая ЭДС индукции

4)  все три приведенных выше утверждения будут истинны

20.  

В некоторой области пространства создано однородное магнитное поле (см. рис.). Квадратная металлическая рамка площади S движется через границу этой области с постоянной скоростью $\vec v ,$ направленной вдоль плоскости рамки и перпендикулярно вектору магнитной индукции $\vecB.$ ЭДС индукции, генерируемая при этом в рамке, равна $\mathcalE.$ Какой станет ЭДС, если так же будет двигаться квадратная рамка площади 4S, изготовленная из того же материала?

1)   $дробь: числитель: \mathcalE , знаменатель: 4 конец дроби$

2)   $дробь: числитель: \mathcalE , знаменатель: 2 конец дроби$

3)   $2\mathcalE$

4)   $3\mathcalE$

21.  

В некоторой области пространства создано однородное магнитное поле (см. рисунок). Квадратная металлическая рамка движется через границу этой области с постоянной скоростью $\vec v ,$ направленной вдоль плоскости рамки и перпендикулярно вектору магнитной индукции $\vecB.$ ЭДС индукции, генерируемая при этом в рамке, равна $\mathcalE .$ Какой станет ЭДС, если рамка будет двигаться со скоростью $дробь: числитель: v , знаменатель: 4 конец дроби$ ?

1)   $дробь: числитель: \mathcalE , знаменатель: 4 конец дроби$

2)   $\mathcalE$

3)   $2\mathcalE$

4)   $4\mathcalE$

22.  

В некоторой области пространства создано однородное магнитное поле (см. рис.). Квадратная металлическая рамка площади S пересекает границу области однородного магнитного поля с постоянной скоростью $\vec v ,$ направленной вдоль плоскости рамки и перпендикулярно вектору магнитной индукции $\vecB.$ При этом в ней возникает ЭДС индукции $\mathcalE .$

Какой станет ЭДС, если так же будет двигаться квадратная рамка площади $дробь: числитель: S, знаменатель: 4 конец дроби$ изготовленная из того же материала?

1)   $дробь: числитель: \mathcalE , знаменатель: 3 конец дроби$

2)   $дробь: числитель: \mathcalE , знаменатель: 2 конец дроби$

3)   $2\mathcalE$

4)   $4\mathcalE$

23.  

В некоторой области пространства создано однородное магнитное поле (см. рис.). Квадратная металлическая рамка движется через границу этой области с постоянной скоростью $\vec v ,$ направленной вдоль плоскости рамки и перпендикулярно вектору магнитной индукции $\vecB.$ При этом в ней возникает ЭДС индукции, равная $\mathcalE .$

Какой станет ЭДС, если рамка будет двигаться со скоростью $4 v$ ?

1)   $дробь: числитель: \mathcalE , знаменатель: 4 конец дроби$

2)   $\mathcalE$

3)   $2\mathcalE$

4)   $4\mathcalE$

24.  

Какой из перечисленных ниже процессов объясняется явлением электромагнитной индукции?

1)  взаимное отталкивание двух параллельных проводников с током, по которым токи протекают в противоположных направлениях

2)  самопроизвольный распад ядер

3)  отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током

4)  возникновение тока в металлической рамке, находящейся в постоянном магнитном поле, при изменении формы рамки

25.  

Какой из перечисленных ниже процессов объясняется явлением электромагнитной индукции?

1)  отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током

2)  взаимное притяжение двух параллельных проводников с сонаправленными токами

3)  возникновение тока в металлической рамке, вращающейся в постоянном магнитном поле

4)  выбивание электрона из поверхности металла при освещении его светом

26.  

Какой из перечисленных ниже процессов объясняется явлением электромагнитной индукции?

1)  возникновение силы, действующей на заряженную частицу, помещенную в электрическое поле

2)  возникновение разности потенциалов между концами разомкнутого металлического кольца при вдвигании в кольцо постоянного магнита

3)  взаимное притяжение двух параллельных проводников с током, по которым ток протекает в одинаковом направлении

4)  вылет электронов с поверхности металла при его нагревании

27.  

Какой из перечисленных ниже процессов объясняется явлением электромагнитной индукции?

1)  отклонение стрелки амперметра, включенного в электрическую цепь, содержащую источник тока

2)  отталкивание алюминиевого кольца, подвешенного на нити, при вдвигании в него постоянного магнита

3)  притяжение двух разноименно заряженных частиц

4)  отклонение магнитной стрелки рядом с проводом с электрическим током

28.  

Какой станет ЭДС, если рамка будет двигаться со скоростью $дробь: числитель: v , знаменатель: 4 конец дроби$ ?

1)   $дробь: числитель: \mathcalE, знаменатель: 4 конец дроби$

2)   $\mathcalE$

3)   $2\mathcalE$

4)   $4\mathcalE$

29.  

На рисунке приведен график зависимости силы тока в катушке индуктивности от времени. В каком промежутке времени (1, 2, 3 или 4) модуль ЭДС самоиндукции принимает наибольшее значение?

30.  

На рисунке показаны два способа вращения рамки в однородном магнитном поле, линии индукции которого идут из плоскости чертежа. Вращение рамки происходит вокруг линии MN. ЭДС индукции в рамке

1)  возникает в обоих случаях

2)  не возникает ни в одном из случаев

3)  возникает только в первом случае

4)  возникает только во втором случае

31.  

Два длинных прямых провода расположены параллельно друг другу. В одной плоскости с ними лежит квадратный проволочный контур, две стороны которого параллельны проводам. По проводам текут одинаковые электрические токи силой I, направленные в противоположные стороны. Электрический ток в проводе 1 начинает уменьшаться. Индукционный ток, который при этом будет протекать по квадратному контуру,

1)  направлен против часовой стрелки;

2)  направлен по часовой стрелке;

3)  равен нулю;

4)  может быть направлен как против часовой стрелки, так и по часовой стрелке.

32.  

Проводящая рамка площадью 5 см² может вращаться в однородном магнитном поле с индукцией 0,3 Тл. Сначала рамка располагается относительно линий индукции магнитного поля так, как показано на рисунке (вектор $\overrightarrown$ задает перпендикуляр к плоскости рамки). В момент времени t  =  0 рамку начинают равномерно вращать с периодом 0,4 с. Через какое время после начала вращения магнитный поток, пронизывающий рамку, в третий раз станет наибольшим по модулю?

33.  

Плоская квадратная проволочная рамка со стороной 5 см расположена в плоскости XOY и находится в однородном магнитном поле. Вектор индукции магнитного поля лежит в плоскости XOZ и направлен под углом 30° к оси OX (см. рис. слева). На рисунке справа показана зависимость модуля B вектора магнитной индукции от времени t.

Найдите магнитный поток, пронизывающий рамку в момент времени t  =  3 с. Ответ выразите в мкВб.

34.  

В некоторой области пространства создано однородное магнитное поле. Квадратная металлическая рамка движется через границу этой области с постоянной скоростью $\vecV,$ направленной вдоль плоскости рамки, перпендикулярно стороне рамки и вектору магнитной индукции $\vecB,$ (см. рисунок). ЭДС индукции, генерируемая в рамке в показанный на рисунке момент, равна по модулю $\mathcalE = 4мВ.$ Чему был бы равен модуль ЭДС индукции, если бы эта рамка двигалась со скоростью $дробь: числитель: \vecV, знаменатель: 2 конец дроби ?$ Ответ запишите в милливольтах.

№ п/п	№ задания	Ответ
1	1503	1
2	1528	4
3	1532	3
4	1533	2
5	1918	4
6	3236	2
7	3237	4
8	3238	1
9	3240	3
10	3242	3
11	3255	1
12	3321	3
13	3526	1
14	3528	2
15	3532	2
16	3534	4
17	3535	2
18	3536	4
19	4089	3
20	4736	3
21	4771	1
22	4806	2
23	4841	4
24	5366	4
25	5401	3
26	5436	2
27	5506	2
28	5611	1
29	7115	3
30	7144	1
31	7701	2
32	10224	0,5
33	10948	150
34	36758	2

Ключ