ITAP_Fizik OLimpiyat Okulu

ITAP_Fizik Olimpiyat Okulu
1.Seviye Manyetik_3 Deneme Sınavı: 1 Mart – 6 Mart 2014
01. Uzunluğu l=50cm ve halka şeklinde olan bir demir çekirdeğine N=1000 sarım sarılmıştır.
Bobinde I1=1A akım akmaktadır. Bobinin çekirdeği çıkarıldığında manyetik alanın değerinin
değişmemesi için bobinden ne kadar büyüklükte (I2) bir akım akmalıdır? (İpucu: demirin
mıknatıslanma grafiğini B=B(H) kullanınız.)
A)520(A)
B)620(A)
C)720(A)
D)820(A)
E)920(A)
B)68(A)
C)58(A)
D)48(A)
E)38(A)
at
O
A)78(A)
ku
lu
02. Uzunluğu l1=50.2cm olan bir demir çekirdeği uzunluğu l2=0.1cm hava aralığı
içirmektedir. Çekirdeğe N=20sarım sarılıyor ve aralıkta B2=1.2T alan oluşturmak için
bobinden ne kadar büyüklükte akım akmalıdır?
Li
m
pi
y
03. Çapı D=11.4cm olan çembersel bir demir çekirdeğine N=200 sarım sarılıyor ve oluşan
bobinde I1=5A akım akıyor. Çekirdekte b=1mm'lik bir aralık yapılıyor. Bu durumda
çekirdekteki B alanın şiddetinin değişmemesi için bobinden ne kadar büyüklükte (I2) bir
akım geçmelidir? 2.durumda çekirdeğin manyetik geçirgenlik kat sayısı (μ) ne kadar olur?
A)I2=14.4(A);μ=506. B)I2=13.4(A);μ=486. C)I2=12.4(A);μ=466. D)I2=11.4(A);μ=446.
E)I2=10.4(A);μ=426.
_F
iz
ik
O
04. Bir elektromıknatısın kutupları arasında B=1.4T büyüklükte bir alanın oluşturması
gerekiyor. Elektromıknatıs çekirdeğinin uzunluğu l1=40cm, kutupları arasındaki mesafe
l2=1cm, çekirdeğin çapı ise D=5cm'dir. Elektromıknatısın bobini, kesit alanı S=1mm2 olan
bakır telinden yapılmıştır. Bu tel maksimum j=3MA/m2 büyüklükte akım yoğunlu geçirebilir.
Bu verilere göre, istenen manyetik alanını oluşturmak için bobine bağlanan kaynağın emk’sı
( ε ) ne kadar olmalıdır? Bobinin kalınlığı b (b – bobinin çekirdeğe sarılan alt sarım
katmanıyla üst katmanı arasında mesafe) en az ne kadar olmalıdır?
A)b=1.0(cm); ε=11(V).
B)b=1.5(cm); ε=11(V).
C)b=1.0(cm); ε=21(V).
D)b=1.5(cm); ε=21(V).
E)b=1.0(cm); ε=31(V).
IT
AP
05. Bir elektromıknatısın kutupları arasında oluşan manyetik alanın şiddeti B=0.1T dır.
Uzunluğu l=70cm, akımı ise I=70A olan doğrusal bir tel parçası mıknatısının kutupları
arasında alana dik yönde yerleştiriliyor. Tele etki eden kuvvet F ne kadardır?
A)4.9(N)
B)5.9(N)
C)6.9(N)
D)7.9(N)
E)8.9(N)
06. Arasındaki mesafe r1=10cm olan iki sonsuz uzun doğrusal telde aynı yönde sırasıyla
I1=20A ve I2=30A akım akmaktadır. Tellerin arasındaki mesafeyi r2=20cm kadar artırmak
için tellerin birim uzunluğuna düşen gereken iş w ne kadardır?
A)93(μJ/m) B)83(μJ/m) C)73(μJ/m) D)63(μJ/m) E)53(μJ/m)
07. Arasındaki mesafe r1 olan iki sonsuz uzun doğrusal telde aynı yönde sırasıyla I1ve I2 akım
akmaktadır. Akımlar birbirine eşitken (I1=I2=I), tellerin arasındaki mesafeyi r2=2r1 kadar
artırmak için tellerin birim uzunluğuna yapılan iş w = 55( μ J / m) olduğuna göre akım I ne
kadardır?
A)15A
B)10A
C)20A
D)35A
E)40A
08. Her birinin çevresi l=20cm ve akımı I=2A olan, biri çember, diğeri ise kare olan telden
yapılan sarımlar, şiddeti B=0.1T olan homojen bir manyetik alana yerleştiriliyor. Alanla
sarımların düzlemleri arasındaki açı α=450 olduğuna göre kareye (τ1) ve çembere (τ2) etki
eden tork ne kadardır?
A) τ 1 = 6.5 ⋅ 10−4 ( N ⋅ m);τ 2 = 4.5 ⋅ 10−4 ( N ⋅ m)
B) τ 1 = 3.5 ⋅ 10−4 ( N ⋅ m);τ 2 = 6.5 ⋅ 10−4 ( N ⋅ m)
C) τ 1 = 4.5 ⋅ 10−4 ( N ⋅ m);τ 2 = 1.5 ⋅ 10−4 ( N ⋅ m)
D) τ 1 = 3.5 ⋅ 10−4 ( N ⋅ m);τ 2 = 4.5 ⋅ 10−4 ( N ⋅ m)
lu
E) τ 1 = 7.5 ⋅ 10−4 ( N ⋅ m);τ 2 = 8.5 ⋅ 10−4 ( N ⋅ m)
B) 4.12%; 6 ⋅ 10−5 ( N / m)
E) 1.12%; 3 ⋅ 10−5 ( N / m)
C) 2.12%; 1 ⋅ 10−5 ( N / m)
pi
y
A) 5.12%; 7 ⋅ 10−5 ( N / m)
D) 3.12%; 2 ⋅ 10−5 ( N / m)
at
O
ku
09. Kesit alanı S=1mm2 olan bir alüminyum tel yatay düzlemde asılı olup, Dünyanın
manyetik alanının meridyenine diktir ve telde batıdan doğuya doğru I=1.6A akım
geçmektedir. Tele etki eden manyetik kuvvetin telin yer çekim (mg) kuvvetiyle oranını
bulunuz. Telin birim uzunluğuna düşen ağırlık kuvveti ne kadar azalacaktır? Dünyanın
manyetik alanın yatay bileşeni Hτ = 15( A / m) dir.
O
Li
m
10. Kenarları a=3cm ve b=2cm olan bir dikdörtgen çerçeveye sarılmış N=400 ince tel sarımı
bir galvanometrenin bobinini oluşturmaktadır. Bobin bir telin ucuna bağlı olup şiddeti
B=0.1(T) olan homojen bir manyetik alanda asılıdır. Bobinde I=0.1μA büyüklükte bir akım
geçmektedir. (1)bobinin çerçevesinin düzlemi alanın yönüne paralel iken; (2)bu düzlem ile
manyetik alanın yönü α=600 yaparken bobine etki eden torku bulunuz.
A) τ 1 = 2.4 ⋅ 10−9 ( N ⋅ m);τ 2 = 1.2 ⋅ 10−9 ( N ⋅ m)
B) τ 1 = 1.2 ⋅ 10−9 ( N ⋅ m);τ 2 = 2.4 ⋅ 10−9 ( N ⋅ m)
ik
C) τ 1 = 4.4 ⋅ 10−9 ( N ⋅ m);τ 2 = 2.2 ⋅ 10−9 ( N ⋅ m)
iz
D) τ 1 = 2.2 ⋅ 10−9 ( N ⋅ m);τ 2 = 4.4 ⋅ 10−9 ( N ⋅ m)
_F
E) τ 1 = 8 ⋅ 10−9 ( N ⋅ m);τ 2 = 4 ⋅ 10−9 ( N ⋅ m)
AP
11. Uzun doğrusal dikey bir telden a=20cm uzakta, manyetik olmayan, teğet elastik modülü
G=5.9GPa, uzunluğu l=0.1m, çapı ise d=0.1mm olan bir telin ucuna, manyetik momenti
m=0.01(A·m2) olan kısa bir manyetik pusula ortasından asılıdır. Pusula ipin ve telin
oluşturduğu düzlemde bulunmaktadır (yani pusula tele diktir). Telden I=30A’lik bir akım
geçiriliyor, buna göre pusula ne kadar bir açıyla (ϕ ) dönecektir?
IT
A)300.
B)400.
C)500.
D)600.
E)700.
12. Kenarları a=2.2cm ve b=1.9cm olan bir dikdörtgen çerçeveye sarılmış N=600 ince tel
döngüsü bir galvanometrenin bobinini oluşturmaktadır. Bobin, uzunluğu l=10cm, çapı
d=0.1mm, teğet elastik modülü ise G=5.9GPa olan bir telin ucuna bağlı olup şiddeti
H=160(kA/m) olan homojen bir manyetik alanda asılıdır. Galvanometreden bilinen bir akım
geçiyor ve bobin ϕ = 0.50 bir açıya kadar dönüyor. Bu parametrelere göre galvanometreden
geçen akım ne kadardır?
A)10-5A
B)10-6A
C)10-7A
D)10-3A
E)10-4A
13. Kenarı a=1cm olan, ince telden yapılmış bir çerçeve, uzunluğu l=10cm, yarıçapı
r=0.1mm, teğet elastik modülü ise G olan bir telin ucuna bağlı olup, şiddeti B=13.7(mT) olan
homojen bir manyetik alanın yönüne paraleldir. Çerçeveden I=1A akım geçtiğinde çerçeve
ϕ = 10 bir açıya kadar dönüyor. Bu verilere göre telin modülü G ne kadardır?
A)80(GPa) B)70(GPa)
C)60(GPa)
D)50(GPa) E)40(GPa)
lu
14. Yarıçapı R=2cm olan çembersel bir döngü, şiddeti H=150(kA/m) olan homojen bir alana,
döngünün düzlemi alanın yönüne dik olarak yerleştiriliyor. Çemberde I=2A akım
geçmektedir. Çemberi çapından geçen bir eksene göre ϕ=900 bir açıya kadar döndürmek için
gereken iş ne kadardır?
A)0.70(μJ) B)0.65(μJ)
C)0.60(μJ)
D)0.55(μJ) E)0.50(μJ)
at
O
ku
15. Şiddeti B=0.5T olan homojen bir alanda uzunluğu l=10cm, akımı ise I=2A olan bir tel
v=20cm/s sabit hız ile alana dik yönde hareket etmektedir. t=10s süre içinde telin üzerine
yapılan iş (W) ve harcanan güç P ne kadardır?
A)0.2(J);0.02(W)
B)0.1(J);0.01(W)
C)0.3(J);0.03(W)
D)0.4(J);0.04(W)
E)0.5(J);0.05(W)
ik
O
Li
m
pi
y
16. Yarıçapı R=5cm olan homojen bir bakır diski (şekilde A ile işaretlenen disk), şiddeti
B=0.2T olan homojen bir manyetik alanda bulunmaktadır. Manyetik alanın yönü diske diktir.
Diskte ab yarıçapı boyunca I=5A büyüklükte akım geçmektedir (şekilde a ve b noktalarında
disk dönmesine rağmen, kaynağın uçlarıyla sürekli bağlanmaktadır, kayan anahtarlar ismi
verilir). Disk n=3s-1 sabit bir frekansla dönmektedir. Bu verilere göre: (a)bu motorun (P)
gücünü; (b)diskin döndüğü yönü (manyetik alan şeklin düzleminden dışarıya doğrudur);
(c)diske etki eden dönme torkunu (τ) bulunuz.
_F
iz
A)P=0.136(mW);τ=0.25(mN·m)
C)P=0.336(mW);τ=2.25(mN·m)
E)P=0.536(mW);τ=4.25(mN·m)
B)P=0.236(mW);τ=1.25(mN·m)
D)P=0.436(mW);τ=3.25(mN·m)
IT
AP
17. Yarıçapı R, kütlesi m=0.35kg olan homojen bir bakır diski (şekilde A ile işaretlenen
disk), şiddeti B=24mT olan homojen bir manyetik alanda bulunmaktadır. Manyetik alanın
yönü diske diktir. Diskte ab yarıçapı boyunca akım geçebilmektedir (şekilde a ve b
noktalarında disk dönmesine rağmen, kaynağın uçlarıyla sürekli bağlanmaktadır, kayan
isimli anahtarlar). İlk anda kaynak devreye bağlı değil, disk ise hareketsizdir. Kaynak
devreye bağlandığında disk dönmeye başlıyor ve t=30s sonra dönme frekansı n=5s-1 kadar
oluyor. Bu verilere göre devredeki akım ne kadardır?
A)13.3(A)
B)14.3(A)
C)15.3(A)
D)16.3(A)
E)17.3(A)
B)5(Wb)
C)3(Wb)
D)1(Wb)
E)2(Wb)
ku
A)4(Wb)
lu
18. Yarıçapı R=10cm olan homojen bir bakır diski (şekilde A ile işaretlenen disk), şiddeti
B=0.1T olan homojen bir manyetik alanda bulunmaktadır. Manyetik alanın yönü diske diktir.
Diskte ab yarıçapı boyunca akım geçmektedir (şekilde a ve b noktalarında disk dönmesine
rağmen, kaynağın uçlarıyla sürekli bağlanmaktadır, kayan isimli anahtarlar denir). Disk
n=5.3s-1 sabit bir frekansla dönmektedir. Bu verilere göre ab yarıçap t=60s süre içinde
‘süpürdüğü’ alan S ne kadardır ve bu alana karşılıklı gelen manyetik akı ne kadardır?
Li
m
pi
y
B) R = 0.18(mm); L = 3 ⋅ 10−27 ( J ⋅ s ); T = 6 ⋅ 10−11 ( s)
C) R = 0.27(mm); L = 4.5 ⋅ 10−27 ( J ⋅ s); T = 9 ⋅ 10−11 ( s )
D) R = 0.03(mm); L = 0.5 ⋅ 10−27 ( J ⋅ s); T = 1 ⋅ 10−11 ( s)
E) R = 0.09(mm); L = 1.5 ⋅ 10−27 ( J ⋅ s); T = 3 ⋅ 10−11 ( s )
at
O
19. U=1kV gerilimiyle hızlandırılan bir elektron, yönü elektronun hızına dik, şiddeti ise
B=1.19T olan homojen bir manyetik alan bölgesine girmektedir. Bu verilere göre elektronun
döndüğü çemberin yarıçapı (R), dönme periyotu (T) ve elektronun açısal momenti (L) ne
kadardır?
A) R = 0.01(mm); L = 1.7 ⋅ 10−28 ( J ⋅ s); T = 3.3 ⋅ 10−12 ( s )
iz
ik
O
20. U=300V gerilimiyle hızlandırılan bir elektron uzun bir telden a=4mm uzakta, tele paralel
olarak hareket etmektedir. Telde I=5A bir akım oluşturulduğunda elektrona etki eden kuvvet
ne kadar olacaktır?
A)4.2·10-16(N)
B)5.2·10-16(N)
C)6.2·10-16(N)
D)7.2·10-16(N)
E)8.2·10-16(N)
AP
_F
21. U=1MV gerilimiyle hızlandırılan α-parçacığı demeti, şiddeti H=1.2kA/m olan homojen
bir mıknatıslayıcı alanda hareketine devam etmektedir. Demette her bir parçacığın hızı
manyetik alana diktir. Her bir parçacığa etki eden kuvveti bulunuz.
A)3.72·10-14(N)
B)4.72·10-14(N)
C)5.72·10-14(N)
D)6.72·10-14(N)
E)7.72·10-14(N)
IT
22. v=4.107(m/s) hızı ile bir elektron, şiddeti B=1mT, yönü ise elektronun hızına dik olan
homojen bir manyetik alana girmektedir. Manyetik alanda elektronun teğet (at) ve merkezi
(an) ivmelerinin büyüklüklerini bulunuz.
B)aτ=0;an=8.1015(m/s2)
C)aτ=0;an=7.1015(m/s2)
A)aτ=0;an=9.1015(m/s2)
E)aτ=0;an=5.1015(m/s2)
D)aτ=0;an=6.1015(m/s2)
23. Bir proton, şiddeti B=1T olan bir manyetik alanda yarıçapı R=0.6m olan bir çemberde
çembersel hareket yapmaktadır. Buna göre protonun kinetik enerjisi (eV olarak) ne kadardır?
A)8.2(MeV) B)11.2(MeV) C)14.2(MeV) D)17.2(MeV) E)20.2(MeV)
24. Bir proton ve bir elektron aynı hız ile hareket ederek homojen bir manyetik alana
girmektedir. Protonun ile elektronun eğrilik çapların oranını ( R1 / R2 ) bulunuz.
A)1
B)840
C)2840
D)3840
E)1840
25. Bir elektron ve bir proton aynı büyüklükte bir gerilimiyle hızlandırıyorlar ve ardından
hızlarına dik yönde olan homojen bir manyetik alanda hareketini devam ediyorlar. Protonun
ile elektronun eğrilik çapların oranını ( R1 / R2 ) bulunuz.
B)52.9
C)62.9
D)72.9
E)82.9
IT
AP
_F
iz
ik
O
Li
m
pi
y
at
O
ku
lu
A)42.9