ITAP_Fizik Olimpiyat Okulu 1.Seviye Manyetik_3 Deneme Sınavı: 1 Mart 6 Mart 2014

Transkript

1 ITAP_Fizik Olimpiyat Okulu 1.Seviye Manyetik_3 Deneme Sınavı: 1 Mart 6 Mart Uzunluğu l=50cm ve halka şeklinde olan bir demir çekirdeğine N=1000 sarım sarılmıştır. Bobinde I 1 =1A akım akmaktadır. Bobinin çekirdeği çıkarıldığında manyetik alanın değerinin değişmemesi için bobinden ne kadar büyüklükte (I 2 ) 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) 02. Uzunluğu l 1 =50.2cm olan bir demir çekirdeği uzunluğu l 2 =0.1cm hava aralığı içirmektedir. Çekirdeğe N=20sarım sarılıyor ve aralıkta B 2 =1.2T alan oluşturmak için bobinden ne kadar büyüklükte akım akmalıdır? A)78(A) B)68(A) C)58(A) D)48(A) E)38(A) 03. Çapı D=11.4cm olan çembersel bir demir çekirdeğine N=200 sarım sarılıyor ve oluşan bobinde I 1 =5A akım akıyor. Çekirdekte b=1mm'lik bir aralık yapılıyor. Bu durumda çekirdekteki B alanın şiddetinin değişmemesi için bobinden ne kadar büyüklükte (I 2 ) bir akım geçmelidir? 2.durumda çekirdeğin manyetik geçirgenlik kat sayısı (μ) ne kadar olur? A)I 2 =14.4(A);μ=506. B)I 2 =13.4(A);μ=486. C)I 2 =12.4(A);μ=466. D)I 2 =11.4(A);μ=446. E)I 2 =10.4(A);μ= Bir elektromıknatısın kutupları arasında B=1.4T büyüklükte bir alanın oluşturması gerekiyor. Elektromıknatıs çekirdeğinin uzunluğu l 1 =40cm, kutupları arasındaki mesafe l 2 =1cm, çekirdeğin çapı ise D=5cm'dir. Elektromıknatısın bobini, kesit alanı S=1mm 2 olan bakır telinden yapılmıştır. Bu tel maksimum j=3ma/m 2 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). 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 r 1 =10cm olan iki sonsuz uzun doğrusal telde aynı yönde sırasıyla I 1 =20A ve I 2 =30A akım akmaktadır. Tellerin arasındaki mesafeyi r 2 =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 r 1 olan iki sonsuz uzun doğrusal telde aynı yönde sırasıyla I 1 ve I 2 akım akmaktadır. Akımlar birbirine eşitken (I 1 =I 2 =I), tellerin arasındaki mesafeyi r 2 =2r 1 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

2 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=45 0 olduğuna göre kareye (τ 1 ) ve çembere (τ 2 ) etki eden tork ne kadardır? A) τ = ( N m); τ = ( N m) B) τ = ( N m); τ = ( N m) C) τ = ( N m); τ = ( N m) D) τ = ( N m); τ = ( N m) E) τ = ( N m); τ = ( N m) 09. Kesit alanı S=1mm 2 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 H = τ 15( A/ m) dir. A) 5.12%; 7 10 ( N/ m) B) 4.12%; 6 10 ( N/ m) C) 2.12%; 1 10 ( N/ m) D) 3.12%; 2 10 ( N/ m) E) 1.12%; 3 10 ( N/ 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=60 0 yaparken bobine etki eden torku bulunuz. A) τ = ( N m); τ = ( N m) B) τ = ( N m); τ = ( N m) C) τ = ( N m); τ = ( N m) D) τ = ( N m); τ = ( N m) E) τ = 8 10 ( N m); τ = 4 10 ( N m) 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 m 2 ) olan kısa bir manyetik pusula ortasından asılıdır. Pusula ipin ve telin oluşturduğu düzlemde bulunmaktadır (yani pusula tele diktir). Telden I=30A lik bir akım ϕ dönecektir? geçiriliyor, buna göre pusula ne kadar bir açıyla ( ) A)30 0. B)40 0. C)50 0. D)60 0. E) 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 0 geçiyor ve bobin ϕ = 0.5 bir açıya kadar dönüyor. Bu parametrelere göre galvanometreden geçen akım ne kadardır? A)10-5 A B)10-6 A C)10-7 A D)10-3 A E)10-4 A

3 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 0 ϕ = 1 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) 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=90 0 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) 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) 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. 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) 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)

4 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? A)4(Wb) B)5(Wb) C)3(Wb) D)1(Wb) E)2(Wb) 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 = = ( J s); T = 3.3 B) R 0.18( mm); L 3 10 = = ( J s); T = 6 C) R 0.27( mm); L = = ( J s); T = 9 D) R 0.03( mm); L = = ( J s); T = 1 E) R 0.09( mm); L = = ( J s); T = 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) (N) B) (N) C) (N) D) (N) E) (N) 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) (N) B) (N) C) (N) D) (N) E) (N) 22. v= (m/s) hızı ile bir elektron, şiddeti B=1mT, yönü ise elektronun hızına dik olan homojen bir manyetik alana girmektedir. Manyetik alanda elektronun teğet (a t ) ve merkezi (a n ) ivmelerinin büyüklüklerini bulunuz. A)a τ =0;a n = (m/s 2 ) B)a τ =0;a n = (m/s 2 ) C)a τ =0;a n = (m/s 2 ) D)a τ =0;a n = (m/s 2 ) E)a τ =0;a n = (m/s 2 ) 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)

5 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) 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. A)42.9 B)52.9 C)62.9 D)72.9 E)82.9