Verifica di Fisica – classe 5 BS – 22/11/16
Nome e cognome:
~ (ottenuto ponendo le armature di
[1] Nel selettore di velocità in figura sono presenti un campo elettrico E
~
un condensatore a distanza 5 cm e a una differenza di potenziale di 80 V) e un campo magnetico B
~.
uniforme di modulo 6,4 · 10−3 T, perpendicolare ad E
~ deve essere entrante o uscente dal piano del foglio? Spiega!
(a) B
(b) Calcola la velocità vs degli elettroni selezionati e la loro energia cinetica,
esprimendo quest’ultima anche in MeV (1 MeV = 1,6 · 10−13 J)
(c) Descrivi a parole come è fatta la traiettoria di un elettrone che entra nel
selettore con una velocità maggiore di vs .
[2] Un conduttore mobile può scorrere su due guide metalliche collegate a un generatore, come in figura.
Nel circuito passa una corrente di 2,0 A, mentre il campo magnetico, diretto da N a S, è 0,2 T. La parte
di conduttore immersa nel campo è lunga 10 cm.
(a) Se il generatore ha una f.e.m. di 8 V, calcola la resistenza del circuito.
(b) Calcola il modulo della forza che il campo magnetico esercita sul conduttore mobile.
(c) Indica direzione e verso delle forze agenti sul conduttore mobile e verifica
che se l’oggetto appeso ha massa m = 4,1 g il conduttore mobile rimane
in equilibrio.
[3] Due fili percorsi da correnti di intensità i1 = 2,0 A e i2 = 6,0 A sono perpendicolari, come in figura.
• Determina intensità, direzione e verso del campo magnetico risultante in P.
[4] Considera un solenoide ideale di lunghezza L, con N spire totali, di raggio R, in cui circola una corrente
di intensità I .
• Come varia il modulo del campo magnetico sull’asse del solenoide se L raddoppia, N triplica, R
quadruplica e I dimezza? Spiega!
[5] Un protone si muove con una velocità ~v di modulo 5,0 · 106 m/s nel piano xy, lungo una direzione che
forma un angolo di 30◦ con l’asse x. È presente un campo magnetico uniforme di modulo 1,5 T.
~ è diretto:
• Indica direzione e verso della forza agente sul protone e calcola il suo modulo se B
(a) lungo il verso positivo dell’asse y;
(b) lungo il verso positivo dell’asse z.
[6] Una bobina circolare di 500 avvolgimenti di raggio 0,50 cm è percorsa da una corrente di 2,0 mA ed
è posta in un campo magnetico uniforme di modulo 0,30 T. Il piano della spira è parallelo al campo
magnetico.
• Spiega come tende a orientarsi la bobina e calcola il massimo momento torcente che agisce sulla
bobina.
[7] Uno spettrometro di massa è uno strumento che misura la massa degli ioni. Gli ioni prodotti da una
sorgente vengono accelerati, passano attraverso un selettore di velocità (di armature A e B, vedi figura)
ed entrano in una regione in cui è presente solamente un campo magnetico uniforme perpendicolare alla
loro velocità. A seconda della loro massa, gli ioni incidono in punti diversi del rivelatore.
(a) Calcola il raggio della traiettoria semicircolare percorsa da ioni 15 N + (m = 15 u.m.a.,
q = |qe |) con una velocità di 5,41 · 105 m/s
all’interno di uno spettrometro il cui campo
magnetico abbia modulo 6,5 · 10−2 T.
(b) Calcola il tempo impiegato dagli ioni 15 N +
per percorrere la traiettoria semicircolare.
(c) La figura sottostante mostra l’immagine
di una lastra fotografica ottenuta quando
viene utilizzato un gas che contiene due isotopi. Quale dei due isotopi ha massa maggiore? Quale è più abbondante? Spiega!
Costanti
• massa dell’elettrone: me = 9,11 · 10−31 kg
• massa del protone: mp = 1,67 · 10−27 kg
• carica dell’elettrone: |qe | = 1,6 · 10−19 C
• unità di massa atomica: 1 u.m.a. = 1,66 · 10−27 kg
