Compito 4 - Digilander

Liceo Classico-Scientifico “Ariosto-Spallanzani”
Reggio Emilia
Compito di Fisica
(campo magnetico, forza magnetica, forza di Lorentz)
5 febbraio 2013
Classe VE
Nome ……………………….
Cognome…………………………….
Scegliete la risposta giusta e motivate brevemente. Attenzione: ci possono essere più di una risposta corretta . (1 punto per
ciascun quesito)
1) Lo spazio attorno ad un magnete o ad un conduttore percorso da corrente è sede di un campo magnetico, lo spazio attorno
ad una carica in quiete è sede di un campo elettrico. Le precedenti affermazioni sono rispettivamente:
a. V,F;
c. F, V;
b. F, F;
d. V, V.
2) Le linee di forza del campo di induzione magnetica sono aperte, quelle del campo elettrico sono chiuse.
V
F
3) Nell’esperienza di Oersted l’ago magnetico, per effetto del campo magnetico generato dal filo percorso da corrente, si
dispone:
a. Parallelamente al filo
c. Perpendicolarmente al campo risultante
b. Parallelamente al campo risultante dalla
dalla sovrapposizione del campo
sovrapposizione del campo magnetico
magnetico terrestre con il campo generato
terrestre con il campo generato dal filo
dal filo percorso da corrente
percorso da corrente
d. Nessuna delle precedenti risposte è
corretta
4) Se attraverso la sezione di un filo rettilineo indefinito nel vuoto passano n = 1020 elettroni al secondo, l’intensità del
vettore induzione magnetico B0 , ad una distanza d = 10 cm dal filo il cui diametro è molto minore di d, vale:
a. 6,42
b. 3,21
c. 3,21
10-5 T
10-5 T
10-5 Wb
d. Non si può calcolare perché non ci
conosce il verso della corrente.
5) Un filo rettilineo indefinito verticale, posto nel vuoto, è percorso da una corrente di intensità i = 140 A diretta verso l’alto.
Un campo di induzione magnetica di intensità B0 = 3 10-4 T agisce parallelamente al filo ed è diretto come la corrente. Il
modulo del campo BR in un punto a 10 cm dal filo e l’angolo formato dal campo magnetico con il piano orizzontale
sono rispettivamente:
a. 2,81 10-4 T,
46,9°
d. Nessuna delle risposte precedenti è
b. 4,10 10-4 T,
43°
corretta.
c. 4,10 10-4 T,
46,9°
6) Quale dei grafici sottostanti illustra correttamente la variazione del campo magnetico all’interno si un solenoide in
funzione dei parametri N = numero di spire, L = lunghezza del solenoide ed i = intensità della corrente:
A)
B)
C)
D)
7) Si hanno quattro solenoidi di sezione trascurabile con queste caratteristiche:
 Solenoide 1: N = 300, lunghezza l, corrente 1 A
 Solenoide 2: N = 600, lunghezza 2l, corrente 6 A
 Solenoide 3: N = 300, lunghezza l, corrente 3 A
 Solenoide 1: N = 900, lunghezza 3l, corrente 4 A
Indicati con B1, B2, B3 e B4 i moduli del vettore induzione magnetica all’interno dei solenoidi, si può affermare che:
a. B1= 2 B2
c. B2 = 3 B1 = B3 = 9/4 B4
b. B1 = B2 e B3 = 1/4 B4
d. B4 / B2 = 2 /3
8) Quattro coppie di fili paralleli rettilinei 1 e 2 sono posti ad uguale distanza d e sono percorsi da corrente di uguale intensità
i, come nella figura sottostante:
filo 1
filo 2
filo 1
filo 2
i
i
filo 1
caso A)
i
filo 2
i
i
i
filo 1
caso B)
caso C)
filo 2
i
i
caso D)
Il campo magnetico B nel punto medio M che si trova ad uguale distanza tra i due fili è:
a. nullo in tutti e quattro i casi
b. nullo solo nei casi A e B
c. nullo nei casi A, B e C
d. non nullo nelle configurazioni B, C e D.
9) Una corrente di intensità i = 2,5 A genera, internamente ad un solenoide indefinito di 450 spire, posto nel vuoto, n campo di
induzione magnetica di modulo B0 = 2 10-3 T. Si può dire che la lunghezza del solenoide vale
a) 0,71 m
c) 0,21 m
b) 0,07 m
d) 0,02m
10) Due fili rettilinei paralleli tra loro, posti nel vuoto a distanza d = 24 cm , sono percorsi da due correnti di intensità i1 = 8 A e
i2 = 12 A, circolanti nel verso indicato in figura
filo 1
filo 2
i1
A
i2
L’intensità del campo di induzione magnetica B nel punto A posto a distanza l = 6 cm dal filo 1 risulta essere
a.
b.
c.
d.
2,01
4,01
8,02
4,01
10-5 T
10-5 T
10-5 T
102 T


11) Una particella carica, attraversando perpendicolarmente un campo magnetico B con velocità v è soggetta alla forza di
Lorentz che la devia lungo una circonferenza. Fra le seguenti figure qual è quella corretta?
B entra nella
pagina
B entra nella
pagina
B entra nella
pagina
B entra nella
pagina
F
F
F
carica
positiva
v
carica
negativa
v
F
F
carica
negativa
v
F
carica
positiva
v


12) Tre particelle attraversano un campo magnetico B con velocità v perpendicolare a. Ognuna delle particelle rappresentate
in figura potrebbe essere un protone, un neutrone o un elettrone. Assegnare ad ogni particella la sua traiettoria.
B esce dalla
pagina
1
2
v
3
a.
b.
c.
d.
elettrone (1), protone (2), neutrone (3);
protone (1), neutrone (2), elettrone (3);
neutrone (1), elettrone (2), protone (3);
elettrone (1), neutrone (2), protone (3);
13) Un fascetto di ioni positivi si muove in linea retta, senza deviare, in una regione di spazio in cui sono presenti sia un campo


elettrico E che un campo magnetico B . Tra le seguenti deduzioni qual è quella esatta?
 
 
b. I campi E e B sono perpendicolari tra loro e perpendicolari alla traiettoria del fascetto;
 
c. I campi E e B si annullano tra di loro, quindi il fascetto non sente alcuna forza;
 
d. I campi E e B sono paralleli tra loro e paralleli alla traiettoria del fascetto.
a.
I campi E e B sono paralleli tra loro e perpendicolari alla traiettoria del fascetto;
14) Una particella m = 6,68 10 - 27 kg, q = 3,2 10 -19 C) entra in un campo magnetico uniforme di 2 T perpendicolarmente al
campo. La particella percorre una circonferenza di raggio 30 mm. La velocità della particella è
a. 1,44 10 6 m/s ;
c. 2,87 10 3 m/s ;
6
b. 2,87 10 m/s ;
d. 1,72 10 3 m/s.
- 27
-19
15) Un protonem = 1,67 10
kg, q = 1,6 10 C) entra in un campo magnetico uniforme di 1,7 T perpendicolarmente al
campo, alla velocità di 2,8 107 m/s. Qual è la forza che devia la traiettoria del protone?
a. 7,6 10 - 6 N ;
c. 7,6 10 - 12 N ;
- 12
b. 3,8 10
N;
d. 5,6 10 - 26 N .
16) Riferendoci ai dati del quesito precedente: qual è il raggio dell’orbita?
a. 17,2 m
c. 0,172 m
b. 1,72 m
d. 0,0172 m
Risolvete i seguenti esercizi, evidenziando le formule utilizzate e esprimendo i risultati nelle opportune unità SI. (1 punto per
ciascun quesito)


1) Ioni di idrogeno H1 e di deuterio H 2 sono riscaldati e portati alla velocità v. Gli ioni vengono poi introdotti in una
apparecchiatura in cui il campo magnetico B uniforme fa percorrere loro orbite circolari. Se il raggio dell’orbita degli ioni di
deuterio vale R, quale sarà il raggio dell’orbita degli ioni di idrogeno?
2) Nel disegno i1 = 1A e i2 = i3 = 2 A e la freccia indica il verso di percorrenza dei percorsi. Determinate la circuitazione di B
sui percorsi
a) 

γ1
i1

i1
i1
γ3
γ2

i2
i2
i2
b) ;
i3
i3
i3
c)
.
3) Un protone di massa 1,6 10– 27 kg si sposta a velocità v = 10 4 m/s parallelamente ad
un filo dove scorre la corrente di intensità i = 25 A. La distanza tra il protone e il filo
è di 1 cm. Determinare:
a) il campo magnetico nel punto in cui si trova il protone;
v
i
d = 1 cm
b) la forza di Lorentz sul protone.
4) Una particella carica entra in una zona dove è presente un campo magnetico di intensità B = 400 T a velocità v = 2500 m/s.
Quanto vale la carica elettrica specifica (rapporto q/m) per la particella se essa compie una traiettoria che è un arco di
circonferenza di raggio R= 25 m?
5) Un particella carica (q = 10-16 C) entra a velocità v = 400 m/s in una zona dove
è presente il campo magnetico uniforme di intensità B = 0,2 T e diretto
ortogonalmente alla direzione della velocità.
a) Quale deve essere la direzione e il verso del campo elettrico E da
applicare nella stessa zona dove è presente B perché la particella NON
DEFLETTA?
B = 0,2 T
v = 400 m/s
b) Quale deve essere l’intensità del campo elettrico?
6) Determinare il campo magnetico nel punto medio M e nel punto P, sapendo che la distanza tra i due fili è 50 cm e i1 = i2 =
3 A.
P
90°
45°
i1 = 3 A
M
i2 = 3 A
d = 0,5 m
Tempo: 1 ora. Voti da 1 a 10. Sufficienza con 15 su 27 punti.