اختبار اختيار من متعدد تفاعلي: MCQ - Objective Questions انسباير وفق الهيكل

نستخدم العلاقة $F = ILB\sin(\theta)$. بما أن السلك عمودي على المجال المغناطيسي، فإن $\sin(\theta) = \sin(90^\circ) = 1$.
لذلك، $B = \frac{F}{IL} = \frac{0.20}{5 \times 0.10} = \frac{0.20}{0.50} = 0.40 \text{ T}$.

نستخدم العلاقة $F = ILB\sin(\theta)$. بما أن السلك عمودي على المجال المغناطيسي، فإن $\sin(\theta) = \sin(90^\circ) = 1$.
لذلك، F = 8.0 A × 0.50 m × 0.40 T = 1.6 N.

نحول طول السلك من سنتيمتر إلى متر: L = 75 cm = 0.75 m.
نستخدم العلاقة $F = ILB\sin(\theta)$. بما أن السلك عمودي على المجال المغناطيسي، فإن $\sin(\theta) = \sin(90^\circ) = 1$.
لذلك، $B = \frac{F}{IL} = \frac{0.60}{6.0 \times 0.75} = \frac{0.60}{4.5} \approx 0.133 \text{ T}$. أقرب خيار هو 0.13 T.

نحول طول السلك من سنتيمتر إلى متر: L = 10.0 cm = 0.10 m.
نستخدم العلاقة $F = ILB\sin(\theta)$. بما أن السلك عمودي على المجال المغناطيسي، فإن $\sin(\theta) = \sin(90^\circ) = 1$.
لذلك، $I = \frac{F}{LB} = \frac{0.38}{0.10 \times 0.49} = \frac{0.38}{0.049} \approx 7.755 \text{ A}$. أقرب خيار هو 7.8 A.

لكي تعادل القوة المغناطيسية قوة الجاذبية (وزن السلك)، يجب أن تكون F = weight = 0.35 N.
نحول طول السلك من سنتيمتر إلى متر: L = 40.0 cm = 0.40 m.
نستخدم العلاقة $F = ILB\sin(\theta)$. بافتراض أن المجال عمودي، فإن $\sin(\theta) = \sin(90^\circ) = 1$.
لذلك، $B = \frac{F}{IL} = \frac{0.35}{6.0 \times 0.40} = \frac{0.35}{2.4} \approx 0.1458 \text{ T}$. أقرب خيار هو 0.15 T.

من قانون القوة المغناطيسية على سلك يمر به تيار كهربائي، F = ILB.
وحدة B (التسلا) يمكن اشتقاقها من هذه المعادلة: $B = \frac{F}{IL}$.
وبالتالي، وحدة B هي نيوتن لكل أمبير متر (N / (A × m)).

القوة المغناطيسية على سلك يمر به تيار كهربائي تُعطى بالعلاقة $F = ILB\sin(\theta)$.
تكون القوة صفرًا عندما يكون $\sin(\theta) = 0$. هذا يحدث عندما تكون الزاوية $\theta = 0^\circ$ أو $\theta = 180^\circ$، أي عندما يكون التيار والمجال المغناطيسي متوازيين أو متعاكسين في الاتجاه.

شحنة البروتون q = 1.6 × 10^-19 C.
نستخدم العلاقة $F = qvB\sin(\theta)$. بما أن سرعة البروتون عمودية على المجال المغناطيسي، فإن $\sin(\theta) = \sin(90^\circ) = 1$.
من الشكل، v = 4.0 × 10⁷ m/s، و B = 0.5 T.
إذن، F = (1.6 × 10^-19) × (4.0 × 10⁷) × 0.5 = 3.2 × 10^-12 N.
باستخدام قاعدة اليد اليمنى (لشحنة موجبة): الإبهام باتجاه السرعة (يميناً)، والأصابع باتجاه المجال (للداخل)، فيكون باطن اليد يشير إلى الأعلى، وهو اتجاه القوة.

بما أن الجسيمات ثنائية الأيونات وتحمل شحنتين موجبتين ابتدائيتين، فإن شحنة كل جسيم q = 2e = 2 × (1.6 × 10^-19 C) = 3.2 × 10^-19 C.
نستخدم العلاقة $F = qvB\sin(\theta)$. بما أن سرعة الجسيمات عمودية على المجال المغناطيسي، فإن $\sin(\theta) = \sin(90^\circ) = 1$.
إذن، F = (3.2 × 10^-19) × (3.0 × 10⁴) × 0.90 = (3.2 × 3.0 × 0.90) × 10^-19+4 = 8.64 × 10^-15 N.
الخيار A هو 86 × 10^-16 N = 8.6 × 10^-15 N، وهو الأقرب للنتيجة المحسوبة.

بما أن الجسيمات ثلاثية الأيونات وتحمل ثلاث شحنات موجبة ابتدائية، فإن شحنة كل جسيم q = 3e = 3 × (1.6 × 10^-19 C) = 4.8 × 10^-19 C.
نستخدم العلاقة $F = qvB\sin(\theta)$. بما أن الجسيمات تتحرك بزاوية قائمة على المجال المغناطيسي، فإن $\sin(\theta) = \sin(90^\circ) = 1$.
إذن، F = (4.8 × 10^-19) × (9.0 × 10⁶) × (4.0 × 10^-2) = (4.8 × 9.0 × 4.0) × 10^-19+6-2 = 172.8 × 10^-15 N = 1.728 × 10^-13 N.
أقرب خيار هو 1.7 × 10^-13 N.

شحنة الجسيم أحادي الأيون هي q = e = 1.6 × 10^-19 C.
نستخدم العلاقة $F = qvB\sin(\theta)$. بما أن الجسيم يتحرك بزاوية قائمة على المجال المغناطيسي، فإن $\sin(\theta) = \sin(90^\circ) = 1$.
لذلك، $v = \frac{F}{qB} = \frac{4.1 \times 10^{-13}}{(1.6 \times 10^{-19}) \times 0.61} = \frac{4.1 \times 10^{-13}}{0.976 \times 10^{-19}} \approx 4.2008 \times 10^6 \text{ m/s}$.
أقرب خيار هو 4.2 × 10⁶ m/s.

ذرات الهيليوم ثنائية الأيونات (جسيمات ألفا) تحمل شحنة q = 2e = 2 × (1.6 × 10^-19 C) = 3.2 × 10^-19 C.
نستخدم العلاقة $F = qvB\sin(\theta)$. بما أن الجسيمات تتحرك بزاوية قائمة على المجال المغناطيسي، فإن $\sin(\theta) = \sin(90^\circ) = 1$.
لذلك، $B = \frac{F}{qv} = \frac{6.4 \times 10^{-16}}{(3.2 \times 10^{-19}) \times (4.0 \times 10^4)} = \frac{6.4 \times 10^{-16}}{12.8 \times 10^{-15}} = 0.5 \times 10^{-1} = 0.05 \text{ T}$.

نستخدم قاعدة اليد اليمنى للشحنات الموجبة:
- الإبهام يشير إلى اتجاه سرعة البروتون (إلى اليمين).
- الأصابع تشير إلى اتجاه المجال المغناطيسي (إلى الداخل، ممثل بالحرف x).
- باطن اليد يشير إلى اتجاه القوة المغناطيسية، والذي سيكون في هذه الحالة إلى الأعلى.

بالنسبة للإلكترون (شحنة سالبة)، يكون اتجاه القوة المغناطيسية معاكساً لاتجاه القوة المؤثرة على البروتون (شحنة موجبة) عند نفس ظروف المجال والسرعة.
بما أن القوة على البروتون كانت للأعلى في السؤال السابق، فإن القوة على الإلكترون ستكون للأسفل.

عند تطبيق قاعدة اليد اليمنى لتحديد القوة المغناطيسية على جسيم مشحون:
- الإبهام يشير إلى اتجاه سرعة الجسيم (v).
- الأصابع الممدودة تشير إلى اتجاه المجال المغناطيسي (B).
- باطن اليد يشير إلى اتجاه القوة المغناطيسية (F).