ملف تدريبي: حركة الجسيمات المشحونة في المجالات الكهربية والمغناطيسية المنتظمة

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على تحليل حركة الجسيمات المشحونة في مجالات كهربية ومغناطيسية منتظمة متعامدة.

س١:

أُطلق إلكترون إلى مركز سيكلوترون به مجال مغناطيسي كثافة فيضه 2.75T . أوجد تردُّد المجال الكهربي المتردد للسيكلوترون. اعتبر 9.11×10 kg قيمة كتلة الإلكترون، 1.60×10 C قيمة شحنة الإلكترون.

  • أ2.62×10 Hz
  • ب7.69×10 Hz
  • ج9.12×10 Hz
  • د1.30×10 Hz
  • ه5.09×10 Hz

س٢:

حُرِّر إلكترون إلى مركز سيكلوترون. في اللحظة التي أُدخِل فيها الإلكترون، كان القطب الأيمن للسيكلوترون مشحونًا بشحنة سالبة. قُذِفَ الإلكترون في النهاية من السيكلوترون عند النقطة 𝑃، كما هو موضَّح في الشكل. في أيِّ اتجاه تحرَّك الإلكترون المقذوف؟

  • أالاتجاه I
  • بالاتجاه II

س٣:

يوجد إلكترون في مركز سيكلوترون في اللحظة التي شُحِن فيها قُطبَا السيكلوترون، كما هو موضَّح في المُخطَّط.

أيُّ القوى الموضَّحة في المُخطَّط ناتجة عن المجال الكهربي للسيكلوترون؟

  • أ𝐹
  • ب𝐹
  • ج𝐹
  • د𝐹

أيُّ القوى الموضَّحة في المُخطَّط ناتجة عن المجال المغناطيسي للسيكلوترون؟

  • أ𝐹
  • ب𝐹
  • ج𝐹
  • د𝐹

س٤:

يتحرَّك جُسيم موجب الشحنة في منطقة تحتوي على لوحين مشحونين بينهما مسافة 2.5 mm، يُنشئان مجالًا كهربيًّا منتظمًا. يوجد بين اللوحين مجال مغناطيسي منتظم اتجاهه عمودي على اتجاه المجال الكهربي، كما هو موضَّح في الشكل. كثافة فيض المجال المغناطيسي 275 mT. يتحرَّك الجسيم في المنطقة في مسار مستقيم يوازي اللوح السالب الشحنة على مسافة 1.25 mm منه. أوجد سرعة الجسيم التي يتحرَّك بها في مساره. اكتب إجابتك لأقرب رقمين معنويين.

  • أ9.7×10 m/s
  • ب4.2×10 m/s
  • ج79×10 m/s
  • د9.2×10 m/s
  • ه8.9×10 m/s

س٥:

تنبعث أيونات من مصدر إلى منطقة تقع بين لوحين متوازيين شحنة أحدهما عكس شحنة الآخَر وبينهما مسافة 5.00 cm. يقع اللوحان المتوازيان في مجال مغناطيسي يتجه خارجًا من مستوى الشكل الموضَّح. تبلغ كثافة فيض المجال المغناطيسي 136 mT. تتحرَّك الأيونات بسرعة 𝑣 موازية للَّوحين، وتخرج من المنطقة ثم تتبَع مسارًا منحنيًا ينتهي إلى كاشف. المسار المنحني عبارة عن نصف دائرة نصف قطرها 𝑟=1.28m، ويقع الكاشف على مسافة 𝑑=2𝑟 من نقطة خروج الأيونات من المنطقة الواقعة بين اللوحين المتوازيين. شحنة الأيون 3.20×10 C، وكتلته 5.27×10 kg. أوجد فرق الجهد بين اللوحين المشحونين. قرِّب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٦:

تنبعث أيونات من مصدر إلى منطقة تقع بين لوحين متوازيين شحنة أحدهما عكس شحنة الآخَر وبينهما مسافة 10.0 cm. يقع اللوحان المتوازيان في مجال مغناطيسي يتجه خارجًا من مستوى الشكل الموضَّح. يبلغ فرق الجهد بين اللوحين 245 V، وتبلغ كثافة فيض المجال المغناطيسي 12.5 mT. تتحرَّك الأيونات بالسرعة 𝑣 موازية للوحين، وتخرج من المنطقة بينهما، ثم تتبَع مسارًا منحنيًا ينتهي إلى كاشف. المسار المنحني عبارة عن نصف دائرة نصف قطرها 𝑟، ويقع الكاشف على المسافة 𝑑=2𝑟 من نقطة خروج الأيونات من المنطقة الواقعة بين اللوحين المتوازيين. شحنة الأيون 3.20×10 C، وكتلته 2.17×10 kg. أوجد المسافة 𝑑. أجب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٧:

يتحرَّك جسيم موجب الشحنة في منطقة تحتوي على لوحين مشحونين بينهما مسافة 30 cm يُنشئان مجالًا كهربيًّا منتظمًا. يوجد بين اللوحين مجال مغناطيسي منتظم اتجاهه عمودي على اتجاه المجال الكهربي بين اللوحين، كما هو موضَّح في الشكل. يتحرَّك الجسيم عبْر المنطقة في مسار مستقيم يوازي اللوح السالب الشحنة. سرعة الجسيم التي يتحرَّك بها في مساره تساوي 240 m/s.

ما كثافة فيض المجال المغناطيسي؟ قرِّب إجابتك لأقرب رقمين معنويين.

إذا تغيَّرت كثافة فيض المجال المغناطيسي إلى 500 mT، فما السرعة التي يجب أن يتحرَّك بها الجسيم ليمر بالمنطقة دون انحراف؟

س٨:

تنبعث أيونات من مصدر إلى منطقة تقع بين لوحين متوازيين شحنة أحدهما عكس شحنة الآخَر، وبينهما مسافة 7.50 cm. يقع اللوحان المتوازيان في مجال مغناطيسي يتجه خارجًا من مستوى الشكل الموضَّح. فرق الجهد بين اللوحين 895 V. تتحرَّك الأيونات بسرعة 𝑣، موازية للوحين، وتخرج من المنطقة بينهما، ثم تتبَع مسارًا منحنيًا ينتهي إلى كاشف. المسار المنحني عبارة عن نصف دائرة نصف قطرها 𝑟=752mm، ويقع الكاشف على مسافة 𝑑=2𝑟 من نقطة خروج الأيونات من المنطقة الواقعة بين اللوحين المتوازيين. شحنة الأيون 3.20×10 C، وكتلته 4.39×10 kg. أوجد كثافة فيض المجال المغناطيسي. قرِّب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٩:

وُضعت شريحة موصِّلة من الفضة سمكها 𝑑=1.8mm في مجال مغناطيسي. أُبقي على تيار شدته 1.4 A، مارًا في الشريحة عموديًّا على اتجاه المجال المغناطيسي. سطحا الشريحة العموديان على اتجاه التيار والمجال المغناطيسي مشحونان كهربيًّا، ولهما جهد كهربي 𝑉، 𝑉. فرق الجهد Δ𝑉 بين 𝑉، 𝑉 يساوي 0.062 µV. أوجد كثافة فيض المجال المغناطيسي. استخدم 1.6×10 C لقيمة شحنة الإلكترون، و5.8×10 m−3 لكثافة الإلكترونات الموصِّلة في الفضة.

س١٠:

وُضعت شريحة موصِّلة من فلز سمكها 𝑑=2.2mm، في مجال مغناطيسي منتظم كثافة فيضه 712 mT. أُبقي على تيار شدته 892 mA، مارًّا في الشريحة عموديًّا على اتجاه المجال المغناطيسي. سطحا الشريحة العموديان على اتجاه التيار والمجال المغناطيسي مشحونان كهربيًّا، ولهما جهد كهربي 𝑉، 𝑉. فرق الجهد Δ𝑉 بين 𝑉، 𝑉 يساوي 0.092 µV. أوجد كثافة الإلكترونات الموصِّلة في الفلز المصنوع منه الشريحة. اعتبر 1.6×10 C قيمة شحنة الإلكترون. أجب لأقرب رقمين معنويين.

  • أ2.0×10 m−3
  • ب6.2×10 m−3
  • ج2.0×10 m−3
  • د4.0×10 m−3
  • ه4.0×10 m−3

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.