Resolución 2 - Física para todo

FÍSICA.
Resolución 2.
1- De los tres vectores de la ecuación FB = q. v × B, ¿cuál par, p pares, siempre forma ángulos rectos? ( Puede
haber más de una respuesta correcta.)
a- FB y v
b- v y B
c- B y FB
d- ninguno
e- los tres deben formar ángulos rectos.
2- Una carga negativa q1 se desplaza con una velocidad constante v en una región donde hay un campo
eléctrico uniforme E y un campo magnético también uniforme B .
IDe los tres vectores v , E y B , ¿cuál par, o pares, han de ser perpendiculares? ( Puede haber más de una
respuesta correcta.)
a- E y v
b- v y B
c- E y B
d- ninguno
e- los tres han de ser perpendiculares.
IIA la carga negativa la remplaza otra carga q2 que se mueve inicialmente con la misma velocidad. ¿En
qué condiciones la segunda carga también se desplazará con la misma velocidad?
a- q2 debe ser idéntica a q1 .
b- q2 debe ser negativa, pero puede tener cualquier magnitud.
c- q2 puede ser positiva, pero debe tener la misma magnitud que q1 .
d- q2 puede ser cualquier carga.
3- Se libera un electrón del reposo en una región del espacio donde existe
un campo eléctrico uniforme E que apunta hacia arriba de la página y
un campo magnético uniforme B que apunta hacia fuera de ella. ¿Qué
trayectoria de la figura representa mejor el movimiento de un electrón
después de ser liberado? (Figura 1.)
Figura 1
4- Una región del espacio tiene un campo eléctrico uniforme E dirigido hacia abajo y un campo magnético
uniforme B dirigido hacia el este. La gravedad es insignificante. Un electrón se desplaza con una velocidad
constante v1 a través de los dos campos.
I¿En qué dirección podría moverse el electrón? (Puede haber más de una
respuesta correcta.)
a- Norte
b- Sur
c- Hacia arriba
d- Hacia abajo.
IIUn segundo electrón sigue inicialmente la dirección del primero, pero se
desplaza con una velocidad un poco menor v2 < v1 . ¿Qué dirección presenta
la fuerza neta en el segundo electrón?
a- Norte
b- Sur
c- Hacia arriba
d- Hacia abajo.
Figura 2
5- La espira de alambre de la figura 2 lleva una corriente en dirección de las
manecillas del reloj. Hay un campo magnético uniforme B que se dirige a la
derecha. ¿Qué dirección sigue la fuerza neta en la espira de corriente?
a- Hacia la página.
b- Fuera de la página.
c- Hacia arriba de la página.
d- Hacia debajo de la página.
e- La fuerza neta es cero.
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6- Al entrar en un campo magnético un electrón, realiza un movimiento rectilíneo uniforme.
a- ¿Qué valor tendrá la fuerza magnética que actúa sobre él?
b- ¿Cuánto acelera la partícula?
7- Un protón se mueve a una velocidad de 50 km/s en dirección vertical, hacia arriba. La fuerza de origen
magnético que actúa sobre este es de 8,0 n N y se debe a la presencia de un campo magnético horizontal
hacia la derecha. Calcule el campo magnético y represente la fuerza magnética.
8- Determine el ángulo que deben formar entre sí los vectores velocidad
y campo magnético para que la fuerza valga la mitad que el apartado
anterior.
9- Cuatro partículas siguen las trayectorias mostradas en la figura 3 al
pasar por el campo magnético que existe allí. Indique el signo de cada
una de las cargas.
10- Una partícula de carga neta +15 n C y se desplaza a una velocidad de
5,0x106 m/s describiendo una trayectoria de diámetro 10 mm.
Determina el campo magnético presente y la masa de la partícula
Figura 3
considerando que su movimiento es circular uniforme y que la fuerza
que actúa sobre la partícula es de 8,2x10-10 N.
11- Una partícula cargada ingresa a una zona del espacio afectada por un
campo magnético uniforme de módulo 0,036 T, como se indica en la figura 4.
Esta tiene una masa de 5,0 x 10-24 Kg y una carga neta de 0,032 pC.
a) Indique el tipo de movimiento que realiza la partícula dentro de la zona
afectada por el campo magnético.
b) Indique como se determinaría la rapidez a la que se mueve la partícula.
c) Determine el módulo, dirección y sentido de la fuerza que actúa sobre la
partícula, si la misma es positiva.
Figura 4
12- Una partícula cargada ingresa en una región de campo magnético con
una velocidad de 6,0 x105 m/s y recibe por la acción del campo magnético
(B=0,20T) una fuerza de 0,48 N. (figura 5)
a- Calcular el valor y el signo de la carga.
b- Si la partícula describe una trayectoria como la indicada en la
figura, determine su masa.
Figura 5
13- Una partícula ingresa en un campo magnético de 0.90 T con una velocidad de
3.24x103 Km/h, como se muestra en la figura 6.
I – Si la carga es un protón.
II- Si la carga es un electrón.
Determinar:
a) La fuerza magnética que actúa sobre la partícula al ingresar en el campo
magnético.
b) El radio de circunferencia que describe.
c) Si dicha partícula continúa moviéndose en línea recta. Fundamente su respuesta.
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Figura 6
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14- La figura 7 muestra un par de placas paralelas separadas 15 cm y cargadas con densidad
superficial de carga opuesta y líneas que representan un campo magnético uniforme de módulo 0,050 T. Un
haz de electrones ingresa por a la zona entre las placas por A y salen por B, en trayectoria rectilínea a una
velocidad
de
3,8x105m/s.
a- Determine la densidad superficial de carga de cada placa y la diferencia
de potencial entre las mismas.
b- Indica que sucedería si otro haz de electrones ingresa en dirección al
punto A por el punto B.
Figura 7
15- Una corriente de 20 A es circula por un conductor de longitud 30 cm en
dirección vertical, hacia arriba. Este se encuentra en una zona del espacio
afectada por un campo magnético de módulo 33,5 m T, horizontal hacia la
derecha. Calcule y represente la fuerza magnética que actúa sobre el conductor.
16- Sobre un conductor rectilíneo por el que circula una corriente 30 A actúa una fuerza por unidad de longitud
de 30 N/m estando bajo la influencia de un campo magnético uniforme de módulo 2,5 T.
a- Determina el ángulo que forman la dirección de la corriente eléctrica y las líneas de campo.
b- Calcula la máxima fuerza por unidad de longitud que puede se ejercida por este campo magnético sobre el
conductor, si se mantiene constante la corriente que circula por el mismo.
17- ¿Cómo podríamos excluir que las fuerzas entre dos imanes sean electrostáticas?
18- Si no se desvía un electrón a los lados al atravesar cierta región del espacio, ¿podemos estar seguros de que
no existe un campo magnético en ella?
19- Un alambre desnudo de cobre sobresale de una pared en un cuarto, lo cruza y desaparece en la pared de
enfrente. Le dicen que una corriente fluye por él. ¿Cómo puede determinar su dirección? Describa el mayor
número posible de formas de hacerlo.
20- Un campo eléctrico de 1,5 KV/m y un campo magnético de 0,44 T actúan sobre un electrón en movimiento y
no producen fuerza alguna.
a- Calcule su velocidad mínima.
b- Trace los vectores: E, B y v.
21- Un protón se desplaza a 23,0º respecto a un campo magnético de 2,63 mT, experimenta una fuerza magnética
de 6,48 x10-17 N. Calcule:
a- La velocidad de la partícula.
b- La energía cinética del protón.
22- Un protón de rayos cósmicos choca contra la Tierra cerca del ecuador a una velocidad vertical de 2,8 x107
m/s. Suponga que el componente horizontal del campo magnético de la Tierra en el ecuador es de 30  T.
Calcule la razón de la fuerza magnética en el protón a la fuerza gravitacional sobre él (F B/Fg).
23- Un campo eléctrico uniforme es perpendicular a un campo magnético uniforme. Un protón que se mueve con
una velocidad vp perpendicular a ambos no experimenta fuerza neta alguna. Un electrón que se mueve con
velocidad ve tampoco experimenta fuerza neta alguna.
a- Represente la situación.
b- Demuestre que la razón de la energía cinética del protón a la del electrón es m p/me.
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24- En un campo magnético con B= 0,50 T:
a- ¿Con que radio de trayectoria circulará un electrón a una velocidad de 0,10 c?
b- ¿Cuál será su energía cinética en eV?
(c= velocidad de la luz=3,0 x108 m/s; 1,6 x10-19 J = 1 eV)
25- Una diferencia de potencial de 350 V acelera a un electrón del reposo. Después entra en un campo magnético
uniforme de 200 mT de magnitud, su velocidad forma ángulos rectos con el campo. Calcule:
a- La velocidad del electrón.
b- El radio de su trayectoria en el campo magnético.
26- Una partícula alfa (q= +2 e, m= 4,0 u) describe una trayectoria circular
de 4,5 cm de radio, en un campo magnético con B= 1,2 T. Calcule:
a- Su velocidad.
b- Su periodo de revolución.
c- Su energía cinética en eV.
d- La diferencia de potencial en la que debería ser acelerada para alcanzar dicha energía.
Datos: qp+ = qe- = 1.6x-19C.
mp+ = 1.6x10-27kg.
me- = 9.1x10-31kg.
27- Un físico está diseñando un ciclotrón que acelere protones a 0,100 c. El
imán utilizado producirá un campo de 1,40 T.
a- Calcule el radio del ciclotrón.
b- Explique claramente que es un ciclotrón.
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