En todos los problemas que involucre la gravedad trabaje con 10 m.s-2 Taller de Magnetismo SECCIÓN A
1. Una partícula cargada es lanzada con una velocidad
, siendo su carga
.
El espacio que cruza la partícula presenta dos campos uniformes como se muestra en la figura. El campo magnético tiene un valor de y el campo eléctrico un valor de . ¿Cuál es la magnitud de A. B. C. D. E.
la fuerza neta que experimenta la partícula en ese momento? Desprecie los efectos gravitatorios? 4N 28 N B 16 N V 12 N q E 20 N
2. Un protón se mueve en dirección perpendicular a un campo magnético uniforme a experimenta una aceleración de
y
en dirección +x cuando su velocidad está en la
dirección +z. La magnitud y dirección del campo magnético es: A. ; dirección –y B.
; dirección –y
C.
; dirección +y
D.
; dirección +y
E.
; dirección –x
3. Un electrón y un protón que viajan a la misma velocidad se inyectan en una región de campo magnético uniforme, entrando con un ángulo de 90º con respecto a la dirección de dicho campo magnético. Las fuerzas magnéticas a las que ambas partículas se ven sometidas inicialmente son: A. iguales en modulo y sentido B. iguales en modulo pero de sentido opuesto C. iguales en modulo y perpendiculares entre si D. de sentido opuesto y con módulos que difieren en la razón de sus masas.
4. Una partícula cargada de masa
y carga
se desplaza a través de un campo magnético uniforme con una
velocidad , de tal modo que la fuerza magnética sobre la partícula es . La fuerza magnética sobre una partícula de masa 2
, carga
y velocidad
, que se desplaza en la misma dirección y sentido a través del
campo magnético será A. B. C. D. 5. Considere una partícula cargada que se lanza en una región determinada de un campo magnético uniforme y que se mueve a lo largo de un arco circular.
Si la partícula se lanza con una velocidad mayor ¿Qué sería verdad respecto de la fuerza magnética que se ejercería sobre ella y del radio de su trayectoria? A. B. C. D.
6. A. B. C. D.
Fuerza magnética mayor mayor menor menor
Radio de la trayectoria mayor menor mayor menor
Una fuerza magnetica actua sobre una carga electrica en un campo magnetico cuando: la carga no se mueve la carga se mueve en el sentido del campo mgnetico la carga de mueve en sentido opuesto al campo magnetico la carga se mueve perpendicularmente a las lineas del campo magnetico
7. Un electrón y un protón que viajan a la misma velocidad ingresan en una región de campo magnético uniforme, entrando con un ángulo de ° con respecto a la dirección de dicho campo magnético. Las A. B. C. D.
fuerzas magnéticas a las que ambas partículas se ven sometidas inicialmente son: iguales en su módulo y sentido. iguales en su módulo pero de sentido opuesto. iguales en su módulo y perpendiculares entre sí. de sentido opuesto y con módulos que difieren en la razón de sus masas.
8. Una gota de aceite cargada positivamente se mantiene estacionaria entre dos placas cargadas, tal y como se muestra en la figura.
Si entonces se aplica un campo magnético B dirigido hacia el interior de la página, la gota cargada A. se moverá hacia el interior de la página. B. se moverá hacia arriba. C. se moverá hacia la derecha. D. permanecerá donde se encontraba. 9. un electron esta moviendose en direccion mostrada y entra en una region en la que hay un campo magnetico uniforme
Una vez que ha entrado al campo el sentido de la fuerza que actúa sobre el electrón es: A. hacia a dentro del plano del papel. B. hacia afuera del plano del papel. C. hacia la parte superior de la página. D. hacia la parte inferior de la página.
10. La figura de abajo muestra una región de campo magnético uniforme dirigido hacia la hoja. Una partícula cargada, moviéndose en el plano de la hoja, siguiendo una trayectoria en espiral hacia la derecha de la disminución de radio como se ve en la figura.
A. B. C. D.
La mejor explicación para esto es que la partícula está Cargada positivamente y desacelerada Cargada negativamente y desacelerada Cargada positivamente y acelerada Cargada negativamente y acelerada
11. Una gota de aceite cargada positivamente se mantiene estacionaria entre dos placas cargadas, tal y como se muestra en la figura.
Si entonces se aplica un campo magnético B dirigido hacia el interior de la página, la gota cargada A. se moverá hacia el interior de la página. B. C. D.
se moverá hacia arriba. se moverá hacia la derecha. permanecerá donde se encontraba.
12. un electron esta moviendose en direccion mostrada y entra en una region en la que hay un campo magnetico uniforme
Una vez que ha entrado al campo el sentido de la fuerza que actúa sobre el electrón es: A. hacia a dentro del plano del papel. B. hacia afuera del plano del papel. C. hacia la parte superior de la página. D. hacia la parte inferior de la página. 13. La figura de abajo muestra una región de campo magnético uniforme dirigido hacia la hoja. Una partícula cargada, moviéndose en el plano de la hoja, siguiendo una trayectoria en espiral hacia la derecha de la disminución de radio como se ve en la figura.
A. B. C. D.
La mejor explicación para esto es que la partícula está Cargada positivamente y desacelerada Cargada negativamente y desacelerada Cargada positivamente y acelerada Cargada negativamente y acelerada
14. Una manguera arroja gotas de líquido al aire hacia arriba en dirección vertical en una región en la que el campo magnético de la Tierra tiene dirección horizontal, como se muestra en el siguiente diagrama.
Las gotas adquieren carga negativa al salir de la manguera. ¿Cuál de las siguientes respuestas la dirección y sentido de la fuerza magnética que actúa sobre las gotas? A. Hacia abajo B. Hacia arriba C. Hacia fuera del papel D. Hacia dentro del papel
15.
El diagrama muestra un punto P en la superficie de la Tierra en el cual la aguja de la brújula se suspende libremente.
north pole of Earth POLO NORTE DE LA TIERRA
P equator ECUADOR
south pole of Earth
POLO SUR DE LA TIERRA
describe
¿ Cuál de las siguientes alternativas, da la dirección correcta en la que la aguja de la brújula apuntará? Plano de la aguja de la brújula
16.
Dirección del polo norte de la brújula
A.
Horizontal
Hacia el polo norte terrestre
B.
Horizontal
Hacia el polo sur terrestre
C.
A un ángulo de la horizontal
Hacia el polo norte terrestre
D.
A un ángulo de la horizontal
Hacia el polo sur terrestre
Un alambre recto con corriente se coloca perpendicularmente al plano de la página. ¿Cuál de los siguientes diagramas representa mejor el campo magnético alrededor del alambre?
A.
B.
C.
D.
(1)
17. la trayectoria seguida por un protón que se mueve en un campo magnético externo se muestra en:
18. En una región del espacio existen simultáneamente un campo eléctrico y otro magnético. Si en un punto de esa región del espacio usted coloca una carga en reposo, la carga, en ese punto y en ese instante, experimentará: a) Una fuerza eléctrica b) una fuerza magnética c) tanto fuerza eléctrica como magnética 19. Una partícula en un campo magnético experimenta una fuerza magnética NULA. ¿Cuál de las situaciones es imposible que ocurra? A. La partícula es neutra. B. La partícula está en reposo. C. El movimiento de la partícula es en la dirección del campo magnético. D. El movimiento de la partícula es en dirección opuesta al campo magnético. E. Todas las anteriores son posibles. 20. Una carga eléctrica se mueve con velocidad constante. Esta carga en movimiento genera: a) un campo eléctrico b) un campo magnético c) ambos campos 21. Un alambre transporta una corriente constante. Al interior del alambre existe: a) un campo eléctrico b) un campo magnético c) ambos campos 22. Un alambre transporta una corriente constante. Al exterior del alambre existe: a) un campo eléctrico b) un campo magnético c) ambos campos 23. Un alambre transporta una corriente variable en el tiempo. Al exterior del alambre existe: a) un campo eléctrico b) un campo magnético c) ambos campos 24. La figura muestra cinco situaciones en las que una partícula cargada con velocidad v viaja a través de un campo magnético uniforme B. ¿En cuál de las situaciones, la fuerza magnética se encuentra en la dirección positiva del eje +x?
25. El dibujo muestra la vista superior de dos cámaras interconectadas. Cada cámara tiene un determinado campo magnético. Una partícula cargada positivamente es disparada al interior de la cámara 1, y se la observa seguir la trayectoria mostrada en la figura. ¿Cuál es la dirección del campo magnético en la cámara 1? a) Arriba b) Abajo c) Izquierda d) Derecha e) Dentro de la página f) Fuera de la página
26. Compare la magnitud del campo magnético en la cámara 1 con el campo magnético de la cámara 2. a) B1 < B2 b) B1 > B2 c) B1 = B2 27. La figura muestra cuatro direcciones para el vector velocidad v de una partícula cargada positivamente moviéndose a través de un campo eléctrico E (entrando a la página) y un campo magnético uniforme B (apuntando a la derecha). ¿Cuál dirección de la velocidad dará lugar a la mayor magnitud de la fuerza neta?
Partículas cargadas eléctricamente se lanzan al interior de una región en la que existen simultáneamente un campo eléctrico y otro magnético, los dos uniformes. El campo eléctrico se muestra en la figura. Desprecie los efectos gravitacionales.
28. Determine dirección del campo magnético para que las partículas lanzadas no desvíen su trayectoria. A) +x B) - x C) +z D) - z E) y 29. Determine la magnitud del campo magnético para que las partículas lanzadas no desvíen su trayectoria. A) 52 T B) 32 T C) 25 T D) 23 T E) 10 T 30. Una partícula cargada positivamente está moviéndose hacia el Norte en un campo magnético. La fuerza magnética esta hacia el Noreste. ¿Hacia dónde está la dirección del campo magnético? a) Arriba c) Sur e) Esta situación no puede b) Este d) Abajo ocurrir. 31. ¿Cuál de las siguientes proposiciones referidas a la fuerza magnética sobre una partícula cargada en un campo magnético es verdadera? a) Es máxima si la partícula esta estacionaria. b) Es cero si la partícula se mueve perpendicularmente al campo. c) Es máxima si la partícula se mueve paralela al campo. d) Actúa en la dirección del movimiento para una partícula cargada positivamente. e) Depende de la componente de la velocidad de la partícula que es perpendicular al campo 32. Un campo magnético uniforme de 200 T está dirigido verticalmente hacia arriba. La fuerza sobre un electrón moviéndose horizontalmente al Norte a 2.0 × 106 m/s es aproximadamente: a) 4.0 × 108 N; Este c) 6.4 × 10-11 N; Oeste e) cero 8 -11 b) 24 × 10 N; Oeste d) 6.4 × 10 N; Este 33. Cuatro partículas siguen las trayectorias de la figura a medida que cruzan el campo magnético. Indique el signo de la carga de cada una de ellas 3
1
4 2
1. ( )
2. ( )
3. ( )
4. ( )
34. Un electrón (m=9 x 10-31 kg, y q=1.6 x 10-19 C) se mueve en una región sin ningún campo de fuerzas, con una velocidad de 108 m/s, en la dirección indicada en la figura, y llega a un punto P, en el que entra en una región con un campo magnético perpendicular al papel y hacia dentro.
¿Cuál es la intensidad del Campo Magnético (B), para que el electrón vuelva a la primera región por un punto Q, situado a 30cm del punto P; y a qué lado de P está situado Q? A) 1.9 x 10- 3 T y el punto Q se encuentra 30 cm por debajo de P. B) 1.9 x 10- 3 T y el punto Q se encuentra 30 cm por arriba de P. C) 2.9 x 10- 3 T y el punto Q se encuentra 30 cm por debajo de P. D) 3.8 x 10- 3 T y el punto Q se encuentra 30 cm por debajo de P. E) 3.8 x 10- 3 T y el punto Q se encuentra 30 cm por arriba de P. 35. Las figuras muestran las trayectorias circulares de dos partículas que viajan a la misma rapidez en un campo magnético uniforme B, el que está dirigido al interior de la página. Una de las partículas es un protón; la otra es un electrón (menos masivo). ¿Cuál figura es físicamente razonable?
36. Una partícula con carga negativa -q y masa m viaja a lo largo de una trayectoria perpendicular a un campo magnético. La partícula se mueve en un circulo de radio R con frecuencia f. ¿Cuál es la magnitud del campo magnético?
37. Una carga negativa ingresa a una región donde existe un campo eléctrico uniforme dirigido hacia arriba y un campo magnético uniforme apuntando hacia fuera del papel como se indica en la figura (A). ¿Cuál de las siguientes trayectorias que se muestran en la figura (B) representa mejor el movimiento de una carga negativa dentro de esa región donde existen los dos campos?
A) B) C) D)
La trayectoria 1 La trayectoria 2 La trayectoria 3 Cualquiera de las trayectorias, depende de las intensidades de los campos.
38. Una partícula con masa de 10-25 kg y carga eléctrica de 1.6 x 10-18 C ingresa en un campo magnético uniforme con una velocidad de 106 m/s, y se desvía siguiendo una trayectoria circular de 10 cm de radio. Se desea que la partícula viaje en línea recta sin desviarse. Determine la magnitud y dirección del campo eléctrico que habría que superponer al magnético para que la partícula no desvíe su trayectoria. A) 625 N/C en dirección –x B) 6.25 x 105 N/C en dirección + x C) 1x106 m/s en dirección + x D) 6.25x105 N/C en dirección + y E) 6.25x105 N/C en dirección –x
Las dos preguntas que siguen hacen referencia a la siguiente situación física: Considere dos iones, llamados A y B. Cada uno transportando carga positiva q = +|e|, pero con masas diferentes: mA y mB. Ambos iones ingresan a una región en la que existe un campo magnético uniforme B con la misma energía cinética K0, dentro del campo los iones describen las trayectorias indicadas en la figura y emergen a distancias y = a, para el ión A y a y = b, para el ión B.
39. Determine la relación entre las masas de los iones, esto es, mA/mB. A) 1.20 B) 0.60 C) 0.46 D) 0.36
E) 0.23
40. Suponga que la masa del ión B es de 10-26 kg. Determine el valor del campo magnético en el que se mueven las cargas. A) 1.55 T
B) 2.85x10-3 T
C) 3.50x10-2 T
D) 4.70x10-2 T
E) 0.55 T
41. Se libera un electrón del reposo en una región del espacio donde el campo eléctrico apunta hacia arriba de la pagina y un campo magnético hacia afuera de ella. ¿Qué trayectoria de la figura representa mejor la trayectoria del electrón después de liberarlo?
E
D
A C B A( B( C( D( E(
) ) ) ) )
42. Un protón (
1.67x
kg) ingresa con velocidad v a un campo magnético de 0.45 T y
describe una trayectoria circular de radio 0.28 m, como se muestra en la figura. calcule la rapidez inicial del protón
+
43. En cuál de las siguientes figuras está mejor representado el campo magnético entre dos imanes
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
A
44.
B
C
D
E
Una carga positiva q=3.210-19C se mueve con una velocidad v= (2i+3j-k) m/s a través de una región donde existen tanto un campo magnético uniforme como un campo eléctrico uniforme.
a)
Calcule la fuerza total sobre la carga móvil (en notación de vectores unitarios) si B=(2i + 4j + k)T y E=(4i – j – 2k)V/m. b) ¿Qué ángulo forma el vector fuerza con el eje x positivo? SECCIÓN B Esta sección trata de los campos de fuerza. (a) Resuma que se entiende por un campo de fuerza. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… (b) Cada una de tres partículas A, B y C se encuentra situada en un tipo diferente de campo. Complete la tabla para identificar la naturaleza del campo en el que está situada cada partícula. Partícula Carga de la Dirección inicial Dirección y Tipo de partícula de movimiento sentido de la campo de la partícula fuerza sobre la
A
Sin carga
Estacionaria
B
Negativa
C
positiva
Según la dirección del campo Perpendicular a la dirección del campo
partícula En la dirección y sentido del campo En sentido opuesto al campo Perpendicular a la dirección del campo
SECCIÓN E Esta sección trata de los campos de fuerza. (a) Un espectrógrafo de masas utiliza campos eléctricos y magnéticos para seleccionar partículas cargadas de una velocidad determinada. A la zona comprendida entre las placas se aplica un campo magnético uniforme, de forma que el electrón pase entre ellas sin desviarse. Para este campo magnético, (i) indique y explique su dirección. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. (ii) determine su magnitud. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
(b) Los campos eléctricos y magnéticos de (a) permanecen inalterados. Después de dar una breve explicación para cada caso, compare cualitativamente la deflexión del electrón en (a) con la de un: (i) electrón que se desplace con una velocidad inicial mayor. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. (ii) protón que se desplace a la misma velocidad. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
