کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول · فیزیک

سوال ۶۳ فیزیک کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول با پاسخ تشریحی

سوال ۶۳ دفترچهٔ اختصاصی کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول، با کلید رسمی سازمان سنجش. پاسخ تشریحی، دلیل نادرستی گزینه‌های دیگر و راهنمایی‌ها را هوش مصنوعی 1xAi بر پایهٔ همین کلید و متن کتاب درسی نوشته است.

سوال ۶۳ · فیزیک

کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول · سوال ۶۳ · کلید رسمی سازمان سنجش

فیزیک · فیزیک ۲ · فصل ۳: مغناطیس و القای الکترومغناطیسی

سیملولهٔ آرمانی به طول $20\,\mathrm{cm}$ دارای $500$ حلقه سیم نزدیک به هم است. اگر جریان $800\,\mathrm{mA}$ از سیملوله بگذرد، بزرگی میدان مغناطیسی در نقطه‌ای درون سیملوله و دور از لبه‌های آن، چند گاوس است؟ ( $\mu_0=12\times10^{-7}\,\frac{\mathrm{T.m}}{\mathrm{A}}$ )

گزینهٔ ۱: $0/24$
گزینهٔ ۲: $2/4$
گزینهٔ ۳: $24$
گزینهٔ ۴: $240$

نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۳ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

چون سیملوله آرمانی است و نقطهٔ موردنظر درون آن و دور از لبه‌ها قرار دارد، بزرگی میدان از رابطهٔ $B=\dfrac{\mu_0NI}{\ell}$ به دست می‌آید؛ در این رابطه، $N$ تعداد دورها و $\ell$ طول سیملوله است (فیزیک ۲، صفحهٔ ۸۱–۸۲).

ابتدا داده‌ها را به واحدهای SI تبدیل می‌کنیم:
$\ell=20\,\mathrm{cm}=0.20\,\mathrm{m}$
$I=800\,\mathrm{mA}=0.8\,\mathrm{A}$
$N=500$

با استفاده از مقدار $\mu_0$ داده‌شده در صورت سؤال داریم:
$B=\dfrac{(12\times10^{-7}\,\mathrm{T\cdot m/A})(500)(0.8\,\mathrm{A})}{0.20\,\mathrm{m}}=2.4\times10^{-3}\,\mathrm{T}$ .

اکنون باید میدان را به گاوس تبدیل کنیم. مطابق تبدیل واحد به‌کاررفته در مثال کتاب، $1\,\mathrm{T}=10^4\,\mathrm{G}$ (فیزیک ۲، صفحهٔ ۸۱–۸۲). بنابراین:
$B=2.4\times10^{-3}\times10^4\,\mathrm{G}=24\,\mathrm{G}$ .

پاسخ: گزینهٔ ۳

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

گزینهٔ ۱: اگر طول را بدون تبدیل به متر، با عدد $20$ در رابطه جای‌گذاری کنید، به $0.24\,\mathrm{G}$ می‌رسید. این پاسخ نادرست است، زیرا برای سازگاری با واحدهای $\mu_0$ باید طول را برحسب متر وارد کرد.
گزینهٔ ۲: این گزینه می‌تواند حاصل تبدیل نادرست تسلا به گاوس با ضریب $10^3$ باشد. ضریب درست $10^4$ است؛ بنابراین این پاسخ یک‌دهم مقدار درست است.
گزینهٔ ۴: اگر جریان $800\,\mathrm{mA}$ را به‌اشتباه برابر $8\,\mathrm{A}$ بگیرید، میدان ده برابر مقدار درست می‌شود. تبدیل صحیح جریان، $800\,\mathrm{mA}=0.8\,\mathrm{A}$ است.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

رابطهٔ میدان مغناطیسی درون سیملولهٔ آرمانی و دور از لبه‌ها را از بخش میدان مغناطیسی حاصل از جریان الکتریکی به یاد بیاورید؛ میدان به تعداد دور، جریان و طول سیملوله وابسته است.
از رابطهٔ $B=\mu_0NI/\ell$ استفاده کنید. پیش از جای‌گذاری، طول را از سانتی‌متر به متر و جریان را از میلی‌آمپر به آمپر تبدیل کنید.
عبارت $B=\dfrac{(12\times10^{-7})(500)(0.8)}{0.20}\,\mathrm{T}$ را محاسبه کنید؛ سپس برای تبدیل نتیجه به گاوس، عدد به‌دست‌آمده را در $10^4$ ضرب کنید.

فیزیک ۲ · فصل ۳: مغناطیس و القای الکترومغناطیسی

نمونه سوال این فصل

سوال‌های رسمی دیگر کنکور تجربی از همین فصل:

فصل «مغناطیس و القای الکترومغناطیسی» را در پنل یادگیری تمرین کن

در پنل یادگیری 1xAi سوال‌هایی مثل همین را جواب می‌دهی و جوابت ثبت می‌شود؛ پیش از دیدن پاسخ، سه راهنمایی پله‌پله داری و معلم هوشمند بی‌آن‌که جواب را لو بدهد کمکت می‌کند. تمرین و آزمون رایگان است؛ معلم هوشمند هم سهمیهٔ روزانهٔ رایگان دارد.

تمرین رایگان تمرین در پنل یادگیری

ساختن حساب رایگان است و بعد از ثبت‌نام مستقیم به همین بخش از پنل برمی‌گردی.

فیزیک · تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول

تمرین رایگان

تمرین در پنل یادگیری