سوال ۷۵ فیزیک کنکور تجربی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

مبنای حل، قاعدهٔ دست راست برای تعیین جهت نیروی مغناطیسی است: ابتدا جهت نیرو را برای بار مثبت پیدا می‌کنیم؛ نیروی وارد بر بار منفی، در همان شرایط، جهت مخالف دارد. همچنین نیروی مغناطیسی بر هر دو راستای سرعت و میدان عمود است (فیزیک ۲، بخش نیروی مغناطیسی وارد بر ذرّهٔ باردار متحرک، صفحهٔ ۷۲).

نماد $\otimes$ به معنی جهت به درون صفحه و نماد $\odot$ به معنی جهت به بیرون صفحه است.

بررسی شکل‌ها:

۱. شکل ۱: سرعت درون‌سو و میدان به سمت راست است. قاعدهٔ دست راست برای بار مثبت، نیرو را رو به پایین می‌دهد؛ بنابراین نیروی بار منفی رو به بالاست. پس پیکان رو به پایینِ شکل نادرست است.

۲. شکل ۲: سرعت رو به پایین و میدان درون‌سو است. برای بار مثبت، جهت نیرو به سمت راست به دست می‌آید. چون بار منفی است، جهت نیرو وارونه می‌شود و به سمت چپ خواهد بود؛ درست مطابق پیکان شکل.

۳. شکل ۳: سرعت برون‌سو و میدان به سمت بالا‌راست است. نیروی بار مثبت به سمت بالا‌چپ و نیروی بار منفی به سمت پایین‌راست است. پس جهت نشان‌داده‌شده برای بار منفی درست نیست.

۴. شکل ۴: سرعت به سمت بالا‌راست و میدان به سمت چپ است. نیروی بار مثبت برون‌سو می‌شود؛ بنابراین نیروی بار منفی باید درون‌سو باشد، نه برون‌سو.

پس تنها شکل ۲ جهت نیروی مغناطیسی وارد بر بار منفی را درست نشان می‌دهد.

پاسخ: گزینهٔ ۲