Fisica - Scuola secondaria di secondo grado Il magnetismo Il moto di una carica in un campo magnetico Direzione e verso della forza magnetica su una carica in moto

Interazioni magnetiche e campi magnetici

20 esercizi

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Fisica

Su una particella carica in moto in un campo magnetico agisce solo la forza di Lorentz. Quale delle seguenti grandezze fisiche risulta necessariamente nulla?

A: Il lavoro compiuto sulla particella.

B: La velocità della particella.

C: L'energia cinetica della particella.

D: L'impulso impresso alla particella.

Scelta multipla

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dalla difficoltà: da 1 (più facile) a 5 (più
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Fisica

Nei pressi dell'equatore il campo magnetico terrestre è orizzontale al terreno e punta verso nord. Un elettrone si muove verticalmente dal basso verso l'alto, allontanandosi dalla superficie. Qual è la direzione verso la quale punta
la forza di Lorentz che agisce sull'elettrone?

A: Nord.

B: Ovest.

C: Sud.

D: Est.

E: La forza di Lorentz è uguale a zero.

Scelta multipla

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Prima regola della mano destra
Stendi la mano destra in modo che le dita puntino nel verso del campo ________ e il pollice punti lungo la ________. Il palmo della mano indica il verso della ________ che agisce su una carica positiva.

Seconda regola della mano destra
Se si punta il ________ della mano destra nel verso della ________ convenzionale,
le altre dita si chiudono nel verso del campo magnetico.

Completamento chiuso

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Fisica

Un protone, che viaggia con una velocità di 4,5ּ10⁶ verso est, subisce una forza di Lorentz la cui massima intensità
è pari a 8,0ּ10^-14 N. La forza è diretta in basso, verso la superficie terrestre. Determina l'intensità e il verso del vettore campo magnetico, assumendo che esso sia perpendicolare alla traiettoria del protone.
Scrivi il risultato utilizzando due cifre significative.

B = ________ x 10^-1 T, verso ________.

Completamento aperto

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Fisica

Una particella carica positivamente si muove all'interno di una regione di spazio nella quale sono presenti un campo magnetico B e un campo elettrico E, entrambi uniformi.
La figura mostra tre possibili orientazioni per il vettore velocità v della particella. In quale situazione (1, 2, 3)
la risultante delle forze che agiscono sulla particella (forza di Lorentz e forza elettrica) è maggiore?

A: 1

B: 2

C: L'intensità della forza è la stessa per tutte e tre le velocità.

D: 3

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La figura mostra tre particelle che stanno attraversando un campo magnetico uniforme, perpendicolare al piano
su cui giacciono le loro traiettorie. Le particelle hanno la stessa massa e la stessa velocità.
Ordina in modo decrescente le tre particelle rispetto alla loro carica.

A: 2, 3, 1

B: 3, 2, 1

C: 3, 1, 2

D: 1, 2, 3

E: 1, 3, 2

Scelta multipla

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Fisica

Stabilisci quali delle seguenti affermazioni sono vere e quali false.

A: Nei materiali ferromagnetici i campi magnetici prodotti a livello atomico si annullano reciprocamente, con il risultato che la sostanza non ha caratteristiche di tipo magnetico.

B: Il campo magnetico totale creato dagli elettroni all'interno dell'atomo è la somma dei campi creati dai loro moti orbitale e di spin.

C: Il campo magnetico attorno ad un magnete è dovuto al moto degli elettroni all'interno degli atomi del magnete.

D: Il ferro e il cobalto non sono materiali ferromagnetici.

E: Si può magnetizzare un pezzo di ferro ponendolo in un campo magnetico esterno generato da un magnete permanente o da un elettromagnete.

Vero o falso

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Fisica

La figura mostra la traiettoria circolare di un elettrone e di un protone. Anche se in valore assoluto le due particelle hanno la stessa carica, la massa del protone è maggiore di quella dell'elettrone. Sappiamo che le due particelle si muovono con la stessa velocità all'interno di un campo magnetico B, entrante nello schermo. A) Qual è la particella che sta seguendo la traiettoria più esterna?
B) Si sta muovendo in senso orario o antiorario?

A: A) elettrone; B) senso antiorario.

B: A) protone; B) senso antiorario.

C: A) elettrone; B) senso orario.

D: A) protone; B) senso orario.

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Quando il solenoide è molto lungo rispetto al ________, il campo magnetico all'________ del solenoide è praticamente nullo, mentre all'________, lontano dalle ________, è uniforme e ________ all'asse del solenoide.

Completamento aperto

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Quale (o quali) delle seguenti azioni di un campo magnetico su una particella carica è (sono) senz'altro vera? Un campo magnetico:

1. può aumentare la velocità della particella.
2. può accelerare una particella.
3. esercita sempre una forza su una particella in movimento.
4. può esercitare una forza su una particella ferma.

A: 2 e 3

B: 2 e 4

C: 2

D: 1 e 2

E: 3

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La figura mostra un filo percorso da corrente allineato lungo l'asse x. La corrente I è pari a 3,0 A e scorre verso destra. Il filo, lungo 0,50 m, si trova all'interno di un campo magnetico B, che punta lungo l'asse +z e ha un'intensità di 2,0 T. Qual è l'intensità e il verso della forza F che si esercita sul filo?
Scrivi il risultato utilizzando due cifre significative.

F = ________ N, verso ________

Completamento aperto

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La figura mostra quattro diversi modi di sistemare una magnete a forma di ferro di cavallo e un filo percorso da corrente perpendicolare allo schermo. Sappiamo che la corrente scorre nel verso uscente dallo schermo. In quale situazione la forza esercitata sul filo dal campo magnetico è diretta verso nord?

A: 1

B: 2

C: 3

D: 1 e 2

E: 3 e 4

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Una spira quadrata è posizionata al centro di un campo magnetico uniforme B. Sappiamo che il piano su cui giace la spira è parallelo al piano al quale appartiene il campo magnetico. La linea tratteggiata rappresenta l'asse di rotazione della spira.
Il campo magnetico esercita sulla spira:

A: una forza risultante diversa da zero e un momento torcente.

B: una forza risultante diversa da zero, ma non un momento torcente.

C: né una forza, né un momento torcente.

D: un momento torcente e una forza risultante uguale a zero.

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Una spira quadrata è posizionata al centro di un campo magnetico uniforme B. Sappiamo che il campo magnetico
è perpendicolare al piano su cui giace la spira. La linea tratteggiata rappresenta l'asse di rotazione della spira.
Il campo magnetico esercita sulla spira:

A: una forza risultante diversa da zero e un momento torcente.

B: un momento torcente e una forza risultante uguale a zero.

C: né una forza, né un momento torcente.

D: una forza risultante diversa da zero, ma non un momento torcente.

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Supponi di voler costruire un motore che produce un momento torcente massimo pari a 1,7ּ10^-2 Nּm. La bobina di questo motore ha una sezione pari a 9,0 ּ10^-4 m²,
è costituita da N avvolgimenti ed è percorsa da una corrente di 1,1 A. Questa bobina è inserita in un campo magnetico uniforme di intensità uguale 0,20 T.
Quanti avvolgimenti deve avere la bobina?
Scrivi il risultato utilizzando due cifre significative.

N = ________ avvolgimenti.

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Per magnetizzare un materiale ferromagnetico basta scaldarlo al di sotto di una data temperatura, caratteristica per ogni materiale, detta temperatura di Lorentz. Ciò accade perché il lavoro di agitazione termica distrugge l'ordine dei domini di Newton che si orientano in modo casuale e non coordinato.

Trova errore

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Nei tre fili indefinitamente lunghi mostrati nella figura scorre la stessa intensità di corrente. Il verso della corrente del filo C è opposto a quello dei fili A e B. Sappiamo che i tre fili sono equidistanti tra loro. Ogni filo sperimenta una forza dovuta alla presenza degli altri due. Su quale filo si esercita la forza più grande?

A: B

B: C

C: A

D: Sui i fili si esercita la stessa forza.

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Supponiamo di voler creare in una certa regione di spazio un campo magnetico uniforme di grande intensità.
Quale delle seguenti è la scelta migliore?

A: La regione esterna a un solenoide molto lungo e percorso da corrente.

B: Lo spazio che circonda un filo indefinitamente lungo percorso da corrente.

C: La regione interna di un solenoide percorso da corrente.

D: Lo spazio che circonda una spira percorsa da corrente.

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La figura mostra due spire circolari concentriche. La spira più interna ha un raggio R₀ ed è percorsa dalla corrente I₀, mentre quella più esterna, di raggio 2R₀, è attraversata da una corrente uguale a 4I₀. Sappiamo che le due correnti scorrono in verso opposto. Supponiamo che R₀ = 0,20 m e I₀ = 1,5 A. Calcola il campo magnetico totale nel centro delle due spire.
Scrivi il risultato utilizzando 2 cifre significative.

B = ________ x10^-6 T
verso: ________

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Una particella carica di massa m = 10^-10 kg entra in un campo magnetico B = 0,5 T con una velocità v = 10³ m/s, perpendicolare a B. La particella viene deviata e inizia a percorrere una circonferenza di raggio R = 5 cm. Calcola il lavoro fatto dalla forza magnetica.

L = ________ J

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