विद्युतचुंबकत्व Practice Questions (Q101-105) - Physics

101

CUET UG Physics 18 Aug 2022Shift 1

MCQ (Single Correct) +5 −1

A circuit element 'X' when connected to peak voltage of 200 V, a peak current of 5 A flows which lags behind the voltage by $\frac{\pi}{2}$. A circuit element Y when connected to same peak voltage, same peak current flows which is in phase with the voltage. Now X and Y are connected in series with the same peak voltage. The rms value of current through the circuit will be :

परिपथ अवयव 'X' को 200 V के शिखर वोल्टेज से जोड़ने पर 5 A की शिखर धारा प्रवाहित होती है जो वोल्टेज से $\frac{\pi}{2}$ पश्चगामी है। परिपथ अवयव Y को समान शिखर वोल्टेज से जोड़ने पर समान शिखर धारा प्रवाहित होती है जो वोल्टेज के साथ समान कला में है। अब X और Y को समान शिखर वोल्टेज के साथ श्रेणीक्रम में जोड़ा जाता है। परिपथ में धारा का वर्ग-माध्य-मूल (rms) मान होगा :

$5\,\text{A}$ $5\,\text{A}$ $\frac{5}{\sqrt{2}}\,\text{A}$ $\frac{5}{\sqrt{2}}\,\text{A}$ $2.5\,\text{A}$ $2.5\,\text{A}$ $5\sqrt{2}\,\text{A}$ $5\sqrt{2}\,\text{A}$

Step 1: Identify elements X and Y:
- Element X: Current lags voltage by $\pi/2$, so X is a pure inductor ($L$).

$$X_L = \frac{V_0}{I_0} = \frac{200\,\text{V}}{5\,\text{A}} = 40\,\Omega$$

Element Y: Current is in phase with voltage, so Y is a pure resistor ($R$).

$$R = \frac{V_0}{I_0} = \frac{200\,\text{V}}{5\,\text{A}} = 40\,\Omega$$

Step 2: Total impedance when connected in series:
$$Z = \sqrt{R^2 + X_L^2} = \sqrt{40^2 + 40^2} = 40\sqrt{2}\,\Omega$$
Step 3: New peak current in the series circuit:
$$I_0' = \frac{V_0}{Z} = \frac{200}{40\sqrt{2}} = \frac{5}{\sqrt{2}}\,\text{A}$$
Step 4: RMS value of current:
$$I_{\text{rms}} = \frac{I_0'}{\sqrt{2}} = \frac{5/\sqrt{2}}{\sqrt{2}} = \frac{5}{2} = 2.5\,\text{A}$$

Hence, option 3 is the correct answer.

चरण 1: अवयव X तथा Y की पहचान:
- X में धारा वोल्टेज से $\pi/2$ पीछे है, अतः यह शुद्ध प्रेरकत्व है:

$$X_L = \frac{200}{5} = 40\,\Omega$$

Y में धारा और वोल्टेज समान कला में हैं, अतः यह शुद्ध प्रतिरोध है:

$$R = \frac{200}{5} = 40\,\Omega$$

चरण 2: श्रेणीक्रम में कुल प्रतिबाधा:
$$Z = \sqrt{R^2 + X_L^2} = \sqrt{40^2 + 40^2} = 40\sqrt{2}\,\Omega$$
चरण 3: शिखर धारा:
$$I_0' = \frac{V_0}{Z} = \frac{200}{40\sqrt{2}} = \frac{5}{\sqrt{2}}\,\text{A}$$
चरण 4: rms धारा का मान:
$$I_{\text{rms}} = \frac{I_0'}{\sqrt{2}} = \frac{5}{2} = 2.5\,\text{A}$$

अतः विकल्प 3 सही उत्तर है।

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CUET UG Physics 18 Aug 2022Shift 1

MCQ (Single Correct) +5 −1

Case based

Figure shows a metal rod PQ resting on the rails AB and positioned between the poles of a permanent magnet. The rails, the rod and the magnetic field are in three mutually perpendicular directions. A galvanometer G connects the rails through a switch K. Length of the rod $= 15\,\text{cm}$, $B = 0.50\,\text{T}$, resistance of the closed loop containing the rod $= 180.0\,\text{m}\Omega$. Assume the field to be uniform.

Suppose K is open and the rod is moved with a speed of $12\,\text{cm/s}$ in the direction shown. The magnitude of the induced emf will be :

केस आधारित प्रश्न

चित्र में एक धातु की छड़ PQ पटरियों AB पर रखी हुई है तथा एक स्थायी चुंबक के ध्रुवों के बीच स्थित है। पटरियाँ, छड़ तथा चुंबकीय क्षेत्र तीन परस्पर लंबवत दिशाओं में हैं। एक गैल्वेनोमीटर G स्विच K के माध्यम से पटरियों को जोड़ता है। छड़ की लंबाई $= 15\,\text{cm}$, $B = 0.50\,\text{T}$, छड़ युक्त बंद लूप का प्रतिरोध $= 180.0\,\text{m}\Omega$ है। क्षेत्र को एकसमान मानिए।

मान लीजिए K खुला है और छड़ को $12\,\text{cm/s}$ की चाल से खिसकाया जाता है। प्रेरित विद्युत वाहक बल (emf) का परिमाण होगा :

$4.5 \times 10^{-3}\,\text{V}$ $4.5 \times 10^{-3}\,\text{V}$ $9.0 \times 10^{-3}\,\text{V}$ $9.0 \times 10^{-3}\,\text{V}$ $18.0 \times 10^{-3}\,\text{V}$ $18.0 \times 10^{-3}\,\text{V}$ $27.0 \times 10^{-3}\,\text{V}$ $27.0 \times 10^{-3}\,\text{V}$

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CUET UG Physics 18 Aug 2022Shift 1

MCQ (Single Correct) +5 −1

Case based

Figure shows a metal rod PQ resting on the rails AB and positioned between the poles of a permanent magnet. The rails, the rod and the magnetic field are in three mutually perpendicular directions. A galvanometer G connects the rails through a switch K. Length of the rod $= 15\,\text{cm}$, $B = 0.50\,\text{T}$, resistance of the closed loop containing the rod $= 180.0\,\text{m}\Omega$. Assume the field to be uniform.

The magnetic force experienced by the rod when K is closed will be :

केस आधारित प्रश्न

चित्र में एक धातु की छड़ PQ पटरियों AB पर रखी हुई है तथा एक स्थायी चुंबक के ध्रुवों के बीच स्थित है। पटरियाँ, छड़ तथा चुंबकीय क्षेत्र तीन परस्पर लंबवत दिशाओं में हैं। एक गैल्वेनोमीटर G स्विच K के माध्यम से पटरियों को जोड़ता है। छड़ की लंबाई $= 15\,\text{cm}$, $B = 0.50\,\text{T}$, छड़ युक्त बंद लूप का प्रतिरोध $= 180.0\,\text{m}\Omega$ है। क्षेत्र को एकसमान मानिए।

स्विच K बंद होने पर छड़ द्वारा अनुभव किया जाने वाला चुंबकीय बल होगा :

$7.5 \times 10^{-2}\,\text{N}$ $7.5 \times 10^{-2}\,\text{N}$ $3.25 \times 10^{-2}\,\text{N}$ $3.25 \times 10^{-2}\,\text{N}$ $6.45 \times 10^{-2}\,\text{N}$ $6.45 \times 10^{-2}\,\text{N}$ $3.75 \times 10^{-2}\,\text{N}$ $3.75 \times 10^{-2}\,\text{N}$

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MCQ (Single Correct) +5 −1

Case based

Figure shows a metal rod PQ resting on the rails AB and positioned between the poles of a permanent magnet. The rails, the rod and the magnetic field are in three mutually perpendicular directions. A galvanometer G connects the rails through a switch K. Length of the rod $= 15\,\text{cm}$, $B = 0.50\,\text{T}$, resistance of the closed loop containing the rod $= 180.0\,\text{m}\Omega$. Assume the field to be uniform.

The power required (by an external agent) to keep the rod moving at the same speed ($= 12\,\text{cm/s}$) when K is closed will be :

केस आधारित प्रश्न

चित्र में एक धातु की छड़ PQ पटरियों AB पर रखी हुई है तथा एक स्थायी चुंबक के ध्रुवों के बीच स्थित है। पटरियाँ, छड़ तथा चुंबकीय क्षेत्र तीन परस्पर लंबवत दिशाओं में हैं। एक गैल्वेनोमीटर G स्विच K के माध्यम से पटरियों को जोड़ता है। छड़ की लंबाई $= 15\,\text{cm}$, $B = 0.50\,\text{T}$, छड़ युक्त बंद लूप का प्रतिरोध $= 180.0\,\text{m}\Omega$ है। क्षेत्र को एकसमान मानिए।

स्विच K बंद होने पर छड़ को समान चाल ($= 12\,\text{cm/s}$) से गतिमान रखने के लिए आवश्यक बाह्य शक्ति होगी :

Zero शून्य $9 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $9 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $4.5 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $4.5 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $6.4 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $6.4 \times 10^{-3}\,\text{W}$

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MCQ (Single Correct) +5 −1

Case based

Figure shows a metal rod PQ resting on the rails AB and positioned between the poles of a permanent magnet. The rails, the rod and the magnetic field are in three mutually perpendicular directions. A galvanometer G connects the rails through a switch K. Length of the rod $= 15\,\text{cm}$, $B = 0.50\,\text{T}$, resistance of the closed loop containing the rod $= 180.0\,\text{m}\Omega$. Assume the field to be uniform.

The power dissipated as heat in the closed circuit is :

केस आधारित प्रश्न

चित्र में एक धातु की छड़ PQ पटरियों AB पर रखी हुई है तथा एक स्थायी चुंबक के ध्रुवों के बीच स्थित है। पटरियाँ, छड़ तथा चुंबकीय क्षेत्र तीन परस्पर लंबवत दिशाओं में हैं। एक गैल्वेनोमीटर G स्विच K के माध्यम से पटरियों को जोड़ता है। छड़ की लंबाई $= 15\,\text{cm}$, $B = 0.50\,\text{T}$, छड़ युक्त बंद लूप का प्रतिरोध $= 180.0\,\text{m}\Omega$ है। क्षेत्र को एकसमान मानिए।

बंद परिपथ में ऊष्मा के रूप में क्षय होने वाली शक्ति है :

$1.5 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $1.5 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $3.0 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $3.0 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $9.0 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $9.0 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $4.5 \times 10^{-3}\,\text{W}$ $4.5 \times 10^{-3}\,\text{W}$

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