21ste Fysica Olympiade 2009 - Mijn Natuurkunde, links naar

Mkv Magnetisme
Vraag 1
Twee lange, rechte stroomvoerende geleiders zijn opgehangen in hetzelfde verticale vlak, op
een afstand d van elkaar.
In een punt P op een afstand d/2 van de rechtse geleider is de grootte van het magnetisch veld
gelijk aan 0T.
Dan moeten de stromen I1 en I2:
a. tegengesteld zijn en is I 1 =3 I 2
b. dezelfde zin hebben en is I 1 =3 I 2
c. tegengesteld zijn en is 3 I 1= I 2
d. dezelfde zin en is 3 I 1= I 2
Vraag 2 (niet voor vijfde jaar)
De linkerfiguur geeft de baan van een bundel elektronen die loodrecht op de veldlijnen van
een homogeen magnetisch veld worden ingeschoten.
De rechterfiguur geeft de baan weer van een bundel elektronen die loodrecht op de veldlijnen
van een homogeen elektrisch veld wordt ingeschoten.
De combinatie die de juiste gegevens bevat over de baan en de versnelling is:
Vraag 3
Door een lange rechte draad loopt een stroom met constante stroomsterkte I. De draad ligt in
het vlak van het blad.
De rechthoekige winding in ditzelfde vlak, beweegt met een snelheid v zoals voorgesteld
in de onderstaande tekening:
Een stroom wordt geïnduceerd in de winding:
a. enkel in situatie A en B
b. enkel in situatie A en C
c. enkel in situatie B en C.
d. in alle voorgestelde situaties A, B en C.
Vraag 4
Een spoel bevindt zich in een veranderend magnetisch veld. In de grafiek is aangegeven hoe
de magnetische flux  als functie van de tijd verandert.
Over de aansluitpunten van de spoel ontstaat er dan een inductiespanning Ui. De grafiek die
Ui het best weergeeft als functie van de tijd is:
Vraag 5
Een lange solenoïde wordt gewikkeld met verniste koperdraden op een holle papieren
cilinder. De vernislaag is verwaarloosbaar dun. De windingen worden zo dicht mogelijk tegen
elkaar aangesloten in één laag over een lengte L , zoals aangegeven in de figuur.
Een tweede solenoïde wordt op analoge wijze gewikkeld met draden uit hetzelfde materiaal
die echter een dubbele diameter hebben. De lengte van de solenoïde blijft gelijk aan L (zie
figuur).
Beide solenoïdes worden aangesloten aan een identieke gelijkspanningsbron. De
toevoerdraden hebben een verwaarloosbare weerstand.
De verhouding
inductie
O a. .
O b. .
O c. .
O d. .
van de magnetische inductie
in de eerste solenoïde tot de magnetische
in de tweede solenoïde bedraagt dan ongeveer:
Vraag 6
Een kracht
trekt een draadraam met één winding en afmetingen l en h met een constante
versnelling in een homogeen magnetisch veld met inductie
.
De opgewekte inductiespanning bij het binnentreden in het magnetisch veld wordt dan het
best voorgesteld door:
Vraag 7
Door vier evenwijdige zeer lange stroomgeleiders, loodrecht op het vierkant ABCD, lopen
even grote stromen in de zin aangegeven door de pijlen.
De kracht uitgeoefend door de andere stroomgeleiders op de draad door C wordt dan het
best weergegeven door:
Vraag 8
Door twee evenwijdige draden loopt een elektrische stroom. De draden staan loodrecht op het
vlak van het blad. De magnetische inductie is in alle punten van de verbindingslijn tussen de
twee draden, in het vlak van het blad gelegen en naar de onderkant ervan georiënteerd.
Dan geldt voor de stromen I 1 en I 2 :
O a. beide komen uit het vlak van het blad.
O b. I 1 komt uit het vlak van het blad , I 2 verdwijnt er in.
O c. I 1 verdwijnt in het blad, I 2 komt er uit.
O d. beide verdwijnen in het vlak van het blad.
Vraag 9
Een gesloten metalen draad vormt een lus. In deze lus wordt een spanning U i geïnduceerd
door een veranderlijke magnetische inductie loodrecht op de lus.
| U i | als functie van de tijd is gegeven in onderstaande figuur.
In welke van de onderstaande figuren wordt de magnetische inductie die U i veroorzaakt het
best weergegeven?
O a. a .
O b. b .
O c. c .
O d. d .
Vraag 10
Een positief geladen ion uit de ruimte nadert met een beginsnelheid de magnetische
noordpool exact langs de magnetische as.
Het deeltje ondervindt dan tijdens zijn beweging in de richting van de pool:
O a. geen afbuiging.
O b. een beweging naar rechts volgens een schroeflijn.
O c. een beweging naar links volgens een schroeflijn.
O d. een afstoting.
Vraag 11
Een staafmagneet bevindt zich in de buurt van een metalen lus (zie figuur).
Er loopt een stroom in de lus:
O a. enkel als de magneet naar de kring toe beweegt.
O b. enkel als de magneet naar de kring toe beweegt of als de magneet van de kring weg
beweegt.
O c. enkel als de magneet om de as draait.
O d. in elk van de bovenstaande gevallen.
Vraag 12
In een bellenkamer worden de sporen van elementaire deeltjes waargenomen. In onderstaande
figuur staan de sporen van verschillende dergelijke deeltjes getekend. Het zijn elektronen en
protonen, anti-elektronen en anti-protonen. Anti-deeltjes hebben dezelfde massa als de
corresponderende deeltjes, maar een tegengestelde lading.
De deeltjes komen alle met dezelfde snelheid van links aan.
De bellenkamer bevindt zich in een homogeen magnetisch veld loodrecht op het vlak van de
figuur(zie figuur).
Het spoor dat bij de baan van een elektron hoort, wordt gegeven door:
O a. A.
O b. B.
O c. C.
O d. D.
Vraag 13
Drie evenwijdige elektrische geleiders a, b en c, staan loodrecht op het getekende vlak (figuur
1). De geleiders kunnen een stroom met stroomserkte I dragen of zijn stroomloos. De zin van
de stroom is op voorhand niet bepaald.
In figuur 2 is de magnetische inductie aangegeven in het punt Z, het zwaartepunt van de
gelijkzijdige driehoek ABC.
Dan kunnen we
O a. met zekerheid zeggen dat er slechts in één geleider stroom loopt.
O b. met zekerheid zeggen dat er slechts in twee geleiders stroom loopt.
O c. met zekerheid zeggen dat er in alle drie de geleiders een stroom loopt.
O d. onmogelijk met zekerheid zeggen hoeveel geleiders stroomdragend zijn.
Vraag 14
Een trein rijdt met een snelheid van 30 m/s over horizontale rails die 2,0 m van elkaar
verwijderd zijn. De verticale component van de magnetisch inductie van de aarde bedraagt op
die plaats 10-7 T.
Elk van de rails wordt verbonden met een pool van een zeer gevoelige voltmeter.
Dan kunnen we zeggen dat:
O a. de voltmeter niet uitwijkt.
O b. de spanning van teken verandert vanaf het ogenblik dat de trein voorbij de voltmeter
rijdt.
O c. de voltmeter een waarde aanduidt van 1,5.10-7 V.
O d. de voltmeter een waarde aanduidt van 6,0.10-6 V.
Vraag 15
In de figuur staan drie schakelingen 1, 2 en 3.
Onder elke schakeling staan de gegevens van de spoel vermeld; n is het aantal
windingen per meter.
Als de schakelaars gesloten zijn, is de stroomsterkte in de drie schakelingen
gelijk.
Orden de schakelingen vertrekkend van de grootste waarde van de magnetische
inductie in de spoel naar de kleinste waarde:
O a. 1 – 2 – 3.
O b. 1 – 3 – 2.
O c. 2 – 1 – 3.
O d. 3 – 1 – 2.
Vraag 16
Door een rechthoekig kader met massa m = 15,0 g, lengte l = 10,0 cm en breedte
b = 7,50 cm, wordt een stroom I = 0,500 A gestuurd.
Het kader hangt aan een dynamometer.
Een gedeelte van het kader bevindt zich in een homogeen en constant magnetisch
veld. De grootte van de magnetische inductie is gelijk aan 2,00 T.
Op basis van deze informatie kan je stellen dat de dynamometer een kracht aangeeft
gelijk aan:
O a. 0,250 N en dat uit het blad komt.
O b. 0,250 N en dat in het blad dringt.
O c. 0,225 N en dat uit het blad komt.
O d. 0,225N en dat in het blad dringt.
Vraag 17
Twee evenwijdige geleiders 1 en 2 met verwaarloosbare elektrische weerstand liggen
op 75 cm van elkaar en bevinden zich in een homogeen magnetisch veld. De
magnetische inductie bedraagt 1,5 T.
Twee staven a en b die in de opstelling gebruikt worden hebben elk een elektrische
weerstand van 10 Ω en krijgen op het ogenblik t = 0 s elk een tik zodanig dat
ze beginnen te bewegen met snelheden va = 2,0 m/s en vb = 5,0 m/s (zie figuur).
De kracht die als gevolg van het aangelegde magneetveld op staaf a uitgeoefend
wordt, net na het ogenblik t = 0 s, is:
O a. 0,19 N naar rechts.
O b. 0,19 N naar links.
O c. 0,38 N naar rechts.
O d. 0,38 N naar links.
Vraag 18
De afstand tussen twee lange evenwijdige rechte evenwijdige draden is gelijk aan d. Door de
bovenste draad loopt een stroom I, door de onderste een stroom met een stroomsterkte van 6,0
A. Deze stroom loopt in tegengestelde zin van die van I. Punt O ligt op een afstand d/2 van de

onderste draad. De grootte van de magnetische inductie B in O is 0 T.
De waarde van I is dan gelijk aan:
3,0 A.
6,0 A.
18 A.
kan niet bepaald worden omdat de waarde van d onbekend is.
Vraag 19
Een ionenbundel bestaat uit vijf verschillende types ionen A,B,C,D en E. De bundel komt in
 
een homogeen magnetisch veld met magnetische inductie B . B staat loodrecht op het vlak
van het blad. Alle ionen komen met dezelfde snelheid het magnetisch veld binnen.
De gegevens van de verschillende ionen zijn in onderstaande tabel gegeven.
Het ion in punt 1 is dan:
a. ion A
b. ion B
c. ion C
d. ion D
Vraag 20
Welk van onderstaande deeltjes wordt het sterkst afgebogen in een magnetisch veld als elk
deeltje met dezelfde snelheid en in dezelfde richting en zin het veld binnenkomt:
a. een elektron
b. een proton
c. een neutron
d. een alfadeeltje
Vraag 21
Drie stroomvoerende geleiders liggen volgens de ribben van een kubus, zoals in de figuur
weergegeven.
 
Opdat in het punt P de magnetische inductie B  0 zou zijn, moet I 3 gelijk zijn aan:
a) 2 A en naar beneden gericht
b) 2 A en naar boven gericht
1
c)
A en naar boven gericht.
2
1
d)
A en naar beneden gericht.
2
Vraag 22
Een U-vormige koperen staaf met een totale lengte van 0,450m en een massa van 0,0500kg
wordt opgehangen aan twee dynamometers in een homogeen magnetisch veld met
B  0,550T . De drie zijden van de staaf hebben gelijke lengte. Door de staaf wordt een
elektrische stroom gestuurd.
De grootte en zin van de elektrische stroom waarbij de uitwijking van de dynamometers nul
is, is gelijk aan:
a) 5,95 A in wijzerzin,
b) 5,95 A in tegenwijzerzin,
c) 5,95.103A in wijzerzin,
d) geen van bovenstaande mogelijkheden is correct.
Vraag 23
Twee staafmagneten worden tegen een blad papier geplaatst zoals in de figuur weergegeven.
Op het papier wordt ijzervijlsel gestrooid.
Vraag 24
De drie windingen in de figuur bevinden zich in een homogeen magnetisch veld.
Iedere winding voert een andere beweging uit.
Welke winding(en) heeft (hebben) een magnetische flux die verandert in de tijd?
a. 1.
b. 2.
c. 3.
d. 1 en 3.