তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বক ক্রিয়া ও চুম্বকত্ব — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ৪র্থ অধ্যায়। এখানে ৬৬৫টি প্রশ্ন আছে — বোর্ড, ঢাবি, বুয়েট আর মেডিকেল ভর্তি পরীক্ষা থেকে বাছাই করা, প্রতিটার নিচে পূর্ণ ব্যাখ্যা দেওয়া। উত্তর দেখার আগে নিজে একবার চেষ্টা করে নিও।
৬৬৫ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ৪
পাতা ১৬/৩৪
-
৩০১
নিচের কোনটি লরেঞ্জ বলের রাশিমালা?
- ক F⃗ = qE⃗ + qv⃗ × B⃗
- খ F⃗ = qE⃗
- গ F⃗ = qv⃗ × B⃗
- ঘ F⃗ = qvB sin θ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) F⃗ = qE⃗ + qv⃗ × B⃗
তড়িৎ ও চৌম্বকক্ষেত্র উভয়ই থাকলে মোট বল (লরেঞ্জ বল) F⃗ = qE⃗ + q(v⃗ × B⃗)। -
৩০২
একটি 6 MeV প্রোটন খাড়া নিচের দিকে এমন একটি স্থানে গতিশীল যেখানে একটি চৌম্বকক্ষেত্র B অনুভূমিক বরাবর দক্ষিণ থেকে উত্তরদিকে বিদ্যমান। B-এর মান 1.5 T। প্রোটনের ওপর ক্রিয়াশীল বল নির্ণয় করো। প্রোটনের ভর ও আধান যথাক্রমে 1.7 × 10⁻²⁷ kg এবং 1.6 × 10⁻¹⁹ C।
- ক 8.06 × 10⁻¹² N
- খ 7.4 × 10⁻¹² N
- গ 9.1 × 10⁻⁸ N
- ঘ 4.65 × 10⁻¹² N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 8.06 × 10⁻¹² N
KE=6MeV=9.6×10⁻¹³J থেকে v=√(2KE/m)=√(2×9.6×10⁻¹³/1.7×10⁻²⁷)≈3.36×10⁷ m s⁻¹। প্রোটনের গতি (নিচের দিকে) ও B (দক্ষিণ→উত্তর) পরস্পর লম্ব, তাই F=qvB=1.6×10⁻¹⁹×3.36×10⁷×1.5≈8.06×10⁻¹² N। -
৩০৩
সুষম চৌম্বকক্ষেত্রের দিকের সাথে সমকোণে গতিশীল কোনো বিন্দু চার্জের বেলায় কোনটি সত্য?
- ক প্রযুক্ত চৌম্বক বল সর্বনিম্ন
- খ চৌম্বক বল দ্বারা কৃতকাজ ধনাত্মক
- গ চার্জের গতির দিক অপরিবর্তিত
- ঘ চৌম্বক বল দ্বারা কৃতকাজ ঋণাত্মক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) চার্জের গতির দিক অপরিবর্তিত
চৌম্বক বল সর্বদা বেগের লম্বে ক্রিয়া করে, তাই এটি কখনো কাজ করে না (কাজ=0), ফলে চার্জের দ্রুতি (speed) অপরিবর্তিত থাকে — যদিও গতিপথ বৃত্তাকারে বেঁকে যায় (দিক প্রতিনিয়ত বদলায়)। (দ্রষ্টব্য: সোর্সে "গতির দিক" লেখা থাকলেও পদার্থবিজ্ঞানের বিবেচনায় প্রকৃত সত্য বক্তব্যটি হলো দ্রুতি অপরিবর্তিত থাকা — সম্ভবত মূল বইয়ে "দ্রুতি" শব্দটি ছিল, Rafi মূল বই মিলিয়ে দেখো।) -
৩০৪
একই বেগে চলমান একটি ইলেকট্রন এবং একটি প্রোটনকে একটি অভিন্ন চৌম্বকক্ষেত্রের দিকের সাথে 90° কোণে প্রেরণ করা হলো। তাদের ওপর প্রযুক্ত প্রারম্ভিক চৌম্বক বল হবে---
- ক সমান ও একই দিকে
- খ সমান ও বিপরীত দিকে
- গ সমান ও পারস্পরিক লম্ব
- ঘ ভিন্ন এবং বিপরীত দিকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) সমান ও বিপরীত দিকে
ইলেকট্রন ও প্রোটনের আধানের মান সমান কিন্তু চিহ্ন বিপরীত হওয়ায় F=qvBsinθ থেকে বলের মান সমান কিন্তু দিক পরস্পর বিপরীত হবে। -
৩০৫
চৌম্বকক্ষেত্রে x অক্ষ বরাবর 3 μC আধানের একটি বস্তু 2 × 10⁶ m s⁻¹ বেগে চলছে। চৌম্বকক্ষেত্র B⃗ = (0.20 ĵ − 0.40 k̂) T হলে আধানটির ওপর ক্রিয়াশীল বল কত?
- ক (1.2ĵ + 2.4k̂) N
- খ (0.8k̂ − 1.6ĵ) N
- গ (1.2k̂ + 2.4ĵ) N
- ঘ (0.8k̂ + 1.6ĵ) N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) (1.2k̂ + 2.4ĵ) N
v⃗×B⃗ = (2×10⁶ î)×(0.20ĵ−0.40k̂) = 2×10⁶(0.20(î×ĵ)−0.40(î×k̂)) = 2×10⁶(0.20k̂+0.40ĵ) = (8×10⁵ĵ+4×10⁵k̂)। F⃗=q(v⃗×B⃗)=3×10⁻⁶×(8×10⁵ĵ+4×10⁵k̂)=(2.4ĵ+1.2k̂) N। -
৩০৬
2.0 μC আধানের একটি বস্তু 2.0 × 10⁶ m s⁻¹ বেগে x অক্ষ বরাবর চলছে। সেখানে একই সময়ে একটি তড়িৎক্ষেত্র E⃗ = 10⁵ î V m⁻¹ এবং একটি চৌম্বকক্ষেত্র B⃗ = (0.20 ĵ + 0.40 k̂) T আধানটির ওপর ক্রিয়াশীল হলে আধানটির ওপর কত বল ক্রিয়াশীল হবে?
- ক F⃗ = (0.8 ĵ − 1.6 k̂) N
- খ F⃗ = (1.0 î − 8.0 ĵ − 1.6 k̂) N
- গ F⃗ = (2.0 î + 0.8 ĵ − 1.6 k̂) N
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) কোনোটিই নয়
v⃗×B⃗=(2×10⁶î)×(0.20ĵ+0.40k̂)=2×10⁶(0.20k̂−0.40ĵ)=(−8×10⁵ĵ+4×10⁵k̂)। F⃗=qE⃗+q(v⃗×B⃗)=2×10⁻⁶×10⁵î+2×10⁻⁶×(−8×10⁵ĵ+4×10⁵k̂)=(0.2î−1.6ĵ+0.8k̂) N — এই রাশিমালা ছাপা (ক), (খ), (গ) কোনোটির সাথেই মেলে না, তাই সঠিক উত্তর "কোনোটিই নয়"। -
৩০৭
স্থির চার্জের ওপর চৌম্বক বল---
- ক শূন্য
- খ অত্যন্ত বেশি
- গ অত্যন্ত কম
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) শূন্য
F=qvB sinθ-তে স্থির চার্জের বেগ v=0, তাই চৌম্বক বল সর্বদা শূন্য। -
৩০৮
একটি চৌম্বকক্ষেত্রের মধ্যে একটি চার্জ v বেগে চললে চার্জটির ওপর চৌম্বকক্ষেত্রের বল কোন ক্ষেত্রে শূন্য হবে?
- ক v ও B-এর মধ্যবর্তী কোণ 90° হলে
- খ v ও B-এর মধ্যে কোণ শূন্য বা 180° হলে
- গ v ও B-এর মধ্যবর্তী কোণ শূন্য বা 180° ছাড়া অন্য যেকোনো মান হলে
- ঘ কখনই শূন্য হবে না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) v ও B-এর মধ্যে কোণ শূন্য বা 180° হলে
F=qvB sinθ; θ=0° বা 180° হলে sinθ=0, তাই বল শূন্য হয়। -
৩০৯
e মানের একটি সুষম চৌম্বকক্ষেত্রের চৌম্বক বলরেখার সমান্তরালে অপরিবর্তনীয় বেগ v-তে চলমান একটি চার্জ e-এর ওপর ক্রিয়াশীল বল হলো---
- ক Bev
- খ 0
- গ eV/B
- ঘ e/Bv
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0
বলরেখার সমান্তরালে (θ=0°) গতিশীল চার্জের ওপর চৌম্বক বল sinθ=0 হওয়ায় শূন্য হয়। -
৩১০
কোনো স্থানে একই সাথে তড়িৎক্ষেত্র ও চৌম্বকক্ষেত্র বিদ্যমান থাকলে সেখানে একটি গতিশীল আধান যে বল লাভ করে তাকে কী বলে?
- ক তড়িৎ বল
- খ লরেঞ্জ বল
- গ চৌম্বক বল
- ঘ তড়িৎ চুম্বক বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) লরেঞ্জ বল
তড়িৎক্ষেত্র ও চৌম্বকক্ষেত্র একসাথে থাকলে গতিশীল আধানের ওপর ক্রিয়াশীল লব্ধি বলকে লরেঞ্জ বল বলে। -
৩১১
q পরিমাণ আধান একটি চৌম্বকক্ষেত্র B-এর সাথে সমান্তরালে v বেগে গতিশীল। ঐ স্থানে একটি তড়িৎক্ষেত্র E থাকলে আধানের ওপর ক্রিয়াশীল বল কত হবে?
- ক q(E⃗ + v⃗ × B⃗)
- খ q(E⃗ × B⃗)
- গ qE⃗
- ঘ q(E⃗ − B⃗)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) qE⃗
v⃗∥B⃗ হলে v⃗×B⃗=0, তাই মোট বল শুধু তড়িৎক্ষেত্রের কারণে F⃗=qE⃗। -
৩১২
চৌম্বকক্ষেত্রের দিকের সাথে কত কোণে একটি চার্জিত কণা গতিশীল হলে সর্বোচ্চ বল অনুভব করবে?
- ক 0°
- খ 45°
- গ 90°
- ঘ 180°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 90°
F=qvBsinθ সর্বোচ্চ হয় sinθ=1 অর্থাৎ θ=90° হলে। -
৩১৩
চৌম্বকক্ষেত্রের দিকের সমান্তরালে গতিশীল কোনো আধানের ওপর চৌম্বক বলের মান---
- ক 1
- খ 0
- গ 1/2
- ঘ 0.1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0
ক্ষেত্রের দিকের সমান্তরালে (θ=0°) গতিশীল আধানের ওপর বল F=qvBsin0°=0। -
৩১৪
নিচের কোনটি বিয়ো-স্যাভার্টের সূত্রের গাণিতিক প্রকাশ?
- ক dB = μ₀I dl sin θ / (4πr²)
- খ dB = μ₀I dl / (4πr²)
- গ dB = μ₀I dl sin θ / (4πr)
- ঘ dB = 4πI dl sin θ / (μ₀r²)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) dB = μ₀I dl sin θ / (4πr²)
বিয়ো-স্যাভার্টের সূত্র: dB = μ₀I dl sinθ/(4πr²)। -
৩১৫
তড়িত্বাহী একটি সরল তার থেকে a দূরত্বে কোনো বিন্দুতে তড়িতপ্রবাহের দরুন চৌম্বকক্ষেত্রের মান কত হবে?
- ক B = μ₀I/(4πa)
- খ B = μ₀I/(4πa²)
- গ B = μ₀I/(2πa)
- ঘ B = 2πa/μ₀I
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) B = μ₀I/(2πa)
তড়িৎবাহী দীর্ঘ সরল তার থেকে a দূরত্বে চৌম্বকক্ষেত্র B = μ₀I/(2πa)। -
৩১৬
চিত্রে O ও P বিন্দুতে সৃষ্ট চৌম্বকক্ষেত্রের অনুপাত কত? (চিত্রে r = 10 cm এবং দূরত্ব 10 cm দেখানো আছে।)
- ক 31.4
- খ 3.14
- গ 0.314
- ঘ 0.0314
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 3.14
বৃত্তাকার কুণ্ডলীর কেন্দ্রে BO=μ₀I/(2r) এবং সরল তার থেকে সমদূরত্বে BP=μ₀I/(2πa)। r=a হলে অনুপাত BO/BP=π≈3.14। (দ্রষ্টব্য: মূল চিত্র দেখা যায়নি, শুধু দেওয়া মান r=a=10cm ধরে প্রচলিত অনুপাত হিসাব করা হয়েছে — Rafi মূল বই মিলিয়ে দেখো।) -
৩১৭
শূন্যস্থানে চৌম্বক প্রবেশ্যতার মান কত?
- ক 4π × 10⁻⁷ T m A⁻¹
- খ 4 × 10⁻⁷ T m A⁻¹
- গ 4π × 10⁻⁸ T m A⁻¹
- ঘ 4 × 10⁻⁸ T m A⁻¹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 4π × 10⁻⁷ T m A⁻¹
শূন্যস্থানে চৌম্বক প্রবেশ্যতা μ₀ = 4π×10⁻⁷ T m A⁻¹। -
৩১৮
50 পাকের একটি বৃত্তাকার কুণ্ডলীর ব্যাস 30 cm। কুণ্ডলীর কেন্দ্রে 100 μT-এর একটি চৌম্বকক্ষেত্র সৃষ্টির জন্য কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে কী পরিমাণ তড়িৎ প্রবাহিত করতে হবে?
- ক 4.7 × 10⁻⁵ A
- খ 0.48 A
- গ 4.7 A
- ঘ 94 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0.48 A
B=μ₀NI/(2r) থেকে I=2rB/(μ₀N)=(2×0.15×100×10⁻⁶)/(4π×10⁻⁷×50)≈0.48 A। -
৩১৯
প্রবাহবাহী I দৈর্ঘ্যের একটি তারকে বাঁকিয়ে বৃত্তের আকৃতি দেওয়া হলো। বৃত্তের কেন্দ্রে চৌম্বকক্ষেত্রের মান কত?
- ক B = μ₀I/(2L)
- খ B = μ₀I/L
- গ B = 2πμ₀I/L
- ঘ B = μ₀I/(4L)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) B = 2πμ₀I/L
বৃত্তাকার তারে (N=1) I প্রবাহে কেন্দ্রে চৌম্বকক্ষেত্র B=μ₀I/(2r); বৃত্তের পরিধি 2πr=L হওয়ায় r=L/(2π), সুতরাং B=μ₀Iπ/L। (দ্রষ্টব্য: প্রদত্ত কোনো অপশনই সঠিক রাশিমালা πμ₀I/L-এর সাথে হুবহু মেলে না — সম্ভবত মূল বইয়ে প্রতীক/সংখ্যাগত ত্রুটি আছে; π-যুক্ত হওয়ায় গঠনগতভাবে সবচেয়ে কাছের (গ) বেছে নেওয়া হলো, Rafi মূল বই মিলিয়ে যাচাই করে নিও।) -
৩২০
হাইড্রোজেন পরমাণুতে 5 × 10⁻¹¹ m ব্যাসার্ধের বৃত্তাকার কক্ষপথে ইলেকট্রন প্রতি সেকেন্ডে 6.8 × 10¹⁵ বার ঘুরে। কক্ষপথের কেন্দ্রে চৌম্বকক্ষেত্রের মান কত?
- ক 2.01 × 10⁻⁵ T
- খ 13.67 T
- গ 8.54 × 10¹⁹ T
- ঘ 12.56 T
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 13.67 T
হাইড্রোজেন পরমাণুতে ইলেকট্রনের তুল্য প্রবাহ I=ef=1.6×10⁻¹⁹×6.8×10¹⁵≈1.088×10⁻³ A। কেন্দ্রে B=μ₀I/(2r)=(4π×10⁻⁷×1.088×10⁻³)/(2×5×10⁻¹¹)≈13.67 T।
তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বক ক্রিয়া ও চুম্বকত্ব নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।