Test sobre Fuerza de Lorentz y movimiento de una partícula en un campo magnético

Pregunta 1: Una partícula con carga eléctrica en movimiento que atraviesa una región con un campo magnético experimenta una fuerza conocida como Fuerza de Lorentz.

A. Sí

B. No

Explicación: Los materiales de estudio establecen que 'Cuando una partícula con carga eléctrica se mueve a través de una región donde existe un campo magnético, experimenta una fuerza conocida como Fuerza de Lorentz'.

Pregunta 2: Una partícula cargada se mueve en un campo magnético uniforme con una velocidad que no es perpendicular al campo. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente el movimiento resultante?

A. La trayectoria de la partícula será una hélice, donde la componente de la velocidad paralela al campo magnético causa el avance y la componente perpendicular causa el movimiento circular.

B. La magnitud de la velocidad de la partícula aumentará continuamente debido a la componente de la fuerza magnética paralela a su movimiento.

C. La partícula describirá una trayectoria circular, pero con un radio mayor que si la velocidad fuera completamente perpendicular al campo.

D. La fuerza magnética actuará únicamente sobre la componente de la velocidad paralela al campo, resultando en una trayectoria rectilínea modificada.

Explicación: Cuando la velocidad de la partícula no es perpendicular al campo magnético, la velocidad se descompone en una componente paralela (v‖) y una componente perpendicular (v⊥). La componente paralela no experimenta fuerza magnética y causa que la partícula avance en la dirección del campo. La componente perpendicular sí experimenta la Fuerza de Lorentz, lo que provoca un movimiento circular. La combinación de estos dos movimientos resulta en una trayectoria helicoidal.

Pregunta 3: Un aumento en la intensidad del campo magnético (B) disminuye el período de la órbita de una partícula cargada.

A. Sí

B. No

Explicación: Al aumentar la magnitud del campo magnético, la fuerza de Lorentz aumenta, lo que incrementa la fuerza centrípeta y reduce el radio de la trayectoria. Adicionalmente, un campo magnético más intenso también reduce el período de la órbita, provocando que la partícula complete sus revoluciones más rápidamente.

Pregunta 4: Un aumento en la magnitud de la velocidad de una partícula cargada que se mueve perpendicularmente a un campo magnético uniforme provoca una disminución en el radio de su trayectoria circular.

A. Sí

B. No

Explicación: Según el material de estudio, un aumento en la magnitud de la velocidad de la partícula incrementa el radio de la trayectoria, lo que significa que la partícula describirá un círculo más grande, no más pequeño.

Pregunta 5: ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente las observaciones que un estudiante haría al interactuar con una simulación de partículas cargadas en un campo magnético, específicamente sobre los efectos de la velocidad y el campo magnético?

A. Si la magnitud de la velocidad de la partícula aumenta, el radio de la trayectoria circular disminuirá, y el período de la órbita también disminuirá.

B. Un aumento en la magnitud del campo magnético (B) hará que la partícula describa un círculo más grande y aumentará el período de su órbita.

C. Cuando la magnitud de la velocidad de la partícula se incrementa, el radio de la trayectoria circular aumenta, pero el período de la órbita permanece inalterado.

D. Al aumentar la intensidad del campo magnético (B), la fuerza de Lorentz disminuye, lo que resulta en un aumento del radio de la trayectoria.

Explicación: Según los materiales de estudio, un aumento en la magnitud de la velocidad de la partícula incrementa el radio de la trayectoria circular (r = m · v / (|q| · B)), pero el período de la órbita (T = 2πm / (|q| · B)) no se ve afectado por la velocidad. Esto significa que la partícula recorre un círculo más grande, pero lo hace más rápido, completando una órbita en el mismo tiempo. Las otras opciones son incorrectas: un aumento en la velocidad aumenta el radio, no lo disminuye; un aumento en el campo magnético disminuye el radio y el período; y un aumento en el campo magnético aumenta la fuerza de Lorentz, no la disminuye.