AIPMT 2004 Physics Question Paper with Answer and Solution in Hindi

50 QuestionsHindiWith Solutions

PhysicsQ150 of 50 questions

Page 1 of 1 · Hindi

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PhysicsDifficultMCQAIPMT · 2004
यदि $|\vec A \times \vec B| = \sqrt 3 \vec A \cdot \vec B$ है,तो $|\vec A + \vec B|$ का मान क्या होगा?
A
$({A^2} + {B^2} + \frac{AB}{\sqrt 3})^{1/2}$
B
$A + B$
C
$({A^2} + {B^2} + \sqrt 3 AB)^{1/2}$
D
$({A^2} + {B^2} + AB)^{1/2}$

Solution

(D) दिया गया है: $|\vec A \times \vec B| = \sqrt 3 (\vec A \cdot \vec B)$
सदिश गुणन और अदिश गुणन की परिभाषा का उपयोग करने पर: $AB \sin \theta = \sqrt 3 AB \cos \theta$
दोनों पक्षों को $AB \cos \theta$ से विभाजित करने पर: $\tan \theta = \sqrt 3$
अतः,$\theta = 60^\circ$
परिणामी सदिश $|\vec A + \vec B|$ का परिमाण: $|\vec A + \vec B| = \sqrt{A^2 + B^2 + 2AB \cos \theta}$
$\theta = 60^\circ$ रखने पर: $|\vec A + \vec B| = \sqrt{A^2 + B^2 + 2AB \cos 60^\circ}$
चूंकि $\cos 60^\circ = 1/2$ है: $|\vec A + \vec B| = \sqrt{A^2 + B^2 + 2AB(1/2)}$
अतः,$|\vec A + \vec B| = (A^2 + B^2 + AB)^{1/2}$
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षण नियतांक की विमाएँ क्या हैं?
A
${M^{ - 2}}{L^2}{T^{ - 2}}$
B
${M^{ - 1}}{L^3}{T^{ - 2}}$
C
$M{L^{ - 1}}{T^{ - 2}}$
D
$M{L^2}{T^{ - 2}}$

Solution

(B) न्यूटन के सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के अनुसार,$d$ दूरी पर स्थित दो द्रव्यमानों $m_1$ और $m_2$ के बीच बल $F = \frac{G m_1 m_2}{d^2}$ होता है।
सूत्र को गुरुत्वाकर्षण नियतांक $G$ के लिए व्यवस्थित करने पर,$G = \frac{F d^2}{m_1 m_2}$ प्राप्त होता है।
बल $F$ का विमीय सूत्र $[MLT^{-2}]$ है,दूरी $d$ के लिए $[L]$ है,और द्रव्यमान $m$ के लिए $[M]$ है।
इन मानों को $G$ के व्यंजक में रखने पर: $[G] = \frac{[MLT^{-2}][L^2]}{[M][M]} = \frac{[ML^3T^{-2}]}{[M^2]} = [M^{-1}L^3T^{-2}]$।
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PhysicsDifficultMCQAIPMT · 2004
$L$ लंबाई की डोरी से बंधे एक पत्थर को एक ऊर्ध्वाधर वृत्त में घुमाया जाता है, जिसका दूसरा सिरा केंद्र पर है। किसी निश्चित समय पर, पत्थर अपनी सबसे निचली स्थिति में है और उसकी गति $u$ है। जब डोरी क्षैतिज स्थिति में पहुँचती है, तो उसके वेग में परिवर्तन का परिमाण क्या होगा?
A
$\sqrt{u^2 - 2gL}$
B
$\sqrt{2gL}$
C
$\sqrt{u^2 - gL}$
D
$\sqrt{2(u^2 - gL)}$

Solution

(D) मान लीजिए कि सबसे निचला बिंदु $A$ है और क्षैतिज स्थिति $B$ है। $A$ पर, वेग $\vec{u} = u \hat{i}$ है。
$A$ और $B$ के बीच ऊर्जा संरक्षण के नियम का उपयोग करते हुए:
$\frac{1}{2}mu^2 = \frac{1}{2}mv^2 + mgL$
$v^2 = u^2 - 2gL$
$v = \sqrt{u^2 - 2gL}$.
स्थिति $B$ पर, वेग ऊर्ध्वाधर ऊपर की ओर है, इसलिए $\vec{v} = v \hat{j} = \sqrt{u^2 - 2gL} \hat{j}$ है。
वेग में परिवर्तन $\Delta \vec{v} = \vec{v} - \vec{u} = v \hat{j} - u \hat{i}$ है。
वेग में परिवर्तन का परिमाण $|\Delta \vec{v}| = \sqrt{v^2 + u^2} = \sqrt{(u^2 - 2gL) + u^2} = \sqrt{2u^2 - 2gL} = \sqrt{2(u^2 - gL)}$ है।
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PhysicsDifficultMCQAIPMT · 2004
$m$ द्रव्यमान का एक ब्लॉक $\theta$ झुकाव वाले एक चिकने वेज (wedge) पर रखा गया है। पूरी प्रणाली को क्षैतिज रूप से त्वरित किया जाता है ताकि ब्लॉक वेज पर फिसले नहीं। वेज द्वारा ब्लॉक पर लगाया गया बल ($g$ गुरुत्वीय त्वरण है) होगा
A
$mg\cos \theta$
B
$mg\sin \theta$
C
$mg$
D
$mg/\cos \theta$

Solution

(D) ब्लॉक को वेज के सापेक्ष स्थिर रखने के लिए,नत समतल (inclined plane) के अनुदिश ब्लॉक पर कार्य करने वाला कुल बल शून्य होना चाहिए।
$1$. वेज के फ्रेम में ब्लॉक पर कार्य करने वाले बलों को वियोजित करें:
- नीचे की ओर कार्य करने वाला गुरुत्वाकर्षण बल $mg$।
- वेज के त्वरण की विपरीत दिशा में क्षैतिज रूप से कार्य करने वाला छद्म बल (pseudo force) $ma$।
- नत सतह के लंबवत वेज द्वारा लगाया गया अभिलंब प्रतिक्रिया बल $R$।
$2$. ब्लॉक के न फिसलने के लिए,समतल के नीचे की ओर $mg$ का घटक,समतल के ऊपर की ओर $ma$ के घटक द्वारा संतुलित होना चाहिए:
$mg \sin \theta = ma \cos \theta$
$a = g \tan \theta$
$3$. अभिलंब बल $R$,नत सतह के लंबवत $mg$ और $ma$ के घटकों को संतुलित करता है:
$R = mg \cos \theta + ma \sin \theta$
$a = g \tan \theta = g \frac{\sin \theta}{\cos \theta}$ रखने पर:
$R = mg \cos \theta + m(g \frac{\sin \theta}{\cos \theta}) \sin \theta$
$R = mg \frac{\cos^2 \theta + \sin^2 \theta}{\cos \theta}$
$R = \frac{mg}{\cos \theta}$
Solution diagram
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
चित्र में दिखाए अनुसार $2\, kg$ द्रव्यमान वाले ब्लॉक $A$ और मेज के बीच स्थैतिक घर्षण गुणांक $\mu_s = 0.2$ है। ब्लॉक $B$ का अधिकतम द्रव्यमान $kg$ में ज्ञात कीजिए ताकि दोनों ब्लॉक गति न करें। डोरी और घिरनी को चिकना और द्रव्यमानहीन माना गया है। $(g = 10\, m/s^2)$
Question diagram
A
$2.0$
B
$4.0$
C
$0.2$
D
$0.4$

Solution

(D) निकाय के संतुलन में रहने के लिए,डोरी में तनाव $T$ को ब्लॉक $B$ के भार और ब्लॉक $A$ पर लगने वाले सीमांत घर्षण बल को संतुलित करना चाहिए।
ब्लॉक $B$ के लिए: $T = m_B g$
ब्लॉक $A$ के लिए: $T = f_s = \mu_s N = \mu_s m_A g$
$T$ के लिए दोनों व्यंजकों की तुलना करने पर: $m_B g = \mu_s m_A g$
$m_B = \mu_s m_A$
यहाँ $\mu_s = 0.2$ और $m_A = 2\, kg$ दिया गया है:
$m_B = 0.2 \times 2 = 0.4\, kg$
अतः,ब्लॉक $B$ का अधिकतम द्रव्यमान $0.4\, kg$ है।
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PhysicsEasyMCQAIPMT · 2004
$0.5\,kg$ द्रव्यमान का एक पिंड $1.5\,m/s$ की गति से एक क्षैतिज चिकनी सतह पर चलते हुए $k = 50\,N/m$ बल नियतांक वाली एक भारहीन स्प्रिंग से टकराता है। स्प्रिंग का अधिकतम संपीड़न ............. $m$ होगा।
A
$0.15$
B
$0.12$
C
$1.5$
D
$0.5$

Solution

(A) ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार,अधिकतम संपीड़न के बिंदु पर पिंड की गतिज ऊर्जा स्प्रिंग की प्रत्यास्थ स्थितिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।
माना $m = 0.5\,kg$ द्रव्यमान है,$v = 1.5\,m/s$ वेग है,और $k = 50\,N/m$ स्प्रिंग नियतांक है।
पिंड की गतिज ऊर्जा $K.E. = \frac{1}{2}mv^2$ है।
अधिकतम संपीड़न $x$ पर स्प्रिंग में संचित स्थितिज ऊर्जा $P.E. = \frac{1}{2}kx^2$ है।
दोनों ऊर्जाओं की तुलना करने पर:
$\frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2}kx^2$
$x$ के लिए हल करने पर:
$x^2 = \frac{mv^2}{k}$
$x = \sqrt{\frac{mv^2}{k}} = v\sqrt{\frac{m}{k}}$
दिए गए मानों को रखने पर:
$x = 1.5 \times \sqrt{\frac{0.5}{50}}$
$x = 1.5 \times \sqrt{0.01}$
$x = 1.5 \times 0.1 = 0.15\,m$.
अतः,अधिकतम संपीड़न $0.15\,m$ है।
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
$m_1$ द्रव्यमान का एक कण $v_1$ वेग से गति कर रहा है और $m_2$ द्रव्यमान का दूसरा कण $v_2$ वेग से गति कर रहा है। दोनों का संवेग समान है,लेकिन उनकी गतिज ऊर्जाएँ क्रमशः $E_1$ और $E_2$ हैं। यदि $m_1 > m_2$ है,तो:
A
$E_1 < E_2$
B
$\frac{E_1}{E_2} = \frac{m_1}{m_2}$
C
$E_1 > E_2$
D
$E_1 = E_2$

Solution

(A) $P$ संवेग और $m$ द्रव्यमान वाले कण की गतिज ऊर्जा $E$ का सूत्र $E = \frac{P^2}{2m}$ होता है।
चूंकि दोनों कणों का संवेग समान है $(P_1 = P_2 = P)$,इसलिए गतिज ऊर्जा द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होती है: $E \propto \frac{1}{m}$.
दिया गया है कि $m_1 > m_2$,इसलिए पहले कण की गतिज ऊर्जा दूसरे कण की गतिज ऊर्जा से कम होगी।
अतः,$E_1 < E_2$।
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
$2\,kg$ द्रव्यमान की एक गेंद और $4\,kg$ द्रव्यमान की दूसरी गेंद को एक $60\,ft$ ऊंची इमारत से एक साथ गिराया जाता है। पृथ्वी की ओर $30\,ft$ गिरने के बाद,उनकी गतिज ऊर्जाओं का अनुपात क्या होगा?
A
$\sqrt{2}:1$
B
$1:4$
C
$1:2$
D
$1:\sqrt{2}$

Solution

(C) किसी वस्तु की गतिज ऊर्जा $(KE)$ का सूत्र $KE = \frac{1}{2}mv^2$ होता है।
चूंकि दोनों गेंदों को विराम अवस्था से गिराया जाता है और वे समान ऊंचाई $(h = 30\,ft)$ तय करती हैं,इसलिए गति के समीकरण $v^2 = u^2 + 2gh$ (जहां $u = 0$) के अनुसार उनका अंतिम वेग $(v)$ समान होगा।
चूंकि $v$ समान है,इसलिए गतिज ऊर्जा द्रव्यमान के सीधे समानुपाती है $(KE \propto m)$।
अतः,उनकी गतिज ऊर्जाओं का अनुपात $\frac{KE_1}{KE_2} = \frac{m_1}{m_2}$ होगा।
यहाँ $m_1 = 2\,kg$ और $m_2 = 4\,kg$ दिया गया है,इसलिए अनुपात $\frac{2}{4} = \frac{1}{2}$ है।
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
एक नए खोजे गए ग्रह का घनत्व पृथ्वी के घनत्व का दोगुना है। ग्रह की सतह पर गुरुत्वीय त्वरण,पृथ्वी की सतह पर गुरुत्वीय त्वरण के बराबर है। यदि पृथ्वी की त्रिज्या $R$ है,तो ग्रह की त्रिज्या क्या होगी?
A
$2R$
B
$4R$
C
$\frac{1}{4}R$
D
$\frac{1}{2}R$

Solution

(D) किसी ग्रह की सतह पर गुरुत्वीय त्वरण $g$ का सूत्र $g = \frac{4}{3}\pi \rho GR$ है,जहाँ $\rho$ घनत्व है,$G$ गुरुत्वाकर्षण नियतांक है और $R$ ग्रह की त्रिज्या है।
दिया गया है कि $g_p = g_e$ और $\rho_p = 2\rho_e$,इसलिए:
$\frac{g_p}{g_e} = \frac{\rho_p R_p}{\rho_e R_e} = 1$
दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करने पर:
$1 = \frac{2\rho_e R_p}{\rho_e R_e}$
$1 = 2 \frac{R_p}{R_e}$
$R_p = \frac{R_e}{2} = \frac{R}{2}$
अतः,ग्रह की त्रिज्या $\frac{R}{2}$ है।
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
$P$ दाब और $T$ तापमान पर $V$ आयतन घेरने वाली $5 \, g$ ऑक्सीजन के लिए अवस्था का समीकरण क्या होगा? (जहाँ $R$ गैस नियतांक है।)
A
$PV = \frac{5}{32}RT$
B
$PV = 5RT$
C
$PV = \frac{5}{2}RT$
D
$PV = \frac{5}{16}RT$

Solution

(A) आदर्श गैस समीकरण $PV = \mu RT$ द्वारा दिया जाता है,जहाँ $\mu$ मोलों की संख्या है।
मोलों की संख्या $\mu = \frac{\text{द्रव्यमान } (m)}{\text{मोलर द्रव्यमान } (M)}$ है।
ऑक्सीजन गैस $(O_2)$ के लिए,मोलर द्रव्यमान $M = 32 \, g/mol$ है।
दिया गया द्रव्यमान $m = 5 \, g$ है।
इसलिए,$\mu = \frac{5}{32} \, mol$ है।
इस मान को आदर्श गैस समीकरण में रखने पर,हमें $PV = \frac{5}{32}RT$ प्राप्त होता है।
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
$T \ K$ के प्रारंभिक तापमान पर एक मोल आदर्श गैस द्वारा रुद्धोष्म (adiabatic) रूप से $6R \ J$ कार्य किया जाता है। यदि इस गैस के लिए स्थिर दाब और स्थिर आयतन पर विशिष्ट ऊष्मा का अनुपात $5/3$ है,तो गैस का अंतिम तापमान क्या होगा?
A
$(T + 2.4) \ K$
B
$(T - 2.4) \ K$
C
$(T + 4) \ K$
D
$(T - 4) \ K$

Solution

(D) रुद्धोष्म प्रक्रिया के लिए,$n$ मोल आदर्श गैस द्वारा किया गया कार्य $W$ निम्नलिखित सूत्र द्वारा दिया जाता है:
$W = \frac{nR(T_i - T_f)}{\gamma - 1}$
दिया गया है:
$n = 1 \text{ मोल}$
$T_i = T \ K$
$W = 6R \ J$
$\gamma = 5/3$
इन मानों को सूत्र में रखने पर:
$6R = \frac{1 \cdot R(T - T_f)}{(5/3 - 1)}$
$6R = \frac{R(T - T_f)}{2/3}$
$6R = \frac{3R(T - T_f)}{2}$
दोनों पक्षों को $R$ से विभाजित करने और $T_f$ के लिए हल करने पर:
$6 = 1.5(T - T_f)$
$T - T_f = 6 / 1.5 = 4$
$T_f = T - 4$
अतः,गैस का अंतिम तापमान $(T - 4) \ K$ होगा।
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PhysicsEasyMCQAIPMT · 2004
सरल आवर्त गति कर रहे कण के वेग $v$ और त्वरण $a$ के लिए निम्नलिखित में से कौन सा कथन सत्य है?
A
जब $v$ अधिकतम होता है,तब $a$ अधिकतम होता है।
B
$v$ का मान कुछ भी हो,$a$ का मान शून्य होता है।
C
जब $v$ शून्य होता है,तब $a$ शून्य होता है।
D
जब $v$ अधिकतम होता है,तब $a$ शून्य होता है।

Solution

(D) सरल आवर्त गति $(S.H.M.)$ में,विस्थापन $y = A \sin(\omega t + \phi)$ द्वारा दिया जाता है।
वेग $v = \frac{dy}{dt} = A\omega \cos(\omega t + \phi)$ होता है।
त्वरण $a = \frac{dv}{dt} = -A\omega^2 \sin(\omega t + \phi) = -\omega^2 y$ होता है।
माध्य स्थिति $(y = 0)$ पर,वेग $v$ अधिकतम $(v_{max} = A\omega)$ होता है और त्वरण $a$ शून्य $(a = -\omega^2(0) = 0)$ होता है।
चरम स्थितियों $(y = \pm A)$ पर,वेग $v$ शून्य होता है और त्वरण $a$ अधिकतम $(a_{max} = \pm \omega^2 A)$ होता है।
अतः,जब $v$ अधिकतम होता है,तब $a$ शून्य होता है।
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PhysicsEasyMCQAIPMT · 2004
$k_1$ और $k_2$ नियतांक वाली दो स्प्रिंगों को श्रेणीक्रम में जोड़ा जाता है। संयोजन का प्रभावी स्प्रिंग नियतांक क्या होगा?
A
$\sqrt{k_1 k_2}$
B
$(k_1 + k_2)/2$
C
$k_1 + k_2$
D
$k_1 k_2 / (k_1 + k_2)$

Solution

(D) स्प्रिंगों के श्रेणीक्रम संयोजन में,प्रभावी स्प्रिंग नियतांक $k_S$ का व्युत्क्रम व्यक्तिगत स्प्रिंग नियतांकों के व्युत्क्रमों के योग के बराबर होता है।
$\frac{1}{k_S} = \frac{1}{k_1} + \frac{1}{k_2}$
दाहिनी ओर लघुत्तम समापवर्त्य (common denominator) लेने पर:
$\frac{1}{k_S} = \frac{k_2 + k_1}{k_1 k_2}$
$k_S$ का मान ज्ञात करने के लिए दोनों पक्षों को उलटने पर:
$k_S = \frac{k_1 k_2}{k_1 + k_2}$
अतः,सही विकल्प $D$ है।
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
$y_1 = 10^{-6} \sin [100t + (x/50) + 0.5] \, m$ और $y_2 = 10^{-6} \cos [100t + (x/50)] \, m$ द्वारा दर्शाई गई दो तरंगों के बीच का कलांतर (phase difference) लगभग .... $rad$ है,जहाँ $x$ मीटर में और $t$ सेकंड में है।
A
$1.5$
B
$1.07$
C
$2.07$
D
$0.5$

Solution

(B) दिए गए समीकरण हैं:
$y_1 = 10^{-6} \sin [100t + (x/50) + 0.5]$
$y_2 = 10^{-6} \cos [100t + (x/50)]$
कलाओं की तुलना करने के लिए,कोज्या (cosine) फलन को ज्या (sine) फलन में बदलें,$\cos(\theta) = \sin(\theta + \pi/2)$ का उपयोग करके:
$y_2 = 10^{-6} \sin [100t + (x/50) + \pi/2]$
चूंकि $\pi/2 \approx 1.57$,इसलिए:
$y_2 = 10^{-6} \sin [100t + (x/50) + 1.57]$
पहली तरंग की कला $\phi_1 = 100t + (x/50) + 0.5$ है।
दूसरी तरंग की कला $\phi_2 = 100t + (x/50) + 1.57$ है।
कलान्तर $\Delta\phi$ इस प्रकार है:
$\Delta\phi = |\phi_2 - \phi_1|$
$\Delta\phi = |(100t + x/50 + 1.57) - (100t + x/50 + 0.5)|$
$\Delta\phi = 1.57 - 0.5 = 1.07 \, rad$.
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PhysicsDifficultMCQAIPMT · 2004
एक कार एक ऊँची चट्टान की ओर बढ़ रही है। कार का ड्राइवर $f$ आवृत्ति का हॉर्न बजाता है। ड्राइवर द्वारा सुनी गई परावर्तित ध्वनि की आवृत्ति $2f$ है। यदि $v$ ध्वनि का वेग है,तो समान वेग इकाइयों में कार का वेग क्या होगा?
A
$v/\sqrt{2}$
B
$v/2$
C
$v/3$
D
$v/4$

Solution

(C) ड्राइवर द्वारा सुनी गई परावर्तित ध्वनि की आवृत्ति,गतिमान स्रोत और गतिमान प्रेक्षक के लिए डॉप्लर प्रभाव के सूत्र द्वारा दी जाती है:
$f' = f \left( \frac{v + v_{car}}{v - v_{car}} \right)$
यह दिया गया है कि परावर्तित आवृत्ति $f' = 2f$ है,इसलिए हम इसे समीकरण में प्रतिस्थापित करते हैं:
$2f = f \left( \frac{v + v_{car}}{v - v_{car}} \right)$
$2 = \frac{v + v_{car}}{v - v_{car}}$
$2(v - v_{car}) = v + v_{car}$
$2v - 2v_{car} = v + v_{car}$
$v = 3v_{car}$
$v_{car} = v/3$
अतः,कार का वेग $v/3$ है।
Solution diagram
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PhysicsEasyMCQAIPMT · 2004
यदि $\lambda_{m}$ उस तरंगदैर्ध्य को दर्शाता है जिस पर $T \; K$ तापमान पर एक कृष्णिका (black body) से रेडियोधर्मी उत्सर्जन अधिकतम होता है,तो
A
$\lambda_{m}$,$T$ से स्वतंत्र है
B
$\lambda_{m} \propto T$
C
$\lambda_{m} \propto T^{-4}$
D
$\lambda_{m} \propto T^{-1}$

Solution

(D) वीन के विस्थापन नियम (Wien's displacement law) के अनुसार,एक कृष्णिका की अधिकतम वर्णक्रमीय उत्सर्जन शक्ति के संगत तरंगदैर्ध्य $\lambda_{m}$ उसके परम तापमान $T$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
वीन के विस्थापन नियम का गणितीय व्यंजक इस प्रकार है:
$\lambda_{m} = \frac{b}{T}$
यहाँ '$b$' वीन का नियतांक है।
इस संबंध से यह स्पष्ट है कि:
$\lambda_{m} \propto T^{-1}$
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
$m \; g$ द्रव्यमान वाले तीन कण $l \; cm$ भुजा वाले एक समबाहु त्रिभुज $ABC$ के शीर्षों पर स्थित हैं (जैसा कि चित्र में दिखाया गया है)। $AB$ के लंबवत और $ABC$ के तल में स्थित रेखा $AX$ के परितः निकाय का जड़त्व आघूर्ण $g \cdot cm^2$ इकाई में होगा:
Question diagram
A
$ \frac{3}{4} m l^2 $
B
$ 2 m l^2 $
C
$ \frac{5}{4} m l^2 $
D
$ \frac{3}{2} m l^2 $

Solution

(C) अक्ष $AX$ के परितः निकाय का जड़त्व आघूर्ण व्यक्तिगत कणों के जड़त्व आघूर्णों के योग के बराबर होता है:
$I = I_A + I_B + I_C$
चूंकि कण $A$,अक्ष $AX$ पर स्थित है,इसलिए इसकी लंबवत दूरी $r_A = 0$ है। अतः,$I_A = m(0)^2 = 0$.
कण $B$,रेखा $AB$ पर $A$ से $l$ दूरी पर है। चूंकि $AX$,$AB$ के लंबवत है,इसलिए $AX$ से $B$ की लंबवत दूरी $r_B = l$ है। अतः,$I_B = m(l)^2 = m l^2$.
कण $C$,$A$ और $B$ के साथ एक समबाहु त्रिभुज बनाता है। अक्ष $AX$ से $C$ की लंबवत दूरी,$AX$ के लंबवत रेखा (जो $AB$ के समानांतर है) पर भुजा $AC$ का प्रक्षेप है। यह दूरी $r_C = l \cos(60^{\circ}) = l \cdot \frac{1}{2} = \frac{l}{2}$ है।
अतः,$I_C = m(r_C)^2 = m(\frac{l}{2})^2 = \frac{m l^2}{4}$.
कुल जड़त्व आघूर्ण $I = 0 + m l^2 + \frac{m l^2}{4} = \frac{5}{4} m l^2$.
Solution diagram
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PhysicsDifficultMCQAIPMT · 2004
एक वृत्ताकार डिस्क की उसके तल में स्थित स्पर्शरेखीय अक्ष के परितः घूर्णन त्रिज्या और समान त्रिज्या वाली एक वृत्ताकार वलय की उसके तल में स्थित स्पर्शरेखीय अक्ष के परितः घूर्णन त्रिज्या का अनुपात क्या है?
A
$2 : 3$
B
$2 : 1$
C
$\sqrt{5} : \sqrt{6}$
D
$1 : \sqrt{2}$

Solution

(C) $M$ द्रव्यमान और $R$ त्रिज्या वाली वृत्ताकार डिस्क के लिए,उसके तल में स्थित स्पर्शरेखीय अक्ष के परितः जड़त्व आघूर्ण $I_{\text{disk}} = I_{\text{cm}} + MR^2 = \frac{1}{4}MR^2 + MR^2 = \frac{5}{4}MR^2$ होता है।
चूंकि $I = MK^2$,इसलिए घूर्णन त्रिज्या $K_{\text{disk}} = \sqrt{\frac{5}{4}}R = \frac{\sqrt{5}}{2}R$ है।
$M$ द्रव्यमान और $R$ त्रिज्या वाली वृत्ताकार वलय के लिए,उसके तल में स्थित स्पर्शरेखीय अक्ष के परितः जड़त्व आघूर्ण $I_{\text{ring}} = I_{\text{cm}} + MR^2 = \frac{1}{2}MR^2 + MR^2 = \frac{3}{2}MR^2$ होता है।
चूंकि $I = MK^2$,इसलिए घूर्णन त्रिज्या $K_{\text{ring}} = \sqrt{\frac{3}{2}}R = \frac{\sqrt{3}}{\sqrt{2}}R$ है।
घूर्णन त्रिज्याओं का अनुपात $\frac{K_{\text{disk}}}{K_{\text{ring}}} = \frac{\sqrt{5}/2}{\sqrt{3}/\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{5}}{2} \times \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{5}}{\sqrt{2} \times \sqrt{3}} = \sqrt{\frac{5}{6}}$ है।
19
PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
एक पहिया जिसका जड़त्व आघूर्ण अपनी ऊर्ध्वाधर अक्ष के परितः $2 \; kg \cdot m^2$ है,इस अक्ष के परितः $60 \; rpm$ की दर से घूम रहा है। एक मिनट में पहिये के घूर्णन को रोकने के लिए आवश्यक बल आघूर्ण (टॉर्क) क्या होगा?
A
$ \frac{2\pi}{15} \; N \cdot m $
B
$ \frac{\pi}{12} \; N \cdot m $
C
$ \frac{\pi}{15} \; N \cdot m $
D
$ \frac{\pi}{18} \; N \cdot m $

Solution

(C) दिया गया है: जड़त्व आघूर्ण $I = 2 \; kg \cdot m^2$,प्रारंभिक कोणीय वेग $\omega_i = 60 \; rpm = \frac{60 \times 2\pi}{60} \; rad/s = 2\pi \; rad/s$,अंतिम कोणीय वेग $\omega_f = 0 \; rad/s$,समय $t = 1 \; minute = 60 \; s$.
कोणीय त्वरण $\alpha = \frac{\omega_f - \omega_i}{t} = \frac{0 - 2\pi}{60} = -\frac{\pi}{30} \; rad/s^2$.
बल आघूर्ण का परिमाण $\tau = |I \alpha| = 2 \times \left| -\frac{\pi}{30} \right| = \frac{2\pi}{30} = \frac{\pi}{15} \; N \cdot m$.
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एक गोल डिस्क जिसका जड़त्व आघूर्ण $I_{2}$ है,जो उसके तल के लंबवत और केंद्र से गुजरने वाली अक्ष के परितः है,उसे एक दूसरी डिस्क पर रखा जाता है जिसका जड़त्व आघूर्ण $I_{1}$ है और जो उसी अक्ष के परितः $\omega$ कोणीय वेग से घूम रही है। डिस्क के संयोजन का अंतिम कोणीय वेग क्या होगा?
A
$ \frac{I_{2}\omega}{I_{1} + I_{2}} $
B
$ \omega $
C
$ \frac{I_{1}\omega}{I_{1} + I_{2}} $
D
$ \frac{(I_{1} + I_{2})\omega}{I_{1}} $

Solution

(C) कोणीय संवेग संरक्षण के सिद्धांत के अनुसार,चूंकि दो डिस्क के निकाय पर कोई बाहरी टॉर्क कार्य नहीं करता है,इसलिए कुल कोणीय संवेग स्थिर रहता है।
निकाय का प्रारंभिक कोणीय संवेग: $L_{i} = I_{1}\omega + I_{2}(0) = I_{1}\omega$.
डिस्क के जुड़ने के बाद निकाय का अंतिम कोणीय संवेग: $L_{f} = (I_{1} + I_{2})\omega_{f}$,जहाँ $\omega_{f}$ अंतिम कोणीय वेग है।
प्रारंभिक और अंतिम कोणीय संवेग की तुलना करने पर: $I_{1}\omega = (I_{1} + I_{2})\omega_{f}$.
अंतिम कोणीय वेग के लिए हल करने पर: $\omega_{f} = \frac{I_{1}\omega}{I_{1} + I_{2}}$.
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$m_1$ और $m_2$ द्रव्यमान वाले दो कणों की एक प्रणाली पर विचार करें। यदि पहले कण को द्रव्यमान केंद्र की ओर $d$ दूरी तक धकेला जाता है,तो दूसरे कण को कितनी दूरी तक स्थानांतरित किया जाना चाहिए ताकि द्रव्यमान केंद्र उसी स्थिति में रहे?
A
$d$
B
$\frac{m_2}{m_1} d$
C
$\frac{m_1}{m_1 + m_2} d$
D
$\frac{m_1}{m_2} d$

Solution

(D) मान लीजिए कि द्रव्यमान केंद्र मूल बिंदु पर है। प्रारंभ में,कणों की स्थिति $-x_1$ और $x_2$ है,जिससे $m_1(-x_1) + m_2(x_2) = 0$,जिसका अर्थ है $m_1 x_1 = m_2 x_2$ (समीकरण $1$)।
जब पहले कण को द्रव्यमान केंद्र की ओर $d$ दूरी तक ले जाया जाता है,तो उसकी नई स्थिति $-(x_1 - d)$ हो जाती है। मान लीजिए कि दूसरे कण को द्रव्यमान केंद्र की ओर $d'$ दूरी तक ले जाया जाता है,तो उसकी नई स्थिति $(x_2 - d')$ हो जाती है।
द्रव्यमान केंद्र को मूल बिंदु पर बनाए रखने के लिए,नई स्थिति है:
$m_1(-(x_1 - d)) + m_2(x_2 - d') = 0$
$-m_1 x_1 + m_1 d + m_2 x_2 - m_2 d' = 0$
चूंकि समीकरण $1$ से $m_1 x_1 = m_2 x_2$ है,इसलिए $m_1 x_1$ और $m_2 x_2$ पद कट जाते हैं:
$m_1 d - m_2 d' = 0$
$m_2 d' = m_1 d$
$d' = \frac{m_1}{m_2} d$
Solution diagram
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$2\,g$ द्रव्यमान की एक गोली पर $2\,\mu C$ का आवेश है। विरामावस्था से शुरू करके $10\,m/s$ की गति प्राप्त करने के लिए इसे कितने विभवांतर से त्वरित किया जाना चाहिए?
A
$5\,kV$
B
$50\,kV$
C
$5\,V$
D
$50\,V$

Solution

(B) दिया गया है: द्रव्यमान $m = 2\,g = 2 \times 10^{-3}\,kg$, आवेश $q = 2\,\mu C = 2 \times 10^{-6}\,C$, अंतिम वेग $v = 10\,m/s$, प्रारंभिक वेग $u = 0\,m/s$.
कार्य-ऊर्जा प्रमेय के अनुसार, विद्युत क्षेत्र द्वारा किया गया कार्य गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है:
$W = \Delta K$
$qV = \frac{1}{2}mv^2 - \frac{1}{2}mu^2$
चूंकि $u = 0$, इसलिए:
$qV = \frac{1}{2}mv^2$
$V = \frac{mv^2}{2q}$
मान रखने पर:
$V = \frac{(2 \times 10^{-3}\,kg) \times (10\,m/s)^2}{2 \times (2 \times 10^{-6}\,C)}$
$V = \frac{2 \times 10^{-3} \times 100}{4 \times 10^{-6}}$
$V = \frac{2 \times 10^{-1}}{4 \times 10^{-6}} = 0.5 \times 10^5\,V = 50,000\,V = 50\,kV$.
अतः, आवश्यक विभवांतर $50\,kV$ है।
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एक विद्युत द्विध्रुव (electric dipole) के आवेश का परिमाण $q$ है और इसका द्विध्रुव आघूर्ण $p$ है। इसे एक समान विद्युत क्षेत्र $E$ में रखा गया है। यदि इसका द्विध्रुव आघूर्ण क्षेत्र की दिशा में है,तो इस पर लगने वाला बल और इसकी स्थितिज ऊर्जा क्रमशः क्या होगी?
A
$2q \cdot E$ और न्यूनतम
B
$q \cdot E$ और $p \cdot E$
C
शून्य और न्यूनतम
D
$q \cdot E$ और अधिकतम

Solution

(C) एक समान विद्युत क्षेत्र में,द्विध्रुव पर लगने वाला कुल बल $\vec{F} = q\vec{E} + (-q)\vec{E} = 0$ होता है।
चूंकि द्विध्रुव आघूर्ण $\vec{p}$ विद्युत क्षेत्र $\vec{E}$ की दिशा में है,इसलिए उनके बीच का कोण $\theta = 0^\circ$ है।
बाह्य विद्युत क्षेत्र में विद्युत द्विध्रुव की स्थितिज ऊर्जा $U = -\vec{p} \cdot \vec{E} = -pE \cos \theta$ द्वारा दी जाती है।
$\theta = 0^\circ$ रखने पर,हमें $U = -pE \cos(0^\circ) = -pE$ प्राप्त होता है।
चूंकि $-pE$ स्थितिज ऊर्जा के लिए सबसे कम संभव मान है,इसलिए यह न्यूनतम स्थितिज ऊर्जा है।
अतः,बल शून्य है और स्थितिज ऊर्जा न्यूनतम है।
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चित्र में दिखाए अनुसार $R$ प्रतिरोध वाले पाँच समान प्रतिरोधक जुड़े हुए हैं। $A$ और $B$ के बीच $V$ वोल्ट की बैटरी जोड़ी गई है। $AFCEB$ में बहने वाली धारा होगी
Question diagram
A
$\frac{3V}{R}$
B
$\frac{V}{2R}$
C
$\frac{V}{R}$
D
$\frac{2V}{R}$

Solution

(B) समरूपता को देखते हुए सर्किट को सरल बनाया जा सकता है। व्हीटस्टोन ब्रिज की संतुलित संरचना के कारण बिंदु $C$ और $D$ समान विभव पर हैं।
अतः,$C$ और $D$ के बीच के प्रतिरोधक में कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है और इसे हटाया जा सकता है।
सर्किट प्रभावी रूप से $A$ और $B$ के बीच जुड़ी दो समानांतर शाखाओं में बदल जाता है।
एक शाखा में श्रेणीक्रम में जुड़े प्रतिरोधक $R_{FC}$ और $R_{CE}$ हैं,जिनका कुल प्रतिरोध $R + R = 2R$ है।
दूसरी शाखा में श्रेणीक्रम में जुड़े प्रतिरोधक $R_{FD}$ और $R_{DE}$ हैं,जिनका कुल प्रतिरोध $R + R = 2R$ है।
सर्किट का तुल्य प्रतिरोध $R_{\text{eq}}$ इस प्रकार है: $\frac{1}{R_{\text{eq}}} = \frac{1}{2R} + \frac{1}{2R} = \frac{2}{2R} = \frac{1}{R}$,इसलिए $R_{\text{eq}} = R$।
बैटरी से कुल धारा $I = \frac{V}{R_{\text{eq}}} = \frac{V}{R}$ है।
चूंकि दोनों समानांतर शाखाओं का प्रतिरोध समान $2R$ है,इसलिए धारा समान रूप से विभाजित होती है।
अतः,$AFCEB$ शाखा में प्रवाहित होने वाली धारा $I' = \frac{I}{2} = \frac{V}{2R}$ होगी।
Solution diagram
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एक बैटरी को $15\, V$ के विभव पर $8$ घंटे के लिए चार्ज किया जाता है जब प्रवाहित धारा $10\, A$ है। डिस्चार्ज होने पर बैटरी $15$ घंटे के लिए $5\, A$ की धारा प्रदान करती है। डिस्चार्जिंग के दौरान औसत टर्मिनल वोल्टेज $14\, V$ है। बैटरी की "वाट-घंटा" दक्षता .............. $\%$ है।
A
$82.5$
B
$80$
C
$90$
D
$87.5$

Solution

(D) बैटरी की वाट-घंटा दक्षता को डिस्चार्जिंग के दौरान बैटरी द्वारा आपूर्ति की गई कुल ऊर्जा और चार्जिंग के दौरान खपत की गई कुल ऊर्जा के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
चार्जिंग के दौरान खपत की गई ऊर्जा $(E_{in})$ = $V_{charge} \times I_{charge} \times t_{charge} = 15\, V \times 10\, A \times 8\, h = 1200\, Wh$.
डिस्चार्जिंग के दौरान आपूर्ति की गई ऊर्जा $(E_{out})$ = $V_{discharge} \times I_{discharge} \times t_{discharge} = 14\, V \times 5\, A \times 15\, h = 1050\, Wh$.
वाट-घंटा दक्षता $(\eta)$ = $\frac{E_{out}}{E_{in}} \times 100\%$.
$\eta = \frac{1050}{1200} \times 100\% = 0.875 \times 100\% = 87.5\%$.
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एक गैल्वेनोमीटर को वोल्टमीटर के रूप में उपयोग करने के लिए क्या जोड़ना पड़ता है?
A
श्रेणीक्रम में उच्च प्रतिरोध
B
श्रेणीक्रम में कम प्रतिरोध
C
समांतर क्रम में उच्च प्रतिरोध
D
समांतर क्रम में कम प्रतिरोध

Solution

(A) एक गैल्वेनोमीटर का अपना प्रतिरोध कम होता है,लेकिन एक वोल्टमीटर का प्रतिरोध बहुत अधिक होना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह उस सर्किट से न्यूनतम धारा खींचता है जिसे वह माप रहा है।
गैल्वेनोमीटर को वोल्टमीटर में बदलने के लिए,हमें इसके प्रभावी प्रतिरोध को बढ़ाने की आवश्यकता होती है। यह गैल्वेनोमीटर कुंडली के साथ श्रेणीक्रम में एक उच्च प्रतिरोध जोड़कर प्राप्त किया जाता है।
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है,गैल्वेनोमीटर और श्रेणी प्रतिरोध का संयोजन एक वोल्टमीटर के रूप में कार्य करता है।
नोट: एक आदर्श वोल्टमीटर का प्रतिरोध अनंत होना चाहिए।
Solution diagram
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$6\,V$ की एक बैटरी को समान मोटाई और $100\,\Omega$ के क्रम के प्रतिरोध वाले $3\,m$ लंबे तार के सिरों से जोड़ा जाता है। तार पर $50\,cm$ की दूरी पर स्थित दो बिंदुओं के बीच विभवांतर .......... $V$ होगा।
A
$1$
B
$1.5$
C
$2$
D
$3$

Solution

(A) एक समान तार में विभव पतन उसकी लंबाई के सीधे आनुपातिक होता है,क्योंकि $V = IR$ और $R = \rho \frac{l}{A}$ होता है।
चूंकि धारा $I$ और प्रति इकाई लंबाई प्रतिरोध स्थिर है,इसलिए $V \propto l$ होता है।
दिया गया है: कुल लंबाई $L = 3\,m = 300\,cm$,कुल विभव $V_{total} = 6\,V$,और लंबाई का खंड $l = 50\,cm$ है।
अनुपात का उपयोग करने पर: $\frac{V_{segment}}{V_{total}} = \frac{l}{L}$।
मान रखने पर: $\frac{V_{segment}}{6} = \frac{50}{300}$।
$\frac{V_{segment}}{6} = \frac{1}{6}$।
अतः,$V_{segment} = 1\,V$।
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$50 \, \Omega$ प्रतिरोध वाले एक गैल्वेनोमीटर में $25$ विभाजन हैं। $4 \times 10^{-4} \, A$ की धारा एक विभाजन का विक्षेप देती है। इस गैल्वेनोमीटर को $25 \, V$ की सीमा वाले वोल्टमीटर में बदलने के लिए, इसे कितने प्रतिरोध के साथ जोड़ा जाना चाहिए?
A
$2500 \, \Omega$ शंट के रूप में
B
$2450 \, \Omega$ शंट के रूप में
C
$2550 \, \Omega$ श्रेणीक्रम में
D
$2450 \, \Omega$ श्रेणीक्रम में

Solution

(D) पूर्ण-स्केल विक्षेप धारा $I_g$ की गणना विभाजनों की संख्या को प्रति विभाजन धारा से गुणा करके की जाती है: $I_g = 25 \times 4 \times 10^{-4} \, A = 100 \times 10^{-4} \, A = 0.01 \, A$।
गैल्वेनोमीटर को वोल्टमीटर में बदलने के लिए, इसके साथ श्रेणीक्रम में एक उच्च प्रतिरोध $R$ जोड़ा जाना चाहिए।
श्रेणी प्रतिरोध का सूत्र $R = \frac{V}{I_g} - G$ है, जहाँ $V = 25 \, V$, $I_g = 0.01 \, A$, और $G = 50 \, \Omega$ है।
मान रखने पर: $R = \frac{25}{0.01} - 50 = 2500 - 50 = 2450 \, \Omega$।
अतः, $2450 \, \Omega$ का प्रतिरोध श्रेणीक्रम में जोड़ा जाना चाहिए।
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$60 \;W, 200 \;V$ रेटिंग वाले तीन समान बल्बों को $200 \;V$ की आपूर्ति से श्रेणीक्रम में जोड़ा जाता है,तो उनके द्वारा ली गई शक्ति ....... $Watt$ होगी।
A
$180$
B
$60$
C
$20$
D
$20/3$

Solution

(C) प्रत्येक बल्ब का प्रतिरोध $R = V^2 / P = (200)^2 / 60 = 40000 / 60 = 2000 / 3 \; \Omega$ है।
चूंकि तीनों बल्ब श्रेणीक्रम में जुड़े हैं,इसलिए कुल प्रतिरोध $R_{eq} = 3R = 3 \times (2000 / 3) = 2000 \; \Omega$ होगा।
श्रेणी संयोजन द्वारा ली गई कुल शक्ति $P_{total} = V_{supply}^2 / R_{eq} = (200)^2 / 2000 = 40000 / 2000 = 20 \; W$ होगी।
वैकल्पिक रूप से,$n$ समान बल्बों के श्रेणीक्रम में होने पर कुल शक्ति $P' = P / n = 60 / 3 = 20 \; W$ होती है।
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$40 \, H$ प्रेरकत्व वाली एक कुंडली को $8 \, \Omega$ के प्रतिरोध के साथ श्रेणीक्रम में जोड़ा गया है और इस संयोजन को $2 \, V$ की बैटरी के टर्मिनलों से जोड़ा गया है। परिपथ का समय नियतांक (time constant) ...... $s$ है।
A
$40$
B
$20$
C
$0.2$
D
$5$

Solution

(D) $RL$ परिपथ का समय नियतांक $\tau$,प्रेरकत्व $L$ और प्रतिरोध $R$ के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
सूत्र: $\tau = \frac{L}{R}$
दिया गया है:
प्रेरकत्व $L = 40 \, H$
प्रतिरोध $R = 8 \, \Omega$
मान रखने पर:
$\tau = \frac{40}{8} = 5 \, s$
अतः,परिपथ का समय नियतांक $5 \, s$ है।
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आइंस्टीन के प्रकाश-विद्युत समीकरण के अनुसार,उत्सर्जित प्रकाश-इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा और आपतित विकिरण की आवृत्ति के बीच का ग्राफ कैसा होता है?
A
Option A
B
Option B
C
Option C
D
Option D

Solution

(D) आइंस्टीन के प्रकाश-विद्युत समीकरण के अनुसार:
$K_{\max} = h\nu - \phi_0$
जहाँ $K_{\max}$ उत्सर्जित प्रकाश-इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा है,$h$ प्लांक नियतांक है,$\nu$ आपतित विकिरण की आवृत्ति है और $\phi_0 = h\nu_0$ धातु का कार्य फलन है।
इसे एक सीधी रेखा के समीकरण $y = mx + c$ के साथ तुलना करने पर:
यहाँ,$y = K_{\max}$,$x = \nu$,$m = h$ (ढाल),और $c = -\phi_0$ (y-अंतःखंड)।
चूंकि ढाल $h$ धनात्मक है और अंतःखंड $-\phi_0$ ऋणात्मक है,इसलिए ग्राफ एक सीधी रेखा है जो x-अक्ष पर देहली आवृत्ति $\nu_0$ से शुरू होती है और जिसकी ढाल धनात्मक है। यह उस ग्राफ के अनुरूप है जहाँ रेखा x-अक्ष को $\nu_0$ पर काटती है और $\nu > \nu_0$ के लिए रैखिक रूप से बढ़ती है।
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मुख्य क्वांटम संख्या $n$ वाले हाइड्रोजन परमाणु की ऊर्जा $E$ को $E = \frac{-13.6}{n^2} \; eV$ द्वारा दिया जाता है। जब इलेक्ट्रॉन हाइड्रोजन की $n = 3$ अवस्था से $n = 2$ अवस्था में कूदता है,तो उत्सर्जित फोटॉन की ऊर्जा लगभग......$eV$ होती है।
A
$1.5$
B
$0.85$
C
$3.4$
D
$1.9$

Solution

(D) $n$-वीं कक्षा में इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा $E_n = \frac{-13.6}{n^2} \; eV$ द्वारा दी जाती है।
$n = 3$ के लिए,$E_3 = \frac{-13.6}{3^2} = \frac{-13.6}{9} \approx -1.51 \; eV$.
$n = 2$ के लिए,$E_2 = \frac{-13.6}{2^2} = \frac{-13.6}{4} = -3.4 \; eV$.
उत्सर्जित फोटॉन की ऊर्जा दोनों अवस्थाओं के बीच ऊर्जा के अंतर के बराबर होती है:
$\Delta E = E_3 - E_2 = -1.51 - (-3.4) = -1.51 + 3.4 = 1.89 \; eV$.
एक दशमलव स्थान तक पूर्णांकित करने पर,ऊर्जा लगभग $1.9 \; eV$ है।
Solution diagram
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परमाणुओं का बोहर मॉडल:
A
यह मानता है कि इलेक्ट्रॉनों का कोणीय संवेग क्वांटीकृत (quantized) है
B
आइंस्टीन के प्रकाश-विद्युत समीकरण का उपयोग करता है
C
परमाणुओं के लिए निरंतर उत्सर्जन स्पेक्ट्रा की भविष्यवाणी करता है
D
सभी प्रकार के परमाणुओं के लिए समान उत्सर्जन स्पेक्ट्रा की भविष्यवाणी करता है

Solution

(A) बोहर की परिकल्पना के अनुसार,एक इलेक्ट्रॉन केवल उन्हीं कक्षाओं में घूम सकता है जिनमें उसका कोणीय संवेग $\frac{h}{2 \pi}$ का एक पूर्णांक गुणज हो,जहाँ $h$ प्लांक नियतांक है।
इन कक्षाओं में,इलेक्ट्रॉन का कोणीय संवेग $\frac{h}{2 \pi}, \frac{2h}{2 \pi}, \frac{3h}{2 \pi}, \dots$ आदि जैसे मान ले सकता है,लेकिन कभी भी $\frac{1.5h}{2 \pi}, \frac{2.5h}{2 \pi}, \dots$ आदि जैसे मान नहीं ले सकता।
इस स्थिति को कोणीय संवेग का क्वांटीकरण कहा जाता है,जो बोहर मॉडल की एक मूलभूत अभिधारणा है।
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$M_p$ एक प्रोटॉन के द्रव्यमान को दर्शाता है और $M_n$ एक न्यूट्रॉन के द्रव्यमान को। $B$ बंधन ऊर्जा वाले एक नाभिक में $Z$ प्रोटॉन और $N$ न्यूट्रॉन हैं। नाभिक का द्रव्यमान $M(N, Z)$ किसके द्वारा दिया जाता है? ($c$ प्रकाश का वेग है):
A
$M(N, Z) = N M_n + Z M_p - B c^2$
B
$M(N, Z) = N M_n + Z M_p + B c^2$
C
$M(N, Z) = N M_n + Z M_p - B / c^2$
D
$M(N, Z) = N M_n + Z M_p + B / c^2$

Solution

(C) नाभिक की बंधन ऊर्जा $B$ को द्रव्यमान क्षति $\Delta m$ के ऊर्जा समतुल्य के रूप में परिभाषित किया गया है।
द्रव्यमान क्षति $\Delta m = (Z M_p + N M_n) - M(N, Z)$ द्वारा दी जाती है।
आइंस्टीन के द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता संबंध के अनुसार,$B = \Delta m c^2$।
$\Delta m$ के लिए व्यंजक को प्रतिस्थापित करने पर,हमें $B = [Z M_p + N M_n - M(N, Z)] c^2$ प्राप्त होता है।
$M(N, Z)$ के लिए पदों को व्यवस्थित करने पर:
$B / c^2 = Z M_p + N M_n - M(N, Z)$
$M(N, Z) = Z M_p + N M_n - B / c^2$।
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यदि एक नाभिकीय संलयन प्रक्रिया में संलयित होने वाले नाभिकों के द्रव्यमान ${m_1}$ और ${m_2}$ हैं और परिणामी नाभिक का द्रव्यमान ${m_3}$ है, तो
A
${m_3} = {m_1} + {m_2}$
B
${m_3} = |{m_1} + {m_2}|$
C
${m_3} < ({m_1} + {m_2})$
D
${m_3} > ({m_1} + {m_2})$

Solution

(C) नाभिकीय संलयन प्रक्रिया में, परिणामी नाभिक का द्रव्यमान हमेशा प्रारंभिक नाभिकों के द्रव्यमान के योग से कम होता है।
द्रव्यमान में इस अंतर को द्रव्यमान क्षति $(\Delta m)$ के रूप में जाना जाता है, जो आइंस्टीन के द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता सिद्धांत $E = \Delta m c^2$ के अनुसार ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।
इसलिए, संबंध ${m_3} < ({m_1} + {m_2})$ है।
यहाँ, ${m_3}$ परिणामी नाभिक का द्रव्यमान है, और ${m_1}$ तथा ${m_2}$ प्रारंभिक संलयित होने वाले नाभिकों के द्रव्यमान हैं।
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रेडियम की अर्ध-आयु लगभग $1600$ वर्ष है। वर्तमान में मौजूद $100 \, g$ रेडियम में से, .......... $\text{वर्ष}$ बाद $25 \, g$ रेडियम अपरिवर्तित रहेगा।
A
$2400$
B
$3200$
C
$4800$
D
$6400$

Solution

(B) रेडियोधर्मी क्षय का सूत्र $M = M_0 \left( \frac{1}{2} \right)^{\frac{t}{T_{1/2}}}$ है।
यहाँ, प्रारंभिक द्रव्यमान $M_0 = 100 \, g$, शेष द्रव्यमान $M = 25 \, g$, और अर्ध-आयु $T_{1/2} = 1600 \, years$ है।
इन मानों को सूत्र में रखने पर:
$25 = 100 \left( \frac{1}{2} \right)^{\frac{t}{1600}}$
$\frac{25}{100} = \left( \frac{1}{2} \right)^{\frac{t}{1600}}$
$\frac{1}{4} = \left( \frac{1}{2} \right)^{\frac{t}{1600}}$
चूंकि $\frac{1}{4} = \left( \frac{1}{2} \right)^2$, इसलिए:
$\left( \frac{1}{2} \right)^2 = \left( \frac{1}{2} \right)^{\frac{t}{1600}}$
घातांकों की तुलना करने पर:
$2 = \frac{t}{1600}$
$t = 2 \times 1600 = 3200 \, years$.
अतः, सही विकल्प $B$ है।
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कमरे के तापमान पर अर्धचालकों (semiconductors) में,उनके ऊर्जा बैंड के संबंध में निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है?
A
वैलेंस बैंड आंशिक रूप से खाली है और कंडक्शन बैंड आंशिक रूप से भरा हुआ है।
B
वैलेंस बैंड पूरी तरह से भरा हुआ है और कंडक्शन बैंड आंशिक रूप से भरा हुआ है।
C
वैलेंस बैंड पूरी तरह से भरा हुआ है।
D
कंडक्शन बैंड पूरी तरह से खाली है।

Solution

(A) कमरे के तापमान पर,अर्धचालक में वैलेंस बैंड से कुछ इलेक्ट्रॉनों को कंडक्शन बैंड में उत्तेजित करने के लिए तापीय ऊर्जा पर्याप्त होती है।
परिणामस्वरूप,वैलेंस बैंड आंशिक रूप से खाली हो जाता है (होल बनाता है) और कंडक्शन बैंड इन उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों से आंशिक रूप से भर जाता है।
इसलिए,सही कथन यह है कि वैलेंस बैंड आंशिक रूप से खाली है और कंडक्शन बैंड आंशिक रूप से भरा हुआ है।
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निम्नलिखित आरेखों में दिखाए गए डायोड में से कौन सा रिवर्स बायस्ड है?
A
Option A
B
Option B
C
Option C
D
Option D

Solution

(C) $PN$ जंक्शन डायोड रिवर्स बायस्ड तब होता है जब $N$-साइड का विभव $P$-साइड के विभव से अधिक होता है $(V_N > V_P)$।
प्रत्येक विकल्प का विश्लेषण करते हैं:
$(A)$ $V_P = -12 \ V$,$V_N = -5 \ V$। यहाँ $V_N > V_P$ $(-5 > -12)$,इसलिए यह रिवर्स बायस्ड है।
$(B)$ $V_P = 0 \ V$,$V_N = -10 \ V$। यहाँ $V_P > V_N$ $(0 > -10)$,इसलिए यह फॉरवर्ड बायस्ड है।
$(C)$ $V_P = 0 \ V$,$V_N = +5 \ V$। यहाँ $V_N > V_P$ $(5 > 0)$,इसलिए यह रिवर्स बायस्ड है।
$(D)$ $V_P = +5 \ V$,$V_N = +10 \ V$। यहाँ $V_N > V_P$ $(10 > 5)$,इसलिए यह रिवर्स बायस्ड है।
नोट: इस प्रकार के मानक पाठ्यपुस्तक प्रश्नों में,दिए गए आरेखों के आधार पर एक से अधिक विकल्प रिवर्स बायस्ड हो सकते हैं। दिए गए आरेखों के अनुसार,विकल्प $(A)$,$(C)$ और $(D)$ तीनों रिवर्स बायस की शर्त को पूरा करते हैं।
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PhysicsEasyMCQAIPMT · 2004
एक $PN$ जंक्शन फोटोसेल में,एकवर्णी प्रकाश द्वारा उत्पन्न फोटो-विद्युत वाहक बल (photo-electromotive force) का मान किसके समानुपाती होता है?
A
$PN$ जंक्शन पर लगाया गया वोल्टेज
B
$PN$ जंक्शन पर बैरियर वोल्टेज
C
सेल पर गिरने वाले प्रकाश की तीव्रता
D
सेल पर गिरने वाले प्रकाश की आवृत्ति

Solution

(C) जब अर्धचालक के बैंडगैप से अधिक ऊर्जा वाला एकवर्णी प्रकाश $PN$ जंक्शन पर गिरता है,तो यह इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े बनाता है।
उत्पन्न इलेक्ट्रॉन-होल जोड़ों की संख्या आपतित फोटॉनों की संख्या के सीधे समानुपाती होती है।
चूंकि फोटो-विद्युत वाहक बल (photo-$EMF$) जंक्शन के विद्युत क्षेत्र द्वारा इन आवेश वाहकों के पृथक्करण के कारण उत्पन्न होता है,इसलिए फोटो-$EMF$ का परिमाण आपतित प्रकाश की तीव्रता के सीधे समानुपाती होता है।
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PhysicsEasyMCQAIPMT · 2004
$OR$ गेट का आउटपुट $1$ कब होता है?
A
यदि दोनों इनपुट $0$ हों
B
यदि कोई एक या दोनों इनपुट $1$ हों
C
केवल यदि दोनों इनपुट $1$ हों
D
यदि कोई एक इनपुट $0$ हो

Solution

(B) $OR$ गेट का आउटपुट $Y$ बूलियन व्यंजक $Y = A + B$ द्वारा दिया जाता है।
$OR$ गेट के तर्क के अनुसार,आउटपुट $1$ होता है यदि कम से कम एक इनपुट ($A$ या $B$) $1$ हो।
इसलिए,यदि कोई एक इनपुट $1$ है या दोनों इनपुट $1$ हैं,तो आउटपुट $1$ प्राप्त होता है।
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
बिना फिल्टर वाले साइनसोइडल सिग्नल द्वारा संचालित हाफ-वेव डायोड रेक्टिफायर के आउटपुट में पीक वोल्टेज $10 \ V$ है। आउटपुट वोल्टेज का $dc$ घटक क्या होगा?
A
$10/\sqrt{2} \ V$
B
$10/\pi \ V$
C
$10 \ V$
D
$20/\pi \ V$

Solution

(B) हाफ-वेव रेक्टिफायर के लिए,आउटपुट वोल्टेज $0 \le t \le T/2$ के लिए $V(t) = V_0 \sin(\omega t)$ और $T/2 < t < T$ के लिए $V(t) = 0$ द्वारा दिया जाता है।
आउटपुट वोल्टेज का $dc$ घटक (औसत मान) इस प्रकार गणना की जाती है:
$V_{dc} = \frac{1}{T} \int_{0}^{T} V(t) dt = \frac{1}{T} \int_{0}^{T/2} V_0 \sin(\omega t) dt$
चूंकि $\omega = 2\pi/T$,इसलिए:
$V_{dc} = \frac{V_0}{T} \left[ -\frac{\cos(\omega t)}{\omega} \right]_{0}^{T/2} = \frac{V_0}{T} \left( -\frac{1}{\omega} (\cos(\pi) - \cos(0)) \right) = \frac{V_0}{T} \left( \frac{2}{\omega} \right) = \frac{V_0}{T} \left( \frac{2}{2\pi/T} \right) = \frac{V_0}{\pi}$.
यहाँ पीक वोल्टेज $V_0 = 10 \ V$ दिया गया है,इसलिए $dc$ घटक $V_{dc} = 10/\pi \ V$ होगा।
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PhysicsEasyMCQAIPMT · 2004
लाल और हरे प्रकाश की किरणों से बना एक प्रकाश पुंज एक आयताकार कांच के स्लैब के एक फलक पर तिरछा आपतित होता है। विपरीत समानांतर फलक से बाहर निकलते समय, लाल और हरी किरणें कहाँ से निकलती हैं?
A
दो अलग-अलग दिशाओं में संचरित होते हुए दो बिंदु
B
दो समानांतर दिशाओं में संचरित होते हुए दो बिंदु
C
दो अलग-अलग दिशाओं में संचरित होता हुआ एक बिंदु
D
समान दिशा में संचरित होता हुआ एक बिंदु

Solution

(B) जब विभिन्न रंगों (तरंग दैर्ध्य) से बना प्रकाश का एक पुंज एक आयताकार कांच के स्लैब में प्रवेश करता है, तो उसका अपवर्तन होता है।
स्नेल के नियम के अनुसार, $n_1 \sin i = n_2 \sin r$। चूंकि कांच का अपवर्तनांक अलग-अलग तरंग दैर्ध्य के लिए अलग-अलग होता है (कॉची के समीकरण के अनुसार), इसलिए लाल और हरे प्रकाश के लिए अपवर्तन कोण $r$ अलग-अलग होगा।
अपवर्तन कोण अलग होने के कारण, किरणें कांच के स्लैब के अंदर अलग-अलग रास्तों पर चलती हैं।
जब वे विपरीत समानांतर फलक पर पहुँचती हैं, तो वे दो अलग-अलग बिंदुओं से बाहर निकलती हैं।
हालाँकि, चूंकि स्लैब के दोनों फलक समानांतर हैं, इसलिए बाहर निकलने वाली किरणें आपतित किरण के समानांतर होंगी और परिणामस्वरूप, एक-दूसरे के भी समानांतर होंगी।
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
एक टेलीस्कोप में $10\; m$ व्यास का ऑब्जेक्टिव लेंस है और यह दो वस्तुओं से $1\; km$ की दूरी पर स्थित है। जब प्रकाश की औसत तरंगदैर्ध्य $5000\; \text{\AA}$ हो, तो इन दो वस्तुओं के बीच की न्यूनतम दूरी, जिसे टेलीस्कोप द्वारा विभेदित (resolve) किया जा सकता है, किस क्रम की होगी?
A
$0.5\; m$
B
$5\; m$
C
$5\; mm$
D
$5\; cm$

Solution

(C) टेलीस्कोप की कोणीय विभेदन क्षमता $\theta = \frac{1.22\lambda}{D}$ द्वारा दी जाती है, जहाँ $\lambda$ प्रकाश की तरंगदैर्ध्य है और $D$ ऑब्जेक्टिव लेंस का व्यास है।
दिया गया है:
ऑब्जेक्टिव लेंस का व्यास, $D = 10\; m$
वस्तुओं की दूरी, $d = 1\; km = 1000\; m$
प्रकाश की तरंगदैर्ध्य, $\lambda = 5000\; \text{\AA} = 5000 \times 10^{-10}\; m = 5 \times 10^{-7}\; m$
मान लीजिए कि $x$ दो वस्तुओं के बीच की न्यूनतम दूरी है। तब, कोणीय पृथक्करण $\theta = \frac{x}{d}$ होता है।
$\theta$ के लिए दोनों समीकरणों की तुलना करने पर:
$\frac{x}{d} = \frac{1.22\lambda}{D}$
$x = \frac{1.22 \times \lambda \times d}{D}$
$x = \frac{1.22 \times (5 \times 10^{-7}\; m) \times (1000\; m)}{10\; m}$
$x = 1.22 \times 5 \times 10^{-4}\; m = 6.1 \times 10^{-4}\; m = 0.61\; mm$.
दिए गए विकल्पों को देखते हुए, यह $5\; mm$ के क्रम का है।
Solution diagram
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
$n$ प्रतिरोध,प्रत्येक $r \ \Omega$ के,जब समानांतर क्रम में जोड़े जाते हैं तो उनका तुल्य प्रतिरोध $R \ \Omega$ होता है। यदि इन प्रतिरोधों को श्रेणी क्रम में जोड़ा जाए,तो संयोजन का प्रतिरोध $\Omega$ में किसके बराबर होगा?
A
$R/n$
B
$R/n^2$
C
$nR$
D
$n^2R$

Solution

(D) जब $n$ प्रतिरोध,प्रत्येक $r$ प्रतिरोध वाले,समानांतर क्रम में जोड़े जाते हैं,तो तुल्य प्रतिरोध $R$ इस प्रकार होता है:
$R = \frac{r}{n}$
इससे,हम $r$ को $R$ और $n$ के पदों में व्यक्त कर सकते हैं:
$r = nR$
जब इन $n$ प्रतिरोधों को श्रेणी क्रम में जोड़ा जाता है,तो तुल्य प्रतिरोध $R_{\text{series}}$ इस प्रकार होता है:
$R_{\text{series}} = n \times r$
पहले समीकरण से $r$ का मान रखने पर:
$R_{\text{series}} = n \times (nR) = n^2R$
अतः,श्रेणी क्रम में तुल्य प्रतिरोध $n^2R \ \Omega$ होगा।
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
एक प्रिज्म के पदार्थ का अपवर्तनांक $\sqrt{2}$ है और प्रिज्म का कोण $30^{\circ}$ है। प्रिज्म की दो अपवर्तक सतहों में से एक को अंदर की ओर से सिल्वर कोटिंग करके दर्पण बना दिया जाता है। दूसरी सतह से प्रिज्म में प्रवेश करने वाली एकवर्णी प्रकाश की किरण (सिल्वर वाली सतह से परावर्तन के बाद) अपने पथ पर वापस लौट जाएगी यदि प्रिज्म पर उसका आपतन कोण हो ($^{\circ}$ में)
A
$60$
B
$45$
C
$0$
D
$30$

Solution

(B) प्रकाश किरण के अपने पथ पर वापस लौटने के लिए,इसे सिल्वर वाली सतह पर लंबवत (सतह के साथ $90^{\circ}$ के कोण पर) आपतित होना चाहिए।
मान लीजिए कि पहली सतह पर आपतन कोण $i$ है और अपवर्तन कोण $r_1$ है। प्रिज्म का कोण $A = 30^{\circ}$ है।
चूंकि किरण दूसरी सतह पर लंबवत आपतित होती है,इसलिए दूसरी सतह पर अपवर्तन कोण $r_2 = 0^{\circ}$ होगा।
प्रिज्म के सूत्र $A = r_1 + r_2$ से,हमें मिलता है $30^{\circ} = r_1 + 0^{\circ}$,इसलिए $r_1 = 30^{\circ}$।
पहली सतह पर स्नेल का नियम लागू करने पर:
$\mu = \frac{\sin i}{\sin r_1}$
$\sqrt{2} = \frac{\sin i}{\sin 30^{\circ}}$
$\sin i = \sqrt{2} \times \sin 30^{\circ} = \sqrt{2} \times \frac{1}{2} = \frac{1}{\sqrt{2}}$
अतः,$i = 45^{\circ}$।
Solution diagram
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PhysicsEasyMCQAIPMT · 2004
मुक्त आकाश की विद्युतशीलता (permittivity of free space) ${\varepsilon _0}$ का मात्रक क्या है?
A
$Coulomb/Newton-metre$
B
$Newton-metre^2/Coulomb^2$
C
$Coulomb^2/(Newton-metre)^2$
D
$Coulomb^2/Newton-metre^2$

Solution

(D) कूलाम के नियम के अनुसार,दो बिंदु आवेशों के बीच लगने वाला बल है:
$F = \frac{1}{{4\pi {\varepsilon _0}}} \cdot \frac{{{Q_1}{Q_2}}}{{{r^2}}}$
विद्युतशीलता ${\varepsilon _0}$ के लिए सूत्र को व्यवस्थित करने पर:
${\varepsilon _0} = \frac{{{Q_1}{Q_2}}}{{4\pi F{r^2}}}$
प्रत्येक राशि के लिए $SI$ मात्रक रखने पर:
$Q$ (आवेश) का मात्रक $Coulomb$ $(C)$ है।
$F$ (बल) का मात्रक $Newton$ $(N)$ है।
$r$ (दूरी) का मात्रक $metre$ $(m)$ है।
अतः,${\varepsilon _0}$ का मात्रक होगा:
$\frac{C \cdot C}{N \cdot m^2} = C^2 / (N \cdot m^2)$
इस प्रकार,सही विकल्प $D$ है।
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PhysicsMediumMCQAIPMT · 2004
भारत में घरेलू उपयोग के लिए बिजली $220\,V$ पर आपूर्ति की जाती है। $USA$ में यह $110\,V$ पर आपूर्ति की जाती है। यदि भारत में उपयोग के लिए $60\,W$ के बल्ब का प्रतिरोध $R$ है,तो $USA$ में उपयोग के लिए $60\,W$ के बल्ब का प्रतिरोध क्या होगा?
A
$R$
B
$2R$
C
$\frac{R}{4}$
D
$\frac{R}{2}$

Solution

(C) बल्ब की पावर रेटिंग $P = \frac{V^2}{R}$ सूत्र द्वारा दी जाती है,जहाँ $P$ पावर है,$V$ वोल्टेज है और $R$ प्रतिरोध है।
भारत में उपयोग किए जाने वाले बल्ब के लिए: $P = \frac{V_{India}^2}{R} = \frac{220^2}{R} = 60\,W$.
$USA$ में उपयोग किए जाने वाले बल्ब के लिए: $P = \frac{V_{USA}^2}{R'} = \frac{110^2}{R'} = 60\,W$.
चूंकि दोनों स्थितियों में पावर $P$ समान $(60\,W)$ है,इसलिए हम समीकरणों की तुलना कर सकते हैं:
$\frac{220^2}{R} = \frac{110^2}{R'}$
$R' = R \times \left(\frac{110}{220}\right)^2$
$R' = R \times \left(\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{R}{4}$.
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PhysicsEasyMCQAIPMT · 2004
${ }_{Z}^{ A } X$ प्रतीक द्वारा दर्शाए गए नाभिक में क्या होता है?
A
$Z$ प्रोटॉन और $A$ न्यूट्रॉन
B
$A$ प्रोटॉन और $Z-A$ न्यूट्रॉन
C
$Z$ प्रोटॉन और $A - Z$ न्यूट्रॉन
D
$Z$ न्यूट्रॉन और $A - Z$ प्रोटॉन

Solution

(C) परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन की संख्या परमाणु क्रमांक $(Z)$ के बराबर होती है।
परमाणु की द्रव्यमान संख्या $(A)$ को नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या के योग के रूप में परिभाषित किया जाता है।
इसलिए, न्यूट्रॉन की संख्या द्रव्यमान संख्या $(A)$ और परमाणु क्रमांक $(Z)$ के बीच के अंतर के बराबर होती है।
$A = \text{प्रोटॉन} + \text{न्यूट्रॉन}$
$Z = \text{प्रोटॉन}$
प्रोटॉन के लिए $Z$ रखने पर:
$A = Z + \text{न्यूट्रॉन}$
$\text{न्यूट्रॉन} = A - Z$
अतः, नाभिक में $Z$ प्रोटॉन और $A - Z$ न्यूट्रॉन होते हैं।
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PhysicsEasyMCQAIPMT · 2004
$R$ प्रतिरोध वाले एक परिपथ से गुजरने वाला चुंबकीय फ्लक्स $\Delta t$ समय में $\Delta \phi$ मात्रा में बदल जाता है। तो इस समय के दौरान परिपथ के किसी भी बिंदु से गुजरने वाला कुल विद्युत आवेश $Q$ किसके द्वारा दिया जाता है?
A
$Q=\frac{\Delta \phi}{\Delta t}$
B
$Q=\frac{\Delta \phi}{\Delta t} \times R$
C
$Q=-\frac{\Delta \phi}{\Delta t}+R$
D
$Q=\frac{\Delta \phi}{R}$

Solution

(D) फैराडे के विद्युतचुंबकीय प्रेरण के नियम के अनुसार,प्रेरित emf $e$ का परिमाण $e = \frac{\Delta \phi}{\Delta t}$ होता है।
चूंकि परिपथ का प्रतिरोध $R$ है,इसलिए प्रेरित धारा $i = \frac{e}{R} = \frac{\Delta \phi}{R \Delta t}$ होगी।
$\Delta t$ समय में परिपथ के किसी भी बिंदु से गुजरने वाला कुल आवेश $Q = i \Delta t$ होता है।
$i$ का मान रखने पर,हमें $Q = \left( \frac{\Delta \phi}{R \Delta t} \right) \Delta t = \frac{\Delta \phi}{R}$ प्राप्त होता है।
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PhysicsEasyMCQAIPMT · 2004
लोहे के एक निश्चित तार का विद्युत प्रतिरोध $R$ है। यदि इसकी लंबाई और त्रिज्या दोनों को दोगुना कर दिया जाए,तो
A
प्रतिरोध दोगुना हो जाएगा और विशिष्ट प्रतिरोध आधा हो जाएगा।
B
प्रतिरोध आधा हो जाएगा और विशिष्ट प्रतिरोध अपरिवर्तित रहेगा।
C
प्रतिरोध आधा हो जाएगा और विशिष्ट प्रतिरोध दोगुना हो जाएगा।
D
प्रतिरोध और विशिष्ट प्रतिरोध,दोनों अपरिवर्तित रहेंगे।

Solution

(B) तार का प्रतिरोध $R = \rho \frac{L}{A}$ सूत्र द्वारा दिया जाता है,जहाँ $\rho$ प्रतिरोधकता (विशिष्ट प्रतिरोध) है,$L$ लंबाई है और $A$ अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल है।
अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल $A = \pi r^2$ होने के कारण,प्रारंभिक प्रतिरोध $R = \rho \frac{L}{\pi r^2}$ है।
जब लंबाई को दोगुना $(L' = 2L)$ और त्रिज्या को दोगुना $(r' = 2r)$ किया जाता है,तो नया प्रतिरोध $R'$ इस प्रकार होगा:
$R' = \rho \frac{L'}{\pi (r')^2} = \rho \frac{2L}{\pi (2r)^2} = \rho \frac{2L}{4 \pi r^2} = \frac{1}{2} \left( \rho \frac{L}{\pi r^2} \right) = \frac{R}{2}$.
चूंकि प्रतिरोधकता $(\rho)$ पदार्थ का एक गुण है और यह तार के आयामों पर निर्भर नहीं करती है,इसलिए यह अपरिवर्तित रहती है।
अतः,प्रतिरोध आधा हो जाता है और विशिष्ट प्रतिरोध अपरिवर्तित रहता है।

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