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Electrostatics NEET प्रश्न हिंदी में — भौतिक विज्ञान (Physics) MCQ उत्तर सहित

Electrostatics (Physics) के NEET बहुविकल्पीय प्रश्न हिंदी में मुफ़्त हल करें — तुरंत सही उत्तर और विस्तृत व्याख्या के साथ। लॉगिन की आवश्यकता नहीं।

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आवेशों $+q$ और $-q$ वाला एक द्विध्रुव एकसमान विद्युत क्षेत्र $E$ में रखा है। यदि द्विध्रुव आघूर्ण $\vec{p}$, $\vec{E}$ के लंबवत हो (अर्थात, $\theta = \pi/2$), और इस कोण पर स्थितिज ऊर्जा शून्य चुनी जाए, तो द्विध्रुव द्वारा क्षेत्र से कोण $\theta$ बनाने पर स्थितिज ऊर्जा क्या है?

A. $pE \cos\theta$ B. $-pE \cos\theta$ C. $pE \sin\theta$ D. $-pE \sin\theta$

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Explanation

बाह्य क्षेत्र में द्विध्रुव के लिए स्थितिज ऊर्जा $U(\theta) = -pE \cos\theta$ द्वारा दी जाती है। यह सूत्र प्रारंभिक $\theta_0 = \pi/2$ (जहाँ $U=0$) से अंतिम $\theta$ तक किए गए कार्य का समाकलन करके व्युत्पन्न किया जाता है। NCERT कहता है, 'तब हम लिख सकते हैं, $U(\theta) = -pE \cos\theta$' (समीकरण 2.32)।

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एकसमान विद्युत क्षेत्र में एक विद्युत द्विध्रुव अनुभव करता है:

A. नेट बल और बल आघूर्ण। B. कोई नेट बल नहीं परंतु बल आघूर्ण। C. नेट बल परंतु कोई बल आघूर्ण नहीं। D. न नेट बल न बल आघूर्ण।

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Explanation

NCERT कहता है, 'जैसा पिछले अध्याय में देखा गया, एकसमान विद्युत क्षेत्र में द्विध्रुव कोई नेट बल अनुभव नहीं करता; परंतु बल आघूर्ण $\vec{\tau} = \vec{p} \times \vec{E}$ अनुभव करता है।' (खंड 2.8.3)।

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बाह्य क्षेत्र रहित दो आवेशों $+7 \mu C$ और $-2 \mu C$ के निकाय पर विचार कीजिए, जो क्रमशः $(-9 cm, 0, 0)$ और $(9 cm, 0, 0)$ पर रखे हैं। उनकी स्थिरवैद्युत स्थितिज ऊर्जा क्या है?

A. $+0.7 J$ B. $-0.7 J$ C. $+0.35 J$ D. $-0.35 J$

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Explanation

दो आवेशों की स्थितिज ऊर्जा के सूत्र $U = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{q_1q_2}{r_{12}}$ का उपयोग करते हुए। यहाँ $q_1 = 7 \times 10^{-6} C$, $q_2 = -2 \times 10^{-6} C$, और $r_{12} = 9 cm - (-9 cm) = 18 cm = 0.18 m$। $U = (9 \times 10^9) \frac{(7 \times 10^{-6})(-2 \times 10^{-6})}{0.18} = 9 \times 10^9 \times \frac{-14 \times 10^{-12}}{0.18} = \frac{-126 \times 10^{-3}}{0.18} = -0.7 J$। यह NCERT के उदाहरण 2.5(a) से मेल खाता है।

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यदि पिछले प्रश्न के आवेशों का निकाय ( $+7 \mu C$ और $-2 \mu C$ ) अब बाह्य विद्युत क्षेत्र $E = A(1/r^2)$ में रखा जाए जहाँ $A = 9 \times 10^5 NC^{-1} m^2$, तो बाह्य क्षेत्र रहित स्थिति की तुलना में कुल स्थिरवैद्युत ऊर्जा के लिए किस अतिरिक्त ऊर्जा योगदान पर विचार करना होगा?

A. केवल $q_1V(r_1)$ B. केवल $q_2V(r_2)$ C. $q_1V(r_1) + q_2V(r_2)$ D. केवल $\frac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{q_1q_2}{r_{12}}$

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Explanation

NCERT बाह्य क्षेत्र में आवेशों के निकाय के लिए कहता है कि कुल स्थितिज ऊर्जा में आवेशों की पारस्परिक अन्योन्यक्रिया ऊर्जा तथा प्रत्येक आवेश की बाह्य विद्युत क्षेत्र के साथ अन्योन्यक्रिया की ऊर्जा सम्मिलित है। दो आवेशों के लिए यह अतिरिक्त भाग $q_1V(r_1) + q_2V(r_2)$ है। (उदाहरण 2.5(c) और समीकरण 2.29)।

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किसी विद्युत क्षेत्र में एकांक धनावेश को अनंत से बिंदु P तक लाने में किया गया कार्य कहलाता है:

A. P पर विद्युत क्षेत्र तीव्रता B. P पर विद्युत विभव C. P पर स्थितिज ऊर्जा D. P पर विद्युत फ्लक्स

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Explanation

परिभाषा के अनुसार, 'बिंदु P पर V एकांक धनावेश को अनंत से बिंदु P तक लाने में किया गया कार्य है।' (खंड 2.8.1)। खंड 2.3 में भी पहले पुष्टि की गई है, 'आवेश Q के कारण P पर विभव $V(r) = \frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r}$ है'।

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स्थिरवैद्युत बलों के लिए स्थितिज ऊर्जा की संकल्पना सार्थक क्यों है?

A. क्योंकि स्थिरवैद्युत बल प्रतिकर्षी या आकर्षी हो सकते हैं। B. क्योंकि किसी आवेश को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाने में स्थिरवैद्युत क्षेत्र द्वारा किया गया कार्य लिए गए पथ से स्वतंत्र होता है। C. क्योंकि विद्युत क्षेत्र सदैव एकसमान होते हैं। D. क्योंकि विद्युत आवेश क्वांटित होते हैं।

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Explanation

NCERT कहता है, 'स्थिरवैद्युत क्षेत्र द्वारा किए गए कार्य की पथ-स्वतंत्रता कूलॉम के नियम का उपयोग करके सिद्ध की जा सकती है... यदि कार्य पथ पर निर्भर करता तो स्थितिज ऊर्जा की संकल्पना सार्थक नहीं होती।' (खंड 2.2(i))। यह स्थिरवैद्युत बलों की संरक्षी प्रकृति को रेखांकित करता है।

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एकसमान विद्युत क्षेत्र में एक विद्युत द्विध्रुव पर विचार कीजिए। यदि कोई बाह्य बल आघूर्ण $\vec{\tau}_{ext}$ द्विध्रुव को कोण $\theta_0$ से $\theta_1$ तक बिना कोणीय त्वरण के घुमाए, तो बाह्य बल आघूर्ण द्वारा किया गया कार्य किस रूप में संचित होता है:

A. गतिज ऊर्जा B. चुंबकीय ऊर्जा C. निकाय की स्थितिज ऊर्जा D. आंतरिक ऊर्जा

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Explanation

दिया गया पाठ बताता है: 'बाह्य बल आघूर्ण द्वारा किए गए कार्य की मात्रा $pE (\cos\theta_0 - \cos\theta_1)$ द्वारा दी जाएगी। यह कार्य निकाय की स्थितिज ऊर्जा के रूप में संचित होता है।' (खंड 2.8.3)।

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आवेशों के निकाय की स्थिरवैद्युत स्थितिज ऊर्जा को परिभाषित करते समय, पहले आवेश ($q_1$) को अनंत से उसके स्थान $r_1$ तक लाने में कोई कार्य क्यों नहीं करना पड़ता?

A. क्योंकि स्थिरवैद्युत बल लघु-परासी होते हैं। B. क्योंकि $q_1$ पर बल लगाने के लिए कोई अन्य आवेश उपस्थित नहीं होता। C. क्योंकि $q_1$ सदैव धनावेश होता है। D. क्योंकि अनंत पर बाह्य क्षेत्र शून्य होता है।

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Explanation

आवेशों के निकाय को व्यवस्थित करने की प्रक्रिया में, जब पहला आवेश ($q_1$) अनंत से लाया जाता है, तब क्षेत्र में उस पर कोई स्थिरवैद्युत बल लगाने के लिए अभी कोई अन्य आवेश उपस्थित नहीं होता। अतः किसी विद्यमान स्थिरवैद्युत क्षेत्र के विरुद्ध कोई कार्य नहीं किया जाता। NCERT 'आवेशों के निकाय की स्थितिज ऊर्जा' (खंड 2.7) की चर्चा में इसका संकेत देता है: '$q_1$ को पहले अनंत से $r_1$ तक लाने में कोई कार्य नहीं करना पड़ता।'

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दो आवेशों $q_1$ और $q_2$ के निकाय की स्थिरवैद्युत स्थितिज ऊर्जा के विषय में निम्नलिखित में से कौन-सा कथन सत्य है?

A. यह गुणनफल $q_1q_2$ के अनुक्रमानुपाती और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती है। B. यह गुणनफल $q_1q_2$ के अनुक्रमानुपाती और उनके बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती है। C. यह आवेशों को व्यवस्थित करने के लिए लिए गए पथ से स्वतंत्र है। D. (b) और (c) दोनों।

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Explanation

NCERT पाठ के अनुसार, 'दो आवेशों $q_1$ और $q_2$ के निकाय की स्थितिज ऊर्जा $U = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{q_1q_2}{r_{12}}$ है' (समीकरण 2.22), जो $q_1q_2$ के अनुक्रमानुपात और $r_{12}$ के व्युत्क्रमानुपात को दर्शाता है। साथ ही, 'स्थितिज ऊर्जा U समान होगी... क्योंकि स्थिरवैद्युत बल के लिए कार्य पथ-स्वतंत्र है।' अतः (b) और (c) दोनों सही हैं।

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दो आवेशों के निकाय की स्थिरवैद्युत स्थितिज ऊर्जा कब धनात्मक होती है?

A. जब दोनों आवेश धनात्मक हों। B. जब दोनों आवेश ऋणात्मक हों। C. जब आवेशों का गुणनफल $q_1q_2 > 0$। D. उपर्युक्त सभी।

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Explanation

NCERT पाठ कहता है, 'यदि $q_1q_2 > 0$, तो स्थितिज ऊर्जा धनात्मक है। यह अपेक्षित है, क्योंकि सजातीय आवेशों ($q_1q_2 > 0$) के लिए स्थिरवैद्युत बल प्रतिकर्षी होता है और आवेशों को अनंत से एक परिमित दूरी तक लाने के लिए इस बल के विरुद्ध धनात्मक मात्रा में कार्य करना पड़ता है।' धनात्मक-धनात्मक और ऋणात्मक-ऋणात्मक दोनों आवेशों का गुणनफल धनात्मक होता है, अतः स्थितिज ऊर्जा धनात्मक होती है।

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