UPHESC Assistant Professor Physics · 100 questions

UPHESC Assistant Professor Physics 2025 PYQs

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70 questions in Physics.

Q1.
The value of Zener current in the following circuit is
निम्नलिखित परिपथ में जेनर धारा का मान है
  1. A5 mA
  2. B7 mA
  3. C9 mA
  4. D14 mA
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Concept: First check whether the Zener is ON; if ON, the load voltage is clamped at VZ and IZ=IS−IL.

  1. Without Zener: VL=120×1015=80 V > 50 V, so the Zener conducts and VL=50 V.
  2. Series current IS=120−505kΩ=14 mA.
  3. Load current IL=5010kΩ=5 mA.
  4. IZ=14−5=9 mA.

Short trick: IZ=IS−IL; 14 mA (option D) is the trap – that is the series current.

अवधारणा: पहले देखें कि जेनर चालू है या नहीं; चालू होने पर लोड वोल्टता VZ पर स्थिर रहती है और IZ=IS−IL।

  1. जेनर हटाने पर VL=120×1015=80 V, जो 50 V से अधिक है, अतः जेनर चालू है और VL=50 V।
  2. श्रेणी धारा IS=120−505kΩ=14 mA।
  3. लोड धारा IL=5010kΩ=5 mA।
  4. IZ=14−5=9 mA।

याद रखें: IZ=IS−IL; 14 mA श्रेणी धारा है, जेनर धारा नहीं।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsZener diode regulatorUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q2.
The transistor configuration, which has the maximum voltage gain is
ट्रांजिस्टर विन्यास जिसमें वोल्टता लाभ अधिकतम होता है, वह है
  1. ACommon – baseउभयनिष्ठ – आधार
  2. BCommon – emitterउभयनिष्ठ – उत्सर्जक
  3. CCommon – collectorउभयनिष्ठ – संग्राहक
  4. DNone of the aboveउपरोक्त में से कोई नहीं
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Concept: CE amplifier gives high current gain (β) and high voltage gain, hence the highest power gain; it is the standard voltage amplifier.

  1. CE: Av=−βRC/rin – large (hundreds).
  2. CB: current gain α<1, very low input impedance – used for impedance matching / high frequency.
  3. CC (emitter follower): Av≈1, so it is the lowest.

Short trick: CE = ‘everything high’ (voltage, current, power gain); CC = voltage gain ≈ 1.

अवधारणा: उभयनिष्ठ-उत्सर्जक (CE) प्रवर्धक में धारा लाभ (β) तथा वोल्टता लाभ दोनों अधिक होते हैं, इसलिए यही मानक वोल्टता प्रवर्धक है।

  1. CE: Av=−βRC/rin – सैकड़ों में।
  2. CB: धारा लाभ α<1, निवेश प्रतिबाधा बहुत कम – प्रतिबाधा मिलान हेतु।
  3. CC (उत्सर्जक अनुगामी): Av≈1, सबसे कम।

याद रखें: CE में सब लाभ ऊँचे; CC में वोल्टता लाभ ≈ 1।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsTransistor configurationsUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q3.
A p-type material is obtained from GaAs using
निम्नलिखित का प्रयोग कर GaAs से एक p-टाइप का पदार्थ प्राप्त किया जाता है
  1. ACadmiumकैडमियम
  2. BSeleniumसेलेनियम
  3. CTelluriumटेलुरियम
  4. DSiliconसिलिकॉन
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Concept: In GaAs (III–V), a dopant with one electron fewer than the atom it replaces is an acceptor.

  1. Cd (group II, 2 valence e⁻) replaces Ga (group III) → one electron short → acceptor → p-type.
  2. Se, Te (group VI) replace As (group V) → extra electron → n-type.
  3. Si (group IV) is amphoteric; in GaAs it mostly sits on Ga sites → n-type.

Short trick: Group II on Ga site = p (Zn, Cd, Be, Mg); Group VI on As site = n (S, Se, Te).

अवधारणा: GaAs (III–V) में जो अपमिश्रक, प्रतिस्थापित परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन कम रखता है, वह ग्राही (acceptor) होता है।

  1. Cd (समूह II) Ga (समूह III) का स्थान लेता है → एक इलेक्ट्रॉन कम → p-टाइप।
  2. Se, Te (समूह VI) As (समूह V) का स्थान लेते हैं → अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन → n-टाइप।
  3. Si उभयधर्मी है; GaAs में प्रायः Ga स्थान पर बैठकर n-टाइप बनाता है।

याद रखें: Ga स्थान पर समूह II = p; As स्थान पर समूह VI = n।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsDoping of compound semiconductorsUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q4.
The value of CMRR of a good quality operational amplifier is
अच्छे गुणवत्ता वाले क्रियाशील प्रवर्धक के सी.एम.आर.आर. का मान है
  1. A20 dB
  2. B60 dB
  3. C120 dB
  4. D200 dB
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Concept: CMRR =20log10⁡(Ad/Acm); ideal op-amp has infinite CMRR, practical good op-amps have about 90–120 dB.

  1. 20–60 dB is poor (a simple discrete differential stage).
  2. IC 741 ≈ 90 dB; precision op-amps ≈ 120 dB (Ad/Acm≈106).
  3. 200 dB (1010) is unrealistic.

Short trick: Good op-amp CMRR ≈ 100–120 dB.

अवधारणा: CMRR =20log10⁡(Ad/Acm); आदर्श op-amp में अनन्त, जबकि अच्छे व्यावहारिक op-amp में लगभग 90–120 dB।

  1. 20–60 dB कमजोर मान हैं।
  2. IC 741 ≈ 90 dB; परिशुद्ध op-amp ≈ 120 dB (Ad/Acm≈106)।
  3. 200 dB अव्यावहारिक है।

याद रखें: अच्छा op-amp ⇒ CMRR ≈ 120 dB।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsOperational amplifier – CMRRUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q5.
Match List – I with List – II and select the correct answer using the codes given below the lists.
List – IList – II
a. AND gate1. Boolean complementation
b. OR gate2. Boolean addition
c. NOT gate3. Boolean multiplication
Codes :
    a b c
सूची – I से सूची – II का मिलान कीजिए तथा नीचे दिए गये सूचियों के कूट का प्रयोग करते हुए सही उत्तर चुनिए ।
सूची – Iसूची – II
a. AND गेट1. बूलीयन पूर्ण करना
b. OR गेट2. बूलीयन योग
c. NOT गेट3. बूलीयन गुणन
कूट :
    a b c
  1. A3 1 2
  2. B1 2 3
  3. C3 2 1
  4. D1 3 2
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Concept: Basic gates implement the three Boolean operations.

  1. AND: Y=A⋅B → Boolean multiplication (3).
  2. OR: Y=A+B → Boolean addition (2).
  3. NOT: Y=A¯ → complementation (1).

Short trick: AND = ‘·’, OR = ‘+’, NOT = ‘bar’ → 3-2-1.

अवधारणा: मूल गेट तीन बूलीय संक्रियाएँ करते हैं।

  1. AND: Y=A⋅B → बूलीयन गुणन (3)।
  2. OR: Y=A+B → बूलीयन योग (2)।
  3. NOT: Y=A¯ → पूरक (1)।

याद रखें: AND = गुणा, OR = जोड़, NOT = उल्टा → 3-2-1।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsLogic gates and Boolean algebraUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q6.
What is the primary principle behind the operation of a photo detector ?
किसी फोटो डिटेक्टर के कार्यविधि में प्रथम सिद्धान्त क्या होता है ?
  1. APhoton absorption and electron excitationफोटॉन का अवशोषण और इलेक्ट्रॉन का उत्तेजन
  2. BThermal emission of electronइलेक्ट्रॉन का तापीय उत्सर्जन
  3. CQuantum tunneling of electronइलेक्ट्रॉन का क्वांटम टनलिंग
  4. DMutual interaction of photons with magnetic fieldकिसी फोटॉन का चुम्बकीय क्षेत्र से अन्योन्य क्रिया
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Concept: A photodetector converts light into an electrical signal by the photoelectric (internal or external) effect.

  1. A photon with hν≥Eg is absorbed and lifts an electron from valence to conduction band (electron–hole pair).
  2. These carriers give photocurrent (photodiode, photoconductor, PMT).
  3. Thermal emission is noise (dark current), not the working principle; tunneling and magnetic interaction are irrelevant.

Short trick: Photodetector = absorb photon → excite electron → current.

अवधारणा: फोटो डिटेक्टर प्रकाश-विद्युत प्रभाव द्वारा प्रकाश को विद्युत संकेत में बदलता है।

  1. hν≥Eg वाला फोटॉन अवशोषित होकर इलेक्ट्रॉन को संयोजी बैंड से चालन बैंड में उत्तेजित करता है।
  2. बने इलेक्ट्रॉन-होल युग्म फोटो-धारा देते हैं।
  3. तापीय उत्सर्जन केवल शोर (डार्क करंट) है; टनलिंग व चुम्बकीय अन्योन्य क्रिया असंबद्ध हैं।

याद रखें: फोटॉन अवशोषण → इलेक्ट्रॉन उत्तेजन → धारा।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsPhotodetectorsUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q7.
Assertion (A) : A demultiplexture can be used as a decoder.
Reason (R) : A demultiplexture is built by using AND gates only.
अभिकथन (A) : डीमल्टीप्लेक्सर एक डीकोडर के रूप में प्रयोग किया जा सकता है ।
कारण (R) : केवल AND गेट को प्रयुक्त कर डीमल्टीप्लेक्सर को निर्मित किया जाता है ।
  1. ABoth (A) and (R) are true and (R) is the correct explanation of (A)(A) तथा (R) दोनों सत्य हैं तथा (R), (A) की सही व्याख्या करता है
  2. BBoth (A) and (R) are true, but (R) is not the correct explanation of (A)(A) एवं (R) दोनों सत्य हैं, लेकिन (R), (A) की सही व्याख्या नहीं करता है
  3. C(A) is true, but (R) is false(A) सत्य है, लेकिन (R) गलत है
  4. D(A) is false, but (R) is true(A) गलत है, लेकिन (R) सत्य है
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Concept: A 1-to-2n DEMUX with its data input held at logic 1 behaves exactly as an n-to-2n decoder.

  1. So (A) is true.
  2. A DEMUX needs NOT gates (inverters) on the select lines in addition to AND gates; it can also be built with NAND/NOR gates alone. ‘AND gates only’ is wrong, so (R) is false.

Short trick: DEMUX + data = 1 → decoder; circuit = AND + NOT.

अवधारणा: 1-से-2n DEMUX के डेटा इनपुट को 1 पर रखने पर वह n-से-2n डीकोडर की तरह कार्य करता है।

  1. अतः (A) सत्य है।
  2. DEMUX बनाने में AND के साथ सेलेक्ट लाइनों पर NOT गेट भी लगते हैं; इसे केवल NAND/NOR से भी बनाया जा सकता है। ‘केवल AND’ गलत है, अतः (R) असत्य।

याद रखें: DEMUX + डेटा = 1 → डीकोडर; परिपथ = AND + NOT।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsDemultiplexer and decoderUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q8.
The number of gold nuclei per cubic metre is
(A = 197, density of gold = 19.32×103 kg/m3, Avogadro’s number (N) = 6.022×1023 molecules/mole)
स्वर्ण नाभिक की संख्या प्रति घन मीटर में होगी
(A = 197, स्वर्ण का घनत्व = 19.32×103 kg/m3, एवोगैड्रो संख्या (N) = 6.022×1023 अणु/मोल)
  1. A5.9×1027
  2. B5.9×1022
  3. C6.14×1021
  4. D6.12×1022
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Concept: n=ρNAM with M in kg/mol.

  1. M=197 g/mol =0.197 kg/mol.
  2. n=19.32×103×6.022×10230.197=5.9×1028 m−3.
  3. (In per cm³ it would be 5.9×1022.) None of the printed options equals 5.9×1028 per m³; option A has the right mantissa but the power is short by 10, so the question is treated as a bonus.

Short trick: Metals have ~1028–1029 atoms per m³.

अवधारणा: n=ρNAM, जहाँ M kg/mol में।

  1. M=197 g/mol =0.197 kg/mol।
  2. n=19.32×103×6.022×10230.197=5.9×1028 m−3।
  3. (प्रति cm³ यह 5.9×1022 होता।) दिए गए किसी विकल्प में 5.9×1028 प्रति m³ नहीं है; विकल्प A का अंक सही पर घात 10 कम है, इसलिए प्रश्न बोनस माना गया।

याद रखें: धातुओं में प्रति m³ लगभग 1028–1029 परमाणु।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsNumber density of nucleiUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q9.
According to single particle shell model of nucleus, the nuclear ground state of 25Mg will be
नाभिक के एकल कण कोश मॉडल के अनुसार 25Mg का नाभिकीय मूल अवस्था होगी
  1. A32+
  2. B12−
  3. C32−
  4. D52+
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Concept: In an odd-A nucleus, the ground-state Jπ is that of the last unpaired nucleon.

  1. 25Mg: Z = 12 (even, paired), N = 13 (odd).
  2. Filling: 1s1/2(2), 1p3/2(4), 1p1/2(2) = 8; then 1d5/2 holds neutrons 9–14.
  3. 13th neutron is in 1d5/2: j=5/2, l=2 → parity (−1)2=+. So 5/2+ (also the observed value).

Short trick: Nucleon number 9–14 → d5/2 → 5/2+.

अवधारणा: विषम-A नाभिक की मूल अवस्था का Jπ अंतिम अयुग्मित न्यूक्लिऑन से तय होता है।

  1. 25Mg: Z = 12 (सम), N = 13 (विषम)।
  2. 1s1/2(2), 1p3/2(4), 1p1/2(2) = 8; इसके बाद 1d5/2 में न्यूट्रॉन 9–14।
  3. 13वाँ न्यूट्रॉन 1d5/2 में: j=5/2, l=2 → समता +। अतः 5/2+।

याद रखें: न्यूक्लिऑन संख्या 9–14 → d5/2 → 5/2+।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsNuclear shell model – spin-parityUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q10.
Which stable nucleus has the radius half of Fe56 ?
किस स्थिर नाभिक की त्रिज्या Fe56 की आधी होती है ?
  1. ACa40
  2. BNa21
  3. CS16
  4. DLi7
Show answer

Concept: R=R0A1/3, so R∝A1/3.

  1. RRFe=12⇒A56=18.
  2. A=7 → Li7.

Short trick: Half radius = one-eighth mass number.

अवधारणा: R=R0A1/3, अर्थात R∝A1/3।

  1. RRFe=12⇒A56=18।
  2. A=7 → Li7।

याद रखें: आधी त्रिज्या = द्रव्यमान संख्या का 1/8।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsNuclear radiusUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q11.
Given below are two statements, one is labelled as Assertion (A) and the other as Reason (R).
Assertion (A) : Thermonuclear fusion reaction may become the source of unlimited power.
Reason (R) : A single fusion of hydrogen isotopes produces more energy than nuclear fission of a single uranium.
Select the correct answer from the codes given below :
नीचे दो कथन हैं जिनमें से एक को अभिकथन (A) तथा दूसरे को कारण (R) कहा गया है ।
अभिकथन (A) : थर्मोन्यूक्लियर संलयन अभिक्रिया असीमित शक्ति का स्रोत बन जाती है ।
कारण (R) : हाइड्रोजन के समस्थानिकों का एकल संलयन ऊर्जा एकल यूरेनियम के नाभिकीय विखण्डन ऊर्जा से अधिक होती है ।
नीचे दिए गए कूट से सही उत्तर चुनिए :
  1. ABoth (A) and (R) are true and (R) is the correct explanation of (A)(A) और (R) दोनों सत्य हैं और (R), (A) की सही व्याख्या करता है
  2. BBoth (A) and (R) are true, but (R) is not the correct explanation of (A)(A) और (R) दोनों सत्य हैं, परन्तु (R), (A) की सही व्याख्या नहीं करता है
  3. C(A) is true, but (R) is false(A) सत्य है, परन्तु (R) गलत है
  4. D(A) is false, but (R) is true(A) गलत है, परन्तु (R) सत्य है
Show answer

Concept: Fusion fuel (deuterium from sea water) is practically inexhaustible, so controlled fusion can be an almost unlimited power source – (A) true.

  1. Energy per event: D–T fusion ≈ 17.6 MeV; fission of one 235U ≈ 200 MeV.
  2. So a single fusion gives LESS energy than a single fission – (R) false.
  3. Fusion wins only per unit mass (≈3.5 MeV/nucleon vs ≈0.85 MeV/nucleon).

Short trick: Per reaction: fission bigger; per kg: fusion bigger.

अवधारणा: संलयन का ईंधन (समुद्री जल का ड्यूटीरियम) लगभग अक्षय है, अतः नियंत्रित संलयन लगभग असीमित शक्ति स्रोत बन सकता है – (A) सत्य।

  1. प्रति घटना ऊर्जा: D–T संलयन ≈ 17.6 MeV; एक 235U विखण्डन ≈ 200 MeV।
  2. अतः एकल संलयन की ऊर्जा एकल विखण्डन से कम है – (R) असत्य।
  3. संलयन केवल प्रति इकाई द्रव्यमान अधिक ऊर्जा देता है।

याद रखें: प्रति अभिक्रिया विखण्डन बड़ा; प्रति kg संलयन बड़ा।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsNuclear fusion vs fissionUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q12.
The semi-empirical formula for the binding energy of nucleus contains a surface correction term. This term depends on the mass number A of the nucleus as following
नाभिक की बन्धन ऊर्जा के लिए अर्ध-अनुभवजन्य सूत्र में एक सतह सुधारक पद है । यह पद नाभिक की द्रव्यमान संख्या A पर निम्न प्रकार से निर्भर करता है
  1. AA−1/3
  2. BA1/3
  3. CA2/3
  4. DA
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Concept: Surface nucleons have fewer neighbours; their number ∝ surface area 4πR2.

  1. R=R0A1/3⇒ area ∝ A2/3.
  2. Surface term =−asA2/3.
  3. Others: volume avA, Coulomb acZ(Z−1)A−1/3, asymmetry (A−2Z)2/A, pairing ∝ A−3/4 (or A−1/2).

Short trick: Volume → A, Surface → A2/3, Coulomb → A−1/3.

अवधारणा: सतह के न्यूक्लिऑनों के पड़ोसी कम होते हैं; उनकी संख्या सतह क्षेत्रफल 4πR2 के अनुपाती है।

  1. R=R0A1/3⇒ क्षेत्रफल ∝ A2/3।
  2. सतह पद =−asA2/3।
  3. अन्य पद: आयतन avA, कूलॉम acZ(Z−1)A−1/3, असममिति (A−2Z)2/A।

याद रखें: आयतन → A, सतह → A2/3, कूलॉम → A−1/3।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsSemi-empirical mass formulaUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q13.
The decay μ+→e++γ is forbidden, because it violates the conservation of following
क्षय μ+→e++γ वर्जित है, क्योंकि यह निम्नलिखित के संरक्षण का उल्लंघन करता है
  1. Amomentum and lepton numberसंवेग और लेप्टॉन संख्या
  2. Bbaryon and lepton numberबारयॉन और लेप्टॉन संख्या
  3. Cangular momentumकोणीय संवेग
  4. Dlepton numberलेप्टॉन संख्या
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Concept: Each lepton family number (Le, Lμ) is separately conserved.

  1. Left: Lμ=−1, Le=0. Right: Lμ=0, Le=−1 → muon and electron lepton numbers both violated.
  2. Charge (+1 = +1), baryon number (0 = 0), energy–momentum (muon heavier) and angular momentum (12→12+1) can all be satisfied.
  3. Observed decay is μ+→e+νeν¯μ.

Short trick: No neutrinos in a muon decay ⇒ lepton (flavour) number broken.

अवधारणा: प्रत्येक लेप्टॉन परिवार संख्या (Le, Lμ) अलग-अलग संरक्षित रहती है।

  1. बाएँ: Lμ=−1, Le=0; दाएँ: Lμ=0, Le=−1 → म्यूऑन व इलेक्ट्रॉन लेप्टॉन संख्या दोनों भंग।
  2. आवेश, बारयॉन संख्या, ऊर्जा-संवेग तथा कोणीय संवेग (12→12+1) संरक्षित हो सकते हैं।
  3. वास्तविक क्षय: μ+→e+νeν¯μ।

याद रखें: म्यूऑन क्षय में न्यूट्रिनो नहीं ⇒ लेप्टॉन संख्या भंग।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsConservation laws in particle decaysUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q14.
Which of the following is a Fermion ?
निम्नलिखित में से कौन-सा फर्मियान है ?
  1. Aα – particleअल्फा कण
  2. B4Be7 nucleus4Be7 नाभिक
  3. Chydrogen atomहाइड्रोजन परमाणु
  4. Ddeuteronड्यूट्रॉन
Show answer

Concept: A composite particle made of an odd number of fermions has half-integer spin → fermion; even number → boson.

  1. α-particle: 2p + 2n = 4 → boson.
  2. 7Be nucleus: 4p + 3n = 7 → fermion.
  3. H atom: p + e = 2 → boson; deuteron: p + n = 2 → boson.

Short trick: Count the constituent fermions – odd ⇒ fermion.

अवधारणा: विषम संख्या के फर्मियॉनों से बना संयुक्त कण अर्ध-पूर्णांक प्रचक्रण वाला फर्मियॉन होता है; सम संख्या → बोसॉन।

  1. α-कण: 2p + 2n = 4 → बोसॉन।
  2. 7Be नाभिक: 4p + 3n = 7 → फर्मियॉन।
  3. H परमाणु: p + e = 2 → बोसॉन; ड्यूट्रॉन: p + n = 2 → बोसॉन।

याद रखें: घटक फर्मियॉन गिनें – विषम ⇒ फर्मियॉन।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsBosons and fermionsUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q15.
The angle between the face diagonal of cubic lattice is the following
घनाकार जालक के फलक विकर्ण के बीच निम्नलिखित कोण होता है
  1. A120°
  2. B90°
  3. C45°
  4. D60°
Show answer

Concept: Face diagonals are ⟨110⟩ directions; angle from cos⁡θ=a→⋅b→|a||b|.

  1. Two face diagonals meeting at a cube corner (adjacent faces): [110] and [011] → cos⁡θ=122=12 → 60°.
  2. Together with the third one, [101], they form an equilateral triangle – all angles 60°.
  3. (The two diagonals of the same face, [110] and [11¯0], are at 90°; the standard textbook answer for ‘angle between face diagonals’ is the ⟨110⟩ pair from a common vertex, 60°.)

Short trick: Face diagonals from one corner make an equilateral triangle → 60°.

अवधारणा: फलक विकर्ण ⟨110⟩ दिशाएँ हैं; कोण cos⁡θ=a→⋅b→|a||b| से।

  1. एक कोने से आसन्न फलकों के विकर्ण [110] व [011]: cos⁡θ=12 → 60°।
  2. तीसरे [101] के साथ ये समबाहु त्रिभुज बनाते हैं – सभी कोण 60°।
  3. (एक ही फलक के दोनों विकर्ण 90° पर होते हैं; मानक उत्तर उभयनिष्ठ शीर्ष वाले ⟨110⟩ युग्म का 60° है।)

याद रखें: एक कोने के फलक विकर्ण → समबाहु त्रिभुज → 60°।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsCubic lattice geometryUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q16.
If the resistivity of a semiconductor is 7 milli-ohm-metre and its holes mobility is 0.05 m2/volt-sec, then what will be the value of Hall co-efficient ?
यदि किसी अर्धचालक की प्रतिरोधकता 7 मिली-ओम-मीटर तथा इसके कोटर की गतिशीलता 0.05 मीटर2/वोल्ट-सेकन्ड हो, तो हॉल गुणांक का मान क्या होगा ?
  1. A2.4×10−4 m3/c
  2. B3.5×10−4 m3/c
  3. C4.3×10−4 m3/c
  4. D5.2×10−4 m3/c
Show answer

Concept: μ=σRH=RHρ ⇒ RH=ρμ.

  1. ρ=7×10−3 Ω m, μ=0.05 m²/V s.
  2. RH=7×10−3×0.05=3.5×10−4 m³/C.

Short trick: Hall coefficient = resistivity × mobility.

अवधारणा: μ=σRH=RHρ ⇒ RH=ρμ।

  1. ρ=7×10−3 Ω m, μ=0.05 m²/V s।
  2. RH=7×10−3×0.05=3.5×10−4 m³/C।

याद रखें: हॉल गुणांक = प्रतिरोधकता × गतिशीलता।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsHall effectUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q17.
Ferromagnetic substances have the following
लौहचुम्बकीय पदार्थ में निम्नलिखित होते हैं
  1. Ahigh permeability and low magnetic susceptibilityउच्च चुम्बकशीलता तथा निम्न चुम्बकीय धारणशीलता
  2. Blow permeability and high magnetic susceptibilityनिम्न चुम्बकशीलता तथा उच्च चुम्बकीय धारणशीलता
  3. Cboth permeability and magnetic susceptibility lowचुम्बकशीलता तथा चुम्बकीय धारणशीलता दोनों निम्न
  4. Dboth permeability and magnetic susceptibility highचुम्बकशीलता तथा चुम्बकीय धारणशीलता दोनों उच्च
Show answer

Concept: μr=1+χ; the two rise and fall together.

  1. Ferromagnets (Fe, Co, Ni): χ∼102–105, so μr is also very large.
  2. ‘High one, low other’ is impossible because μr=1+χ.

Short trick: Ferro: χ≫1, μr≫1; para: χ small +; dia: χ small −.

अवधारणा: μr=1+χ; दोनों साथ-साथ बढ़ते-घटते हैं।

  1. लौहचुम्बक (Fe, Co, Ni): χ∼102–105, अतः μr भी बहुत अधिक।
  2. एक उच्च व दूसरा निम्न होना संभव नहीं क्योंकि μr=1+χ।

याद रखें: लौह: χ≫1; अनु: छोटा धनात्मक; प्रति: छोटा ऋणात्मक।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsFerromagnetismUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q18.
At absolute zero temperature the Fermi energy for Lithium is 4.72 eV, calculate the number of conduction electron per unit volume in Lithium.
(Here h=6.63×10−34 J × S,
m=9.11×10−31 Kg)
परम शून्य ताप पर लिथियम की फर्मी ऊर्जा 4.72 eV है । लिथियम के एकांक आयतन में चालन इलेक्ट्रानों की गणना कीजिए ।
(जहाँ h=6.63×10−34 J × S,
m=9.11×10−31 Kg)
  1. A4.64×1028/m3
  2. B4.72×1024/m3
  3. C6.6×1031/m3
  4. D4.64×1024/m3
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Concept: EF=h28m(3nπ)2/3 ⇒ n=8π3(2mEF)3/2h3.

  1. EF=4.72×1.6×10−19=7.56×10−19 J.
  2. 2mEF=1.377×10−48; (2mEF)3/2=1.616×10−72.
  3. n=8π3×1.616×10−72(6.63×10−34)3≈4.64×1028 m−3.

Short trick: Electron density in metals is always ~1028 m⁻³ – only option A fits.

अवधारणा: EF=h28m(3nπ)2/3 ⇒ n=8π3(2mEF)3/2h3।

  1. EF=4.72×1.6×10−19=7.56×10−19 J।
  2. 2mEF=1.377×10−48; (2mEF)3/2=1.616×10−72।
  3. n≈4.64×1028 m−3।

याद रखें: धातुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व ~1028 m⁻³।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsFree electron theory – Fermi energyUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q19.
Reciprocal lattice corresponding to real lattice is
वास्तविक जालक के संगत व्युत्क्रम जालक होता है
  1. AAlways the same as the real latticeहमेशा वास्तविक जालक के समान
  2. BCan be the same as the real latticeवास्तविक जालक के समान भी हो सकता है
  3. CNever the same as the real latticeवास्तविक जालक के समान कभी नहीं
  4. DOnly weakly related to the real latticeवास्तविक जालक से केवल कमजोर रूप से सम्बन्धित
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Concept: The reciprocal lattice is uniquely fixed by the real lattice (b→1=2πa→2×a→3V, …) but its type may or may not be the same.

  1. Simple cubic → simple cubic (same type).
  2. FCC → BCC and BCC → FCC (different).
  3. So it ‘can be’ the same; it is strongly (exactly) related, not weakly.

Short trick: SC ↔ SC, FCC ↔ BCC.

अवधारणा: व्युत्क्रम जालक वास्तविक जालक से पूर्णतः निर्धारित होता है (b→1=2πa→2×a→3V), पर उसका प्रकार समान हो भी सकता है और नहीं भी।

  1. सरल घनीय → सरल घनीय (समान)।
  2. FCC → BCC तथा BCC → FCC (भिन्न)।
  3. अतः ‘समान हो सकता है’ सही है।

याद रखें: SC ↔ SC, FCC ↔ BCC।

UPHESC Assistant Professor PhysicsPhysicsReciprocal latticeUPHESC Assistant Professor Physics 2025 · 17 Apr Shift 1
Q20.
London penetration depth (λ) in a superconductor depends on which of the following parameters ?
किसी अतिचालक में लण्डन वेधन गहराई (λ) निम्नलिखित में किस मानदण्ड पर निर्भर करती है ?
  1. ATemperature, superfluid density and the effective mass of Cooper pairsताप, अतितरल घनत्व और कूपर युग्म के प्रभावी द्रव्यमान पर
  2. BCritical magnetic field and coherence lengthक्रान्तिक चुम्बकीय क्षेत्र और संबद्धता लम्बाई
  3. COnly the external magnetic field strengthकेवल बाह्य चुम्बकीय क्षेत्र के सामर्थ्य पर
  4. DLattice constant and thermal conductivity of materialपदार्थ के जालक नियतांक और ऊष्मीय चालकता पर
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Concept: λL=m∗μ0nse∗2.

  1. It depends on the superfluid (Cooper-pair) density ns and effective mass m∗.
  2. ns falls with temperature, so λ(T)=λ(0)1−(T/Tc)4 – temperature dependent.
  3. Critical field, coherence length, lattice constant or thermal conductivity do not enter the formula.

Short trick: λ∝m/ns, diverges at Tc.

अवधारणा: λL=m∗μ0nse∗2।

  1. यह अतितरल (कूपर युग्म) घनत्व ns तथा प्रभावी द्रव्यमान m∗ पर निर्भर है।
  2. ns ताप बढ़ने पर घटता है, अतः λ(T)=λ(0)1−(T/Tc)4।
  3. क्रान्तिक क्षेत्र, संबद्धता लम्बाई आदि सूत्र में नहीं आते।

याद रखें: λ∝m/ns, Tc पर अनन्त।

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