Top Banner
JEE Main 2015 PHYSICS 1. As an electron makes a transition from an excited state to the ground state of a hydrogen – like atom/ion: (1) kinetic energy, potential energy and total energy decrease (2) kinetic energy decreases, potential energy increases but total energy remains same (3) kinetic energy and total energy decrease but potential energy increases (4) its kinetic energy increases but potential energy and total energy decreases Solution As electron transits from excited state to ground state, Total energy decreases Since, total energy = (−) Kinetic energy Potential energy 2 Therefore, total energy and potential energy decreases and kinetic energy increases. Hence, the correct option is (4). 2. The period of oscillation of a simple pendulum is L T 2 . g Measured value of L is 20.0 cm known to 1 mm accuracy and time for 100 oscillations of the pendulum is found to be 90 s using a wrist watch of 1s resolution. The accuracy in the determination of g is: (1) 3% (2) 1% (3) 5% (4) 2% Solution As 2 L T g 2 2 4 L g T 2 g L T g L T 0.1 1 2 20 90 g g 0.027 g g 3% g g Hence, the correct option is (1). 3. A long cylindrical shell carries positive surface charge σ in the upper half and negative surface charge –σ in the lower half. The electric field lines around the cylinder will look like figure given in: (figures and schematic and not drawn to scale)
44

PHYSICS Solution 2.

Feb 21, 2022

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: PHYSICS Solution 2.

JEE Main 2015

PHYSICS

1.  As  an  electron  makes  a  transition  from  an  excited  state  to  the  ground  state  of  a  hydrogen  –  like atom/ion: (1) kinetic energy, potential energy and total energy decrease (2) kinetic energy decreases, potential energy increases but total energy remains same (3) kinetic energy and total energy decrease but potential energy increases (4) its kinetic energy increases but potential energy and total energy decreases Solution As electron transits from excited state to ground state, Total energy decreases 

Since, total energy = (−) Kinetic energy Potential energy

2  

Therefore, total energy and potential energy decreases and kinetic energy increases. 

Hence, the correct option is (4). 

2. The period of oscillation of a simple pendulum is L

T 2 .g

 Measured value of L is 20.0 cm known 

to 1 mm accuracy and time for 100 oscillations of the pendulum is found to be 90 s using a wrist watch of 1s resolution. The accuracy in the determination of g is: (1) 3% (2) 1% (3) 5% (4) 2% Solution

As  2L

Tg

   2

2

4

Lg

 2

g L T

g L T 

     0.1 1

220 90

g

     0.027

g

  3%

g

g          

Hence, the correct option is (1). 

3. A long cylindrical shell carries positive surface charge σ in the upper half and negative surface charge –σ in the lower half. The electric field lines around the cylinder will look like figure given in: (figures and schematic and not drawn to scale) 

Page 2: PHYSICS Solution 2.

(a)            (b)     

(c)           (d)      Solution Electric field lines originate from (+) charge and terminate at (−) charge.  

Hence, the correct option is (4). 

4.  A  signal  of  5  kHz  frequency  is  amplitude  modulated  on  a  carrier  wave  of  frequency  2  MHz.  The frequencies of the resultant signal is/are: (1) 2005 kHz, and 1995 kHz (2) 2005 kHz, 2000 kHz and 1995 kHz (3) 2000 kHz and 1995 kHz (4) 2 MHz only Solution

fr = fc ± fm 

Therefore, frequency content of Resultant wave will have frequencies 1995 kHz, 2000 kHz and 2005 kHz 

Hence, the correct option is (2). 

5.  Consider  a  spherical  shell  of  radius  R  at  temperature  T.  The  black  body  radiation  inside  it  can  be 

considered  as  an  ideal  gas  of  photons  with  integral  energy  per  unit  volume  4Uu t

V   and  pressure 

1.

3

Up

V

 If the shell now undergoes an adiabatic expansion the relation between T and R is: 

(1)  3RT e  

(2) 1

TR

 

(3) 3

1T

R  

(4)  RT e  Solution For Adiabatic process 

dU = −PdV 

3

dU UP

dV V 

Page 3: PHYSICS Solution 2.

1

3

dU dV

U V 

1log log log

3

U V C

e e e  

1/3log ( ) log Ce eU V  

1/3UV C  

  As  4U

TV

 

  Therefore, V = k VT4 

V4/3T4 =  C  

V1/3T =  C  

1/3

1 1

( ) T

V R 

Hence, the correct option is (2). 

6. An inductor (L = 0.03H) and a resistor (R = 0.15 kΩ) are connected in series to a battery of 15V EMF in a circuit shown below. The key K1 has been kept closed for a long time. Then at t = 0, K1 is opened and 

key K2 is closed simultaneously. At t = 1ms, the current in the circuit will be:  5(e 150)  

 (1) 67 mA (2) 6.7 mA (3) 0.67 mA (4) 100 mA Solution

it = 0 when K1 is open and K2 is closed  0t

Ei

R  

/1 ms

t

t

Ei e

R where 

L

3 3

2

10 0.15 10

3 10( 1 ms)

t

Ei e

R

55

3 3

15 1000.67 mA

0.15 10 10

ee  

Hence, the correct option is (3). 

Page 4: PHYSICS Solution 2.

7. A pendulum made of a uniform wire of cross sectional area A has time period T. When an additional mass M is added to its bob, the time period changes to TM. If the Young’s modulus of the material of the 

wire is Y when 1

Y is equal to:   

(g = gravitational acceleration) 

(1) 2

1MT Mg

T A

 

(2) 2

1 MT A

T Mg

 

(3) 

2

1M

T A

T Mg

 

(4) 2

1MT A

T Mg

 

Solution

2l

Tg

 

When mass M is added to bob. Then  2

M

l lT

Since, 

MglY

A l   

Mg ll

A Y  

  2

m

Mg ll

A YT

  1MT Mg

T AY

 

 2

11MTA

Y Mg T

 

Hence, the correct option is (4). 

8. A red LED emits light at 0.1 watt uniformly around it. The amplitude of the electric field of the light at a distance of 1 m from the diode is : (1) 2.45 V/m (2) 5.48 V/m (3) 7.75 V/m (4) 1.73 V/m Solution

Pressure = Energy Density = Power

Area c 

Page 5: PHYSICS Solution 2.

  20 2

1

2 4

PE

r c

 

         2

20(4 )

PE

r c

 

         

3

2 0.1E

99 102 81 3 10

 

         6 V/mE  

          2.45 V/mE   

Hence, the correct option is (1). 

9. Two coaxial solenoids of different radii carry current I  in the same direction. Let  1F

 be the magnetic 

force on the inner solenoid due to the outer one and  2F

 be the magnetic force on the outer solenoid due to 

the inner one. Then: 

(1)  1F

 is radially inwards and  2F

 is radially outwards 

(2)  1F

 is radially inwards and  2F 0

 

(3)  1F

 is radially outwards and  2F 0

 

(4)  1 2F F 0

 

Solution Since, both solenoids are in equilibrium, so 

Net Force = 0 

Therefore,  F1 = F2 = 0 

Hence, the correct option is (4). 

10.  Consider  an  ideal  gas  confined  in  an  isolated  closed  chamber.  As  the  gas  undergoes  an  adiabatic expansion, the average time of collision between molecules increases as Vq, where V is the volume of the gas. The value of q is: 

P

V

C

C

 

(1) 3 5

6

 

(2) 1

2

 

(3) 1

2

 

(4) 3 5

6

 

Solution

Page 6: PHYSICS Solution 2.

Average time between collision = rms

Mean free path

Now, Mean free path = 2

V

r N 

  rms

3RTV

M  

AV

CVt

2where

3

MC

r N R 

Now, 2 2

2

AV

C VT

For adiabatic process, TVr−1 = constant(K) 

2 2 1

2

r

AV

C V VK

2 1

2

r

AV

C VK

 1

2

r

AVt V  

1

2

rq  

Hence, the correct option is (2). 

11. An LCR circuit is equivalent to a damped pendulum. In an LCR circuit the capacitor is charged to Q0 and then connected to the L and R as shown below: 

   If a student plots graphs of the square of maximum charge  2

MaxQ  on the capacitor with time (t) for two 

different values L1 and L2 (L1 > L2) of L then which of the following represents this graph correctly? (plots are schematic and not drawn to scale) 

(a)          (b)    

Page 7: PHYSICS Solution 2.

(c)        (d)   Solution Since (L1 > L2) 

Therefore, rate of energy dissipation through R from L1 is less as compared to L2. 

Hence, the correct option is (4). 

12. From a solid sphere of mass M and radius R, a spherical portion of radius 2

R is removed, as shown in 

the  figure. Taking  gravitational  potential  V  =  0  at  ,r   the  potential  at  the  centre of  the  cavity  thus 

formed is: (G = gravitational constant) 

   

(1) GM

R

 

(2) 2

3

GM

R

 

(3) 2GM

R

 

(4) 2

GM

R

 

Solution   VNet = VM − VM/8 

 

          2 2 2

3 3

3 /8 30

2 4 2 /8 4

GM R R GM R

R R

 

          2 2

3 3

11 3

8 8

GMR GMR

R R

 

Page 8: PHYSICS Solution 2.

         8

8

GM GM

R R

 

Hence, the correct option is (1). 13. A train is moving on a straight track with speed 20 m s−1. It is blowing its whistle at the frequency of 1000 Hz. The percentage change in the frequency heard by a person standing near the track as the train passes him is (speed of sound = 320 m s−1) close to: (1) 12% (2) 18% (3) 24% (4) 6% Solution When Train approaches 

 1

320 1000 3201000

320 20 300f

 

When train goes away 

 2

320 1000 3201000

320 20 340f

 

Therefore,   1 2

1 1

340 300 40

340 340

f ff

f f

 

1

0.117 12%f

f

 

Hence, the correct option is (1). 14.

   Given  in  the  figure are  two blocks A and B of weight 20 N and 100 N,  respectively. These  are being pressed against a wall by a force F as shown. If the coefficient of friction between the blocks of 0.1 and between block B and the wall is 0.15, the frictional force applied by the wall on block B is : (1) 80 N (2) 120 N (3) 150 N (4) 100 N Solution    

Page 9: PHYSICS Solution 2.

         

  For A                For B 

  F = N                N N F  

  fAB = 20 N              fBW = fAB + 100 

                  fBW = 120 N 

Hence, the correct option is (2). 15. Distance of the centre of mass of a solid uniform cone from its vertex is z0. If the radius of its base is R and its height is h then z0 is equal to: 

(1) 3

4

(2) 5

8

(3) 23

8

h

(4) 2

4

h

Solution From base its h/4 

Therefore,   04

h

Z h3

4

h  

 

Hence, the correct option is (1). 16.  A  rectangular  loop  of  sides  10  cm  and  5  cm  carrying  a  current  I  of  12  A  is  placed  in  different orientations as shown in the figures below: 

Page 10: PHYSICS Solution 2.

(a)     (b)    

(c)      (d)   If  there  is  a uniform  magnetic  field of 0.3 T  in  the positive  z direction,  in which orientations  the  loop would be in (i) stable equilibrium and (ii) unstable equilibrium? (1) (a) and (c), respectively (2) (b) and (d), respectively (3) (b) and (c), respectively (4) (a) and (b), respectively Solution

By Right hand thumb Rule angle between  and

M B  is 0° in option (b) and 180° in option (d) 

Hence, the correct option is (2). 17.

   In the circuit shown, the current in the 1Ω resistor is : (1) 0A (2) 0.13 A, from Q to P (3) 0.13 A, from P to Q (4) 1.3 A, from P to Q Solution Apply Kirchoff’s Law 

   

Page 11: PHYSICS Solution 2.

 6

05 1 3

V q V V 

  3V – 27 + 15V + 5V + 30 = 0 

  V = −0.13V 

Therefore,  (1 )

0.130.13 A

1 i    (from Q to P) 

Hence, the correct option is (2). 18.  A  uniformly  charged  solid  sphere  of  radius  R  has  potential  V0  (measured with  respect  to)  on  its 

surface. For this sphere the equipotential surface with potentials  0 0 0 03 5 3, , and

2 4 4 4

V V V V have radius R1, R2, 

R3 and R4 respectively. Then (1) R1 ≠ 0 and (R2 – R1) > (R4 – R3) (2) R1 = 0 and R2< (R4 – R3) (3) 2R < R4 (4) R1 = 0 and R2 > (R4 – R3) Solution For N conducting sphere 

  2 2in 3

32

KV R x

R

    0

KV

R

 (at surface) 

  out

KV

r

 where (r > R) and  in 0 outV V V  

Now 

  0in

3

2

VV    R1 = 0 

  0in

5

4

VV     2

2

RR  

  0out

3

4

VV    R4 = 4R 

Hence, the correct options are (2) and (3). 19. In the given circuit, charge Q2 on the 2μF capacitor changes as C is varied from 1μF to 3μF. Q2 as a function of ‘C’ is given properly by: (figures are drawn schematically and are not to scale) 

 

Page 12: PHYSICS Solution 2.

(a)        (b)     

(c)        (d)     Solution

   

1 1 1

3

effC C 

3

3

eff

CC

Therefore, 3

3

CEQ

   23

across F

CEV

Thus,  2

2

3

CEQ

Hence, the correct option is (1).  

20. A particle of mass m moving in the x direction with speed 2v is hit by another particle of mass 2m moving  in  the y direction with speed v.  If  the collision  is perfectly  inelastic,  the percentage  loss  in  the energy during the collision is close to: (1) 50% (2) 56% (3) 62% (4) 44% Solution

Page 13: PHYSICS Solution 2.

 

Apply Momentum Conservation 

2ˆ ˆ2 3 m ci mvj mv  

2 ˆ ˆ( )3

v

v i j  

Therefore, energy loss 2

2 21 1 1 84 2 3

2 2 2 9

vm v mv m

 

                          2

2 4 53

3 3

mv mvmv  

Therefore, fraction loss 2

2

5 556%

3(3 ) 9

mv

mv 

Hence, the correct option is (2). 21. Monochromatic light is incident on a glass prims of angle A. If the refractive index of the material of the prism is μ, a ray, incident at an angle θ, on the face AB would get transmitted through the face AC of the prism provided: 

 

(1)  1 1 1sin sin sinA

 

(2)  1 1 1cos sin sinA

 

(3)  1 1 1cos sin sinA

 

(4)  1 1 1sin sin sinA

 

Solution

Page 14: PHYSICS Solution 2.

 

For face AB 

1 sin θ = μ sin r 

For face AC 

  μ sin (A – r) < 1 sin 90 

  (A – r) < sin−1 1

 

  1 1sin .r A

 

  1 1sin sin sinr A

 

  1sin 1sin sinA

 

  1 1 1sin sin sinA

 

Hence, the correct option is (4). 22. From a solid sphere of mass M and radius R and cube of maximum possible volume is cut. Moment of inertia of cube about an axis passing through its centre and perpendicular to one of its faces is: 

(1) 2

16 2

MR

 

(2) 24

9 3

MR

 

(3) 24

3 3

MR

 

(4) 2

32 2

MR

 

Solution

Page 15: PHYSICS Solution 2.

 For Maximum Volume 

  2 3R a  3

34/3cube

MaM

R  

3 8 2

4 3 3 3cube

M MM

 

2 2 22 4 4

6 3 6 3 9 3

cubecube

M a M R MRI

 

Hence, the correct option is (2). 23. Match List – I (Fundamental Experiment) with List – II (its conclusion) and select the correct option from the choices given below the list : 

  List – I    List – II (A)  Franck-Hertz Experiment  (i)  Particle nature of light (B)  Photo-electric, experiment  (ii)  Discrete  energy  levels  of 

atom (C)  Davison – Germer Experiment  (iii)  Wave nature of electron     (iv)  Structure of atom 

 (1) (A) – (ii)  (B) – (iv)  (C) – (iii) (2) (A) – (ii)  (B) – (i)  (C) – (iii) (3) (A) – (iv)  (B) – (iii)  (C) – (ii) (4) (A) – (i)  (B) – (iv)  (C) – (iii) Solution Frank-Hertz experiment → Discrete energy level of Atom 

  Photoelectric effect → for particle Nature of tyth 

  Davison – Germer experiment → for wave nature of 

Hence, the correct option is (2). 24. When 5V potential difference is applied across a wire of length 0.1 m, the drift speed of electrons is 2.5 × 10−4 m s−1. If the electron density in the wire is 8 × 1028 m−3, the resistivity of the material is close to: (1) 1.6 × 10−7 Ω m (2) 1.6 × 10−6 Ω m (3) 1.6 × 10−5 Ω m (4) 1.6 × 10−8 Ω m Solution

Page 16: PHYSICS Solution 2.

 Pl

V IR IA

 

  d

PlV nAV e

A  

  V = PlnVde 

 4 19

28

5 10 10

0.1 2.5 8 10 1.6d

VP

lnV e

 

  P = 1.6 × 10−5 Ω m 

Hence, the correct option is (3). 25. For a simple pendulum, a graph is plotted between its kinetic energy (KE) and potential energy (PE) against its displacement d. Which one of the following represents these correctly? (graphs are schematic and not drawn to scale) 

(a)      (b)       

(c)        (d)       Solution KE + PE = TE = Constant and at mean position KE is max and PE = 0 

At extreme position, KE = 0 and PE = Max. 

Hence, the correct option is (1). 26. Two stones are thrown up simultaneously from the edge of a cliff 240 m high with initial speed of 10 m/s and 40 m/s respectively. Which of the following graph best represents the time variation of relative position of the second stone with respect to the first? (Assume stones do not rebound after hitting the ground and neglect air resistance, take g = 10 m/s2) (The figures are schematic and not drawn to scale)   

(a)     (b)      

Page 17: PHYSICS Solution 2.

(c)      (d)      Solution For Ball (1) 

2

1 102

gt

y t  

For Ball (2) 2

2 402

gt

y t  

(y2 – y1) = 30t 

Therefore, straight line till Ball (2) Reaches ground then only ball (1) will travel with equation 2

102

gt

y t  so parabola graph afterwards. 

Hence, the correct option is (2). 27. A solid body of constant heat capacity 1 J/°C is being heated by keeping it in contact with reservoirs in two ways: (i)  Sequentially  keeping  in  contact  with 2  reservoirs  such  that  each  reservoir  supplies  same  amount  of heat. (ii) Sequentially keeping  in contact with 8  reservoirs  such  that each  reservoir  supplies same amount of heat. In  both  the  cases  body  is  brought  from  initial  temperature  100°C  to  final  temperature 200°C.  Entropy change of the body in the two cases respectively is : (1) ln2, ln2 (2) ln2, 2ln2 (3) 2ln2, 8ln2 (4) ln2, 4ln2     Solution Case (I): 

Since,  dT

S CT

 

Therefore, 423 473

373 423

4731 ln

373

dT dTS

T T

 

Case (II): 385.5 398 410.5 423 435.5 448 460.5 473

373 385.5 398 410.5 423 435.5 448 460.5

1dT dT dT dT dT dT dT dT

ST T T T T T T T

473ln

373

 

Hence, NO option is correct.

Page 18: PHYSICS Solution 2.

28. Assuming human pupil to have a radius of 0.25 cm and a comfortable viewing distance of 25 cm, the minimum separation between two objects that human eye can resolve at 500 nm wavelength is: (1) 30 μm (2) 100 μm (3) 300 μm (4) 1 μm Solution

Since 1.22

D

 

9

4

1.22 500 10

25 10 2

 

5524.4 10

12.2 102

 

Minimum separation = (25 × 10−2)θ 

                2 524.425 10 10

2  

               = 30 μm 

Hence, the correct option is (1). 29. Two long current carrying thin wires, both with current I, are held by insulating threads  of  length  L  and  are  in  equilibrium  as  shown  in  the  figure,  with  threads making an angle ‘θ’ with the vertical. If wires have mass λ per unit length then the value of I is:   (g = gravitational acceleration) 

(1)  2sincoso

gL

 

(2) 0

2 tangL

 

(3) 0

tangL

 

(4) 0

sincos

gL

 

Solution At equilibrium, 

  T cos θ = Mg 

  T sin θ = FM 

  tan MF

Mg  

 2( / ) .

tan( )/ 2 2 sin

MF l I

Mg l L g

 

 2.

tan4 sin

I

Lg

 

Page 19: PHYSICS Solution 2.

 0

4 sin tanLgI

 

  2sincos

LgI

 

   Hence, the correct option is (1). 30. On  a  hot  summer  night,  the  refractive  index  of  air  is  smallest  near  the  ground  and  increases  with height  from the ground. When a  light beam is directed horizontally,  the Huygen’s principle  leads us  to conclude that as it travels, the light beam : (1) goes horizontally without any deflection (2) bends downwards (3) bends upwards (4) becomes narrower Solution Since the light beam is parallel to the ground there will not be any change in the refractive index of its 

path. So neither refraction nor total internal reflection will take place. As a result the light beam will go 

horizontally without any deflection. 

Hence, the correct option is (1).  

CHEMISTRY

31. Which of the following is the energy of a possible excited state of hydrogen? (1) –6.8 eV      (2) –3.4 eV (3) +6.8 eV      (4) +13.6 eV  Solution

Energy of hydrogen atom 2

213.6 eVn

ZE

n  

where Z = 1 and n = 2. Substituting, we get 1

13.6 3.4 eV4

E  

Hence, the correct option is (2)  32. In the following sequence of reactions: 

  4 2 2

4

KMnO SOCl H /Pd

BaSOToluene A B C   

the product C is 

Page 20: PHYSICS Solution 2.

(1) C6H5CH3    (2) C6H5CH2OH    (3) C6H5CHO    (4) C6H5COOH  Solution

 Hence, the correct option is (3)  33. Which compound would give 5-keto-2-methyl hexanal upon ozonolysis?

 Solution

 Hence, the correct option is (1)  34. The ionic radii (in Å) of N3, O2 and F are, respectively, (1) 1.36, 1.71 and 1.40    (2) 1.71, 1.40 and 1.36 (3) 1.71, 1.36 and 1.40    (4) 1.36, 1.40 and 1.71  Solution All of these are isoelectronic species, that is, they contain the same number of electrons. As the negative charge increases, ionic radius increases in the order N3 > O2 > F. Hence, the correct option is (2)  35. The color of KMnO4 is due to (1) d–d transition        (2) L  M charge transfer transition (3) –* transition        (4) M  L charge transfer transition  Solution Color of KMnO4 is due to charge transfer from O2 to Mn. Hence, the correct option is (2)

Page 21: PHYSICS Solution 2.

 36. Assertion: Nitrogen and Oxygen are the main components in the atmosphere but these do not react to form oxides of nitrogen. Reason: The reaction between nitrogen and oxygen requires high temperature.  (1) Both assertion and reason are correct, but the reason is not the correct explanation for the assertion (2) The assertion is incorrect, but the reason is correct  (3) Both the assertion and reason are incorrect  (4) Both assertion and reason are correct, and the reason is the correct explanation for the assertion  Solution Here, both assertion and reason are true because nitrogen does not react with oxygen in the atmosphere as it  is  highly  stable  and  requires very high  temperature. Also,  the  reaction  to  form oxides  takes place  at higher temperature. Hence, the correct option is (4)  37. Which of the following compounds is not an antacid? (1) Cimetidine      (2) Phenelzine (3) Ranitidine      (4) Aluminium hydroxide  Solution This is because phenelzine is a tranquilizer, whereas rests all are antacids. Hence, the correct option is (2)  38. In the context of the Hall-Heroult process for the extraction of Al, which of the following statement is false? (1) Al2O3 is mixed with CaF2 which lowers the melting point of the mixture and brings conductivity (2) Al3+ is reduced at the cathode to form Al  (3) Na3AlF6 serves as the electrolyte (4) CO and CO2 are produced in this process  Solution Al2O3 acts as an electrolyte and Na3AlF6 acts as a solvent, rest all the statements are true. Hence, the correct option is (3)  39. Match the catalysts to the correct processes:  Catalyst  Process a. TiCl3  (i) Wacker process b. PdCl2  (ii) Ziegler-Natta polymerization c. CuCl2  (iii) Contact process d. V2O5  (iv) Deacon’s process (1) a(ii), b(i), c(iv), d(iii)    (2) a(ii), b(iii), c(iv), d(i) (3) a(iii), b(i), c(ii), d(iv)    (4) a(iii), b(ii), c(iv), d(i)  Solution TiCl3 used as a catalyst in Zeigler Natta polymerization. PdCl2 used in Wacker’s process. CuCl2 is used in Deacon’s process. V2O5 is a catalyst used in contact process. Hence, the correct option is (1)

Page 22: PHYSICS Solution 2.

 40. In the reaction 

 the product E is 

 Solution

Hence, the correct option is (2) 41. Which polymer is used in the manufacture of paints and lacquers? (1) Glyptal        (2) Polypropene (3) Polyvinyl chloride      (4) Bakelite  Solution Glyptal is used in the manufacture of paints and lacquers. Hence, the correct option is (1).  42. The number of geometric isomers that can exist for square planar [Pt (Cl) (py) (NH3)(NH2OH)]+ is (py = pyridine) (1) 3      (2) 4    (3) 6      (4) 2  Solution Type Mabcd has 3 geometrical isomers. 

Page 23: PHYSICS Solution 2.

 Hence, the correct option is (1)  43. Higher order (>3) reactions are rare due to  (1) Increase in entropy and activation energy as more molecules are involved (2) Shifting of equilibrium towards reactants due to elastic collisions (3) Loss of active species on collision (4) Low probability of simultaneous collision of all the reacting species  Solution Higher order reactions are rare because the probability of collision of more than three species is very rare. Hence, the correct option is (4)  44. Which among the following is the most reactive? (1) Br2      (2) I2      (3) ICl      (4) Cl2  Solution Interhalogen compounds are more reactive than halogens due to low bond dissociation enthalpy. Hence, the correct option is (3)  45. Two faraday of electricity is passed through a solution of CuSO4. The mass of copper deposited at the cathode is (at. mass of Cu = 63.5 amu) (1) 63.5 g    (2) 2 g    (3) 127 g    (4) 0 g  Solution According to Faraday’s law of electrolysis and according to the reaction,  2Cu 2 Cue

2F will deposit 63.5 g of Cu. Hence, the correct option is (1) 46. 3 g of activated charcoal was added to 50 mL of acetic acid solution (0.06 N) in a flask. After an hour it was filtered and the strength of the filtrate was found to be 0.042 N. The amount of acetic acid adsorbed (per gram of charcoal) is (1) 36 mg    (2) 42 mg    (3) 54 mg    (4) 18 mg  Solution Initial mmoles of CH3COOH = 0.06  50 Final mmoles of CH3COOH = 0.042  50  

So, the mass of CH3COOH adsorbed per gram of charcoal = 3 30.06 0.042 50 10 60 1( )

18 mg0

3

 

Hence, the correct option is (4) 47. The synthesis of alkyl fluorides is best accomplished by (1) Sandmeyer’s reaction    (2) Finkelstein reaction (3) Swarts reaction      (4) Free radical fluorination 

Page 24: PHYSICS Solution 2.

Solution Alkyl fluorides are best prepared by Swarts reaction 

R X AgF R F AgX

Hence, the correct option is (3)  48.  The  molecular  formula  of  a  commercial  resin  used  for  exchanging  ions  in  water  softening  is C8H7SO3Na  (mol.  wt.  206).  What  would  be  the  maximum  uptake  of  Ca2+  ions  by  the  resin  when expressed in mole per gram resin? 

(1) 1

206     (2) 

2

309    (3) 

1

412     (2) 

1

103 

Solution According to the chemical reaction, 

2

8 7 3 8 7 3 21/412 mo1/ m l l206  o

(2C H SO Na Ca C H SO   C 2 a) a N

Maximum uptake of Ca2+ ions = 1 1

206 2 412

 

Hence, the correct option is (3)  49. Which of the vitamins given below is water soluble? (1) Vitamin D      (2) Vitamin E (3) Vitamin K      (4) Vitamin C  Solution Vitamins B and C are water soluble, while vitamins A, D, E and K are fat soluble (or water insoluble). Hence, the correct option is (4)  50.  The  intermolecular  interaction  that  is  dependent  on  the  inverse  cube  of  distance  between  the molecules is (1) Ion–dipole interaction    (2) London force (3) Hydrogen bond      (4) Ion–ion interaction  Solution Hydrogen bond is a special case of dipole–dipole interaction, so for stationary polar molecules,  

3

1F

r

Hence, the correct option is (3)  51. The following reaction is performed at 298 K. 

2 22NO(g) O (g) 2NO (g)

The standard free energy of formation of NO(g) is 86.6 kJ/mol at 298 K. What is the standard free energy of formation of NO2(g) at 298 K? (Kp = 1.6  1012) 

(1) 86600 + R(298) ln(1.6  1012)    (2) 12ln(1.6 10 )

86600(298)R

  

(3)  120.5[2 86,600 (298)ln (1.6 10 )]R      (4)  12(298)  ln(1.6  10 ) 86600R   

Solution

Page 25: PHYSICS Solution 2.

2 2

o o o o(NO ) (NO) (O ) 2 [2 ] 2 [2 86,600 0]G G G G x  

Also, ∆Go = RT ln Kp 

12

12

(298)ln(1.6 10 ) 2 2 86,600

0.5[2 86600 (298)ln(1.6 10 ]

R x

x R

Hence, the correct option is (3)  52. Which of the following compounds is not colored yellow? (1) K3[Co(NO2)6]    (2) (NH4)3[As(Mo3O10)4] (3) BaCrO4      (4) Zn2[Fe(CN)6]  Solution Zn2[Fe(CN)6] is white in color as it does not have unpaired electrons. Hence, the correct option is (4)  53. In Carius method of estimation of halogens, 250 mg of an organic compound gave 141 mg of AgBr. The percentage of bromine in the compound is (at mass Ag = 108; Br = 80) (1) 36    (2) 48    (3) 60    (4) 24  Solution

Atomic mass of Br Weight of AgBr 100Percentage of Br

Molecular mass of AgBr Weight of organic substance

80 141 100    24%

188 250

  

Hence, the correct option is (4)  54. Sodium metal crystallizes in a body centred cubic lattice with a unit cell edge of 4.29 Å. The radius of sodium atom is approximately (1) 3.22 Å      (2) 5.72 Å (3) 0.93 Å      (4) 1.86 Å  Solution

For bcc arrangement, 3 1.732 4.29

1.86 4 4

Åa

r

 

Hence, the correct option is (4)  55. Which of the following compounds will exhibit geometrical isomerism? (1) 3-Phenyl-1-butene      (2) 2-Phenyl-1-butene (3) 1,1-Diphenyl-1-propane    (4) 1-Phenyl-2-butene  Solution 1-Phenyl-2-butene 

 Hence, the correct option is (4)  

Page 26: PHYSICS Solution 2.

56.  The  vapour  pressure  of  acetone  at  20°C  is  185  torr.  When  1.2  g  of  a  non-volatile  substance  was dissolved in 100 g of acetone at 20°C, its vapour pressure was 183 torr. The molar mass (g mol1) of the substance is (1) 64    (2) 128    (3) 488    (4) 32  Solution Using the colligative property (relative lowering of vapour pressure) 

2

0 s 2 1

s

2

2

1

185 183 1.2 5864 g mol

183 100

p p w M

p

MM

M w

Hence, the correct option is (1)  57. From the following statements regarding H2O2, choose the incorrect statement. (1) It decomposes on exposure to light (2) It has to be stored in plastic or wax lined glass bottles in dark. (3) It has to be kept away from dust  (4) It can act only as an oxidizing agent  Solution The  oxidation  state  of  oxygen  in  H2O2  is  1  (peroxide).  So,  oxygen  can  increase  and  decrease  its oxidation number which means it can act as a reducing as well as an oxidizing agent. Hence, the correct option is (4)  58. Which one of the following alkaline earth metal sulphates has its hydration enthalpy greater than its lattice enthalpy? (1) BeSO4    (2) BaSO4    (3) SrSO4    (4) CaSO4  Solution BeSO4 is soluble in water as its hydration energy is more than lattice enthalpy. Also, the solubility of sulphates of Group 2 metals in water decreases as we move down the group. Hence, the correct option is (1)  59. The  standard Gibbs  energy change  at  300 K for  the  reaction  2A B C   is  2494.2 J. At  a given 

time, the composition of the reaction mixture is [A] = 1

2, [B] = 2 and [C] = 

1

2. The reaction proceeds in 

the : [R = 8.314 J/K/mol, e = 2.718] (1) Reverse direction because Q > KC    (2) Forward direction because Q < KC (3) Reverse direction because Q < KC    (4) Forward direction because Q > KC  Solution

2 2

[C][B] (1/ 2)(2)4

[A] (1/ 2)Q

Using the equation, 

o ln 2494.2 8.314 300ln 4G G RT Q

we would get a positive quantity. Now,  oClnG RT K . So,  Cln( / )G RT Q K . 

As ∆G is positive, so Q > KC and thus the reaction shifts in the reverse direction. Hence, the correct option is (1)

Page 27: PHYSICS Solution 2.

 60. Which one has the highest boiling point? (1) Ne      (2) Kr    (3) Xe      (4) He  Solution London dispersion forces increases from He to Xe because the molecular mass increases, so the boiling point also increases from He to Xe. Hence, the correct option is (3)   

Mathematics

61. The sum of coefficients of integral powers of x in the binomial expansion of  50

1 2 x  is 

(1)  501(3 )

(2)  501(3 1)

2  

(3)  501(2 1)

2  

(4)  501(3 1)

2  

Solution 50

50 50 50 2

0

(1 2 ) (1) ( 2 )rr

r

x C x

 

5050 /2

0

( 2) ( )r rr

r

C x

 

Therefore, for integer powers of x, r  < 0, 2, 4, 6, …, 50 

So the required sum of coefficients =  50 50 2 50 4 50 500 2 4 50(2) (2) (2)C C C C    (1) 

Since,  50 50 50 50 2 50 4 50 500 2 4 50(1 2) (1 2) 2 (2) (2) (2)C C C C     (2) 

In view of (1) and (2), 

Required sum  501[(3) 1]

2  

Hence, the correct option is (2)

62. Let f(x) be a polynomial of degree four having extreme values at x = 1 and x = 2 If 2x 0

( )lim 1 3,

f x

the f(2) is equal to: 

(1) −4 

(2) 0 

(3) 4 

Page 28: PHYSICS Solution 2.

(4) −8 

Solution

  ( ) ( 1)( 2)( )f x a x x x k  

    3 2( ) [ (3 ) (2 3 ) 2 ]f x a x k x k x k  

   4 3 2(3 ) (2 3 )

( ) 24 3 2

x k x k xf x a kx C

 

   2

2 2

( ) (3 ) (2 3 ) 2

4 3 2

f x x k x k k Ca

x x x

 

 2

2 20 0

( ) (2 3 ) 4 2lim 1 lim 1 3

2x x

f x k x kx Ca

x x

 (given) 

   2

20

[ (2 3 ) 2] 4 2lim 3

2x

a k x kax Ca

x

 

   Ca = 0     (1) 

  and 0

[ (2 3 ) 2](2 ) 4lim 3

4x

a k x ka

x

 

   ka = 0                       (2) 

  and 0

[(2 3 ) 2](2)lim 3

4x

k

 a(2 + 3k) + 2 = 6 

   2a + 3ak = 4   a = 2 ( ka = 0) 

   C = 0 and K = 0 

   4 4

3 2 3 2( ) 2 2 24 2

x xf x x x x x

 f(2) = 8 – 16 + 8 = 0  

Hence, the correct option is (2)  

63. The mean of the data set comprising of 16 observations is 16. If one of the observation valued 16 is 

deleted and three new observations valued 3, 4 and 5 are added to the data, then the mean of the resultant 

data, is 

(1) 16.0 

(2) 15.8 

(3) 14.0 

(4) 16.8 

Solution We have, 

n = 16,  16x

             256xi nx  

Therefore, new mean, 256 16 3 4 5

18x

= 14  

Page 29: PHYSICS Solution 2.

Hence, the correct option is (3)

64. The sum of first 9 terms of the series 

3 3 3 3 3 31 1 2 1 2 3....

1 1 3 1 3 5

 is 

(1) 96 

(2) 142 

(3) 192 

(4) 71 

Solution The given series: 

3 3 3 3 3 31 1 2 1 2 3

1 1 3 1 3 5

…. 

Therefore, 3 3 3 31 2 3

1 3 5 (2 1)n

nt

n

2

2

( 1)

2

n n

n

 

Therefore, 29 10

29

1 2

( 1) 1S

4 4n k

nk

1 (10)(11)(21)1 96

4 6

 

Hence, the correct option is (1)

65. Let O be the vertex and Q be any point on the parabola, x2 = 8y. If the point P divides the line segment 

OQ internally in the ratio 1:3, then the locus of P is 

(1) y2 = x 

(2) y2 = 2x 

(3) x2 = 2y 

(4) x2 = y 

Solution

 

Since P divides OQ internally in the ratio 1:3. 

Page 30: PHYSICS Solution 2.

    ,4

ax  

2

2

2

84 2

aa

y  

    21

2y x  

Hence, the correct option is (3)  

66. Let α and β be the roots of equation x2 – 6x – 2 = 0. If an = an – βn, for n ≥ 1, then the value of 

10 8

9

2

2

a a

a

 is equal to: 

(1) −6 

(2) 3 

(3) −3 

(4) 6 

Solution   α, β are roots of x2 – 6x – 2 = 0        α + β = 6, αβ = −2 

      Now, αn – βn = an 

   10 10 8 8

10 8

9 99

2 ( ) 2( )

2 2( )

a a

a

8 2 8 2

9 9

( 2) ( 2)

2( )

 

 8 8

9 9

(6 ) (6 )

2( )

 [ α2 − 6α – 2 = 0 and β2 − 6β – 2 = 0] 

 9 9

9 9

6( )3

2( )

 

Hence, the correct option is (2) 67. If 12 identical balls are to be placed in 3 identical boxes, then the probability that one of the boxes 

contains exactly 3 balls is 

(1) 10

255

3

 

(2) 12

1220

3

 

(3) 11

122

3

 

(4) 11

55 2

3 3

 

Solution

Choose 3 balls out of 12 in  123C  ways and distribute the remaining 9 balls in two boxes in 29 ways. 

However total number of possible ways = (3)12 

Page 31: PHYSICS Solution 2.

Therefore required probability 12 9

3

12

(2)

(3)

C

119

12

12 11 10 2 55 2

6 3 3 3

 

Hence, the correct option is (4) Note: This option is correct only when the boxes are different and not identical.

68. A complex number z is said to be unimodular if |z| = 1. Suppose z1 and z2 are complex numbers such 

that  1 2

1 2

2

2

z z

z z is unimodular and z2 is not unimodular. Then the point z1 lies on a: 

(1) straight line parallel to y-axis. 

(2) circle of radius 2. 

(3) circle of radius  2.  

(4) straight line parallel to x-axis. 

Solution  

1 2

1 2

21;

2

z z

z z

 [z2] ≠ 1 

 2 2

1 2 1 22 2z z z z   1 2 1 2 1 2 1 2( 2 )( ) (2 )(2 )z z z z z z z z  

    2 21 1 2 2 1 2| | 2 2 4 | |z z z z z z   2 2

1 2 1 2 1 24 2 2 | | | |z z z z z z  

   |z1|2 + 4 |z2|2 = 4|z1|2 |z2|2   |z1|2 (1 − |z2|2) – 4(1 − |z2|2) = 0 

   (|z1|2 – 4)(1  |z2|2) = 0  |z1|2 = 4 or |z2|2 = 1 

  But |z2| ≠ 1   |z1|2 = 4 

   |z1| = 2 

   z1 lies on a circle of radius 2. 

Hence, the correct option is (2)

69. The integral 2 4 3/4

d

( 1)x

x x equals: 

(1) 1

4 4( 1) x c  

(2) 1

4 4( 1) x c  

(3) 

14 4

4

1

xc

(4) 

14 4

4

1

xc

Solution

Page 32: PHYSICS Solution 2.

 2 4 3/4( 1)

dxI

x x

3/4

5

4

11

dx

xx

 

Put x−4 = t 

   5

4dx dt

x

 

3/44(1 )

dtI

t

1/41 (1 )

4 1/4

tC

= −(1+x−4)1/4  + C 

Hence, the correct option is (3)

70. The number of points, having both co-ordinates as integers that lie in the interior of the triangle with 

vertices (0, 0) (0, 41) and (41, 0), is 

(1) 861 

(2) 820 

(3) 780 

(4) 901 

Solution

 

Number of points of desired type = 1 + 2 + 3 + … + 39 40 39

7802

 

Hence, the correct option is (3)  

71. The distance of the point (1, 0, 2) from the point of intersection of the line 2 1 2

3 4 12

x y z and 

the plane x – y + z = 16, is 

(1) 8 

(2)  3 21  

(3) 13 

(4)  2 14  

Solution

  Let 2 1 2

3 4 12

x y z

 

Page 33: PHYSICS Solution 2.

   x = 3λ + 2, y = 4λ – 1, z = 12λ + 2 

If above is the point of intersection, then (3λ + 2) – (4λ – 1) + 12λ + 2 = 16 

Therefore, λ = 1   point of intersection is P ≡ (5, 3, 14) and Q ≡ (1, 0, 2) 

  16 9 144 13PQ  

Hence, the correct option is (3)   72. The equation of the plane containing the line 2x – 5y + z = 3; x + y + 4z = 5, and parallel to the plane,  

x + 3y + 6z = 1, is 

(1) x + 3y + 6z = −7 

(2) x + 3y + 6z = 7 

(3) 2x + 6y + 12z = −13 

(4) 2x + 6y + 12z = 13 

Solution Since plane is parallel to x + 3y + 6z = 1    direction ratios of normal to required plane are <1, 3, 6> 

Also plane contains the line 

  {2x – 5y + z = 3; x + y + 4z = 5}   (1) 

Therefore, the required plane contains the line having direction ratios given by 21 7 7

x y z

 

or <3, 1, −1> 

Also point (4, 1, 0) lies on line (1). 

Therefore, Equation of the required plane will be 

  1(x – 4) + (y – 1)(3) + (z – 0)(6) = 0 or x + 3y + 6z = 7 

Hence, the correct option is (2)

73. The area (in sq. units) of the region described by {(x, y) : y2 ≤ 2x and y ≥ 4x – 1} is 

(1) 5

64 

(2) 15

64 

(3) 9

32 

(4) 7

32 

Solution R = {(x, y); y2 ≤ 2x and y ≥ 4x – 1} 

Page 34: PHYSICS Solution 2.

   

R = shaded area  line parabola( ) ( )B B

A A

y y

y y

x dy x dy  

      1 1 2

1/2 1/2

1( 1)

5 2

yy dy dy

1 12 3

1/2 1/2

1 1 9sq.units

4 2 2 3 32

y yy

 

Hence, the correct option is (3) 74. If m is the A.M. of two distinct real numbers l and n (l, n > 1) and G1, G2 and G3 are three geometric 

means between l and n, then  4 4 41 2 32G G G  equals. 

(1) 1 lm2n 

(2) 4 lmn2 

(3) 4 l2m2n2 

(4) 4 l2mn 

Solution

  ;2

l nm

 (1, n > 1)     (1) 

and l, G1, G2, G3 n are in G.P. 

   1/4

1 ,n

G ll

 

1/2

2 ,n

G ll

 

3/4

3

nG l

l

 

Therefore, 2 3

4 4 4 41 2 3 2 3

2( ) 2( ) ( )

n n nG G G l

l l l

= nl(n + 1)2 = 4m2nl (from (1)) 

Hence, the correct option is (1)

75. Locus of the image of the point (2, 3) in the line (2x – 3y + 4) + k (x – 2y + 3) = 0. k  R, is a : 

(1) straight line parallel to y-axis. 

(2) circle of radius  2 . 

(3) circle of radius  3.  

Page 35: PHYSICS Solution 2.

(4) straight line parallel to x-axis. 

Solution Note that P(1, 2) is the point of intersection of given pair of lines. Thus we are to find the locus of image of point R(2, 3) on the given line. Let Q(x, y) be the image of R. 

   

  Clearly PR = PQ as ∆PRL ~ ∆PQL 

   (x – 1)2 + (y – 2)2 = (z – 1)2 + (3 – 2)2 

   (x – 1)2 + (y – 2)2 =  2( 2)  

  which is a circle of radius  2 . 

Hence, the correct option is (2)  

76. The area (in sq. units) of the quadrilateral formed by the tangents at the end points of the latera recta 

to the ellipse 2 2

1,9 5

x y is : 

(1) 18 

(2) 27

(3) 27 

(4) 27

Solution

Equation of given ellipse is 2 2

19 5

x y  

 a2 = 9, b2 = 5 

Now, b2 = a2 (1 – e2)  5 = 9(1 – e2)   e = 2/3 

One of the end points of the latus recta is P(ae, b2/a) ≡ (2, 5/3) 

Equation of tangent to the ellipse at P is 2 5

19 15

x y  or 2x + 3y = 9 or  1

9/2 3

x y  

 Area of quadrilateral 1 9

4 (3) 272 2

 sq. units 

Hence, the correct option is (3)

Page 36: PHYSICS Solution 2.

77. The number of integers greater than 6,000 that can be formed, using the digits 3, 5, 6, 7 and 8, without 

repetition, is 

(1) 192 

(2) 120 

(3) 72 

(4) 216 

Solution Any no. greater than 6000 but less than 10,000 that can be formed using the digits, 3, 5, 6, 7 and 8, without repetition has its thousand place digit 6, 7 or 8 Therefore, for the first left place, number of choices = 3 

For second left place, number of choices = 4 

For third left place, number of choices = 3 

For place number of choices = 2 

Therefore, number of 4 digit numbers greater than 6000 = 72 

Now if we use all the 5 integers the number obtained is definitely greater than 6000, number of such numbers 

= 5! = 120 

Therefore, total numbers formed = 72 + 120 = 192 

Now if we used all the 5 integers the number obtained is definitely greater than 6000, number of such numbers 

= 5! = 120 

Therefore, total numbers formed = 72 + 120 = 192 

Hence, the correct option is (1)

78. Let A and B be two sets containing four and two elements respectively. Then the number of subjects 

for the set A × B, each having at least three elements is 

(1) 256 

(2) 275 

(3) 510 

(4) 219 

Solution n(A) = 4; n(B) = 2 We are to find number of sets of the form {xi, yi): xi  A, yi  B and i ≥ 3} 

Case (i) when set contains exactly one element: i.e. {(x, y)} 

x1 has 4 choices and y1 has 2 

 8 sets of such type 

Case (ii) When set contains exactly two elements: i.e. {(x1, y1), (x2, y2)} 

No. of such that  82 28C  

Case (iii) Set contains no elements: i.e  < y or   

Therefore, subsets of (A × B) having at least 3 elements = (2)8 – [8 + 28 + 1] = 219 

Hence, the correct option is (4)

Page 37: PHYSICS Solution 2.

79. Let  1 1 1

2

2tan tan tan ,

1

xy x

x where 

1| | .

3x  Then a value of y is 

(1) 3

2

3

1 3

x x

(2) 3

2

3

1 3

x x

(3) 3

2

3

1 3

x x

(4) 3

2

3

1 3

x x

Solution

Since,  1 1 1tan tan tan1

x yx y

xy

 for xy < 1. 

Now 2

2 2

2 2.

1 1

x xx

x x

2

2 2

1 1 22 2

1 1

x

x x

 

Further 1

3x     2 1

03

x   210

3x     22

1 13

x  

 2

1 31

1 2x

   

2

22 3

1 x

 

2

20 2 1

1 x

 

 2

2. (0,1)

1

xx

x

 

  1 1

2

2tan ( ) tan

1

xx

x

21

2

2

21

1tan2

11

x

xx

x

31 1

2

3tan tan ( )

1 3

x xy

x

 (given) 

3

2

3

1 3

x xy

x

 

Hence, the correct option is (4)

80. The integral 4 2

2 2

2

logd

log log(36 12 )

xx

x x x  is equal to: 

(1) 4 

(2) 1 

(3) 6 

(4) 2 

Solution

Page 38: PHYSICS Solution 2.

 4 2

2 2

2

log

log log(36 12 )

x dxI

x x x

 

     4 2

2 2

2

log

log log(6 )

xdx

x x

 

     4

2

log

log log(6 )

xdx

x x

  (1) 

  4

2

log(2 4 )

log(2 4 ) log( )

xI dx

x x

 

  By using property  ( ) ( )b b

a a

f x dx f a b x dx  

   4

2

log(6 )

log(6 ) log

xI

x x

   (2) 

(1) + (2) gives, 

 4

2

2 1 2I dx    I = 1 

Hence, the correct option is (2)  

81. The negation of  ~ (~ )s r s  is equivalent to: 

(1)  ( ~ )s r s  

(2)  ( ~ )s r s  

(3)  s r  

(4)  ~s r  

Solution   Negation of  ~ (~ )s r s  is given by, 

~ [~ (~ )]s r s   ~ (~ )s r s  

      ( ~ )

( ) ( ~ )

s r s

s r s s

 

   ( ) ( );s r C C = contradiction 

         ( )s r    [ p c p ] 

Hence, the correct option is (3) 82. If the angles of elevation of the top of a tower from three collinear points A, B and C, on a line leading 

to the foot of the tower, are 30°, 45° and 60° respectively, then the ratio, AB : BC, is 

(1)  3 : 2  

(2) 1: 3  

(3) 2 : 3 

Page 39: PHYSICS Solution 2.

(4)  3 :1  

Solution

 

  tan 60h

x    x = h cot 60°    (1) 

tan 45h

BC x

   BC = h – h cot 60°   (2) 

and  tan 30h

AB h

   AB = h cot 30° − h   (3) 

 cot 30 1 3 1 3

:11 cot 60 1

13

AB BC

 

Hence, the correct option is (4)

83. 0

(1 cos 2 )(3 cos )lim

tan 4

x

x x

x x is equal to: 

(1) 3 

(2) 2 

(3) 1

(4) 4 

Solution

 0

(1 cos 2 )(3 cos )lim

tan 4x

x x

x x

2

02

(2sin )(3 cos )lim

tan 44

4

x

x x

xx

x

0

1lim(3 cos ) 2

2 xx

 

Hence, the correct option is (2)  

84. Let  , anda b c

be three non-zero vectors such that no two of them are collinear and 

1( ) | b || c | .

3a b c a

 If θ is the angle between vectors  and ,b c

 then a value of sin θ is 

(1) 2

3

 

Page 40: PHYSICS Solution 2.

(2) 2

(3) 2 3

3

 

(4) 2 2

Solution

1 1 1( ) | b || c | ( ) | b || c | ( ) ( ) | b || c |

3 3 3a b c a c a b a c b a c a b a

 

1| b || c | ( ) ( )

3c b a c a b

 

Since  anda b

 are not collinear, 

 1

| b || c | ( ) 03

c b

 and  0c a

 

   

 1 1 8 2 2

cos 0 cos sin3 3 3 3

 

Hence, the correct option is (4)

85. If 

1 2 2

2 1 2

2

A

a b

 is a matrix satisfying the equation AAT = 9I, where I is 3 × 3 identity matrix, then 

the ordered pair (a, b) is equal to: 

(1) (−1, 1) 

(2) (2, 1) 

(3) (−2, −1) 

(4) (2, −1) 

Solution

1 2 2

2 1 2 ; 9

2

TA A A I

a b

 

 

1 2 2 1 2 9 0 0

2 1 2 2 1 2 0 9 0

2 2 2 0 0 9

a

a b b

 

 2 2

9 0 ( 4 2 ) 4 0 0

0 9 (2 2 2 ) 0 9 0

( 4 2 ) (2 2 2 ) ( 4 ) 0 0 9

a b

a b

a b a b a b

 

 a + b = −4; a2 + b2 + 4 = 9; 2a – 2b = −2; 

 a = −2, b = −1   (a, b) ≡ (−2, −1) 

Hence, the correct option is (3)

Page 41: PHYSICS Solution 2.

86. If the function. 1, 0 3

( )2, 3 5

k x xg x

mx x is differentiable, then the value of k + m is : 

(1) 16

(2) 10

(3) 4 

(4) 2 

Solution

1; 0 3( )

2; 3 5

k x xg x

mx x

 

g(3−) = 2k; g(3+) = 3m + 2; g(3) = 2k 

   2k = 3m + 2    (1) 

Also, ; 0 3

( ) 2 1

; 3 5

kx

g x x

m x

 

(3 ) ;4

kg   (3 )g m  

 4

km     k = 4m 

Therefore, from (1), 2

,5

m  8

5k    k + m = 2 

Hence, the correct option is (4)  

87. The set of all values of λ for which the system of linear equations: 

  2x1 – 2x2 + x3 = λx1 

  2x1 – 3x2 + 2x3 = λx2 

  −x1 + 2x2 = λx3 

has a non-trivial solution, 

(1) is a singleton. 

(2) contains two elements. 

(3) contains more than two elements. 

(4) is an empty set. 

Solution   2x1 – 2x2 + x3 = λx1   2x1 – 3x2 + 2x3 = λx2 

  −x1 + 2x2 = λx3 

Page 42: PHYSICS Solution 2.

  has a non-trivial solution if  

2 2 1

2 3 2 0

1 2

 

   (2 – λ) [(3λ + λ2) – 4] + 2(−2λ + 2) + 1(4 – 3 – λ) = 0 

    1, 3  

Hence, the correct option is (2)

88. The normal to the curve, x2 + 2xy – 3y2 = 0 at (1, 1): 

(1) meets the curve again in the second quadrant. 

(2) meets the curve again in the third quadrant. 

(3) meets the curve again in the fourth quadrant. 

(4) does not meet the curve again. 

Solution Given curve is, x2 + 2xy – 3y2 = 0 

    2 2 2 6 0dy dy

x x y ydx dx

 

    (2 6 ) 2( )dy

x y x ydx

 

   ( )

1(3 )

dy x y

dx y x

 at (1, 1) 

    1dx

dy  at (1, 1) 

This means equation of normal to given curve is (y – 1) = −1(x – 1) 

   x + y = 2 

Substitute y = 2 − x in x2 + 2xy – 3y2 = 0 

 x2 + 2x(2 – x) – 3(x – x)2 = 0 

 (x – 1) (x – 3) = 0 

 x = 1 or x = 3 

So it will again intersect the given curve at (3, 3), (3, −1), 1

1,3

 i.e. again meet in the 1st or 4th quadrant. 

Hence, the correct option is (3)

89. The number of common tangents to the circles x2 + y2 – 4x – 6y – 12 = 0 and x2 + y2 + 6x + 18y + 26 = 

0, is 

(1) 2 

(2) 3 

(3) 4 

(4) 1 

Page 43: PHYSICS Solution 2.

Solution C1 : x2 + y2 – 4x – 6y – 12 = 0 C2 : x2 + y2 + 6x + 18y + 26 = 0 

C1(2, 3); r1 = 5 

C2(−3, −9); r2 = 8 

and  2 21 2 1 2(2 3) (3 9) 13C C r r  

The two circles touch each other externally. 

Hence three common tangents can be drawn. 

Hence, the correct option is (2)

90. Let y(x) be the solution of the differential equation   (x  log  x) d

2 log , ( 1).d

y

y x x xx

  Then  y(e)  is 

equal to: 

(1) 0 

(2) 2 

(3) 2e 

(4) e 

Solution

  ( log ) 2 log ;dy

x x y x xdx

 (x ≥ 1) 

   1

2log

dyy

dx x x

 

It is a linear differential equation of 1st order of the form dy

Py Qdx

 

 1

,log

Px x

 Q = 2 

Note: At x = 1, P is not defined, hence this question is conceptually not correct. 

  So, 1

logI.F.dxPdx x xe e

 

                ln logdt

tte e t x

 

  Therefore, solution of given differential equation is given by 

  .(I.F) .(I.F)y Q dx C  

    (log ) 2 log ,y x x dx C  

                      1

2 (log ) .x x x dx Cx

 

                       = 2x log x – 2x + C 

when x = 1, 

Page 44: PHYSICS Solution 2.

 y(log 1) = 2 log 1 – 2 + C 

 0 = −2 + C   C = 2 

Note: Since we need to put x = 1 in order to find the value of constant and at x = 1, P is not defined, so this 

whole question is conceptually incorrect. Although if we still solve it we get, 

y(log x) = 2x log x – 2x + 2 as the general solution. 

 y(e) = 2e – 2e + 2 

 y(e) = 2 

Hence, the correct option is (2)