حل تشریحی سوالات سؤالات امتحان نهایی درس فیزیک (3) دوازدهم دی 1401 - امتحان نهایی دوازدهم دی 1401 (تجربی)

نمودار سرعت-زمان متحرکی در شکل زیر نشان داده شده است. درستی یا نادرستی جمله‌های زیر را با کلمات «درست» یا «نادرست» در پاسخ‌نامه مشخص کنید. (0/75)

الف) در بازۀ زمانی $t_2$ تا $t_3$ بردار شتاب در جهت محور $x$ است.

ب) در بازۀ زمانی $t_1$ تا $t_2$ حرکت کندشونده است.

پ) در لحظۀ $t_2$ شتاب صفر است.

سرعت متحرکی در لحظۀ $t=0s$ به‌صورت ${\vec{v}}_0=(10m/s)\vec{i}$ و شتاب ثابت آن $\vec{a}=(-1m/s^2)\vec{i}$ است. در بازۀ زمانی صفر تا $20s$، تندی حرکت آن چگونه تغییر می‌کند. (1)

نمودار مکان-زمان متحرکی که در امتداد محور $x$ با شتاب ثابت در حرکت می‌باشد، به‌صورت سهمی شکل زیر است.

الف) معادلۀ مکان-زمان این متحرم را بنویسید. (1/5)

ب) مسیر حرکت متحرک در امتداد محور $x$ را رسم کنید. (0/25)

چتربازی در هوای آرام و در امتداد قائم چتر خود را باز می‌کند و در ارتفاع 600 متری سطح زمین به تندی حدی خود که $5m/s$ است می‌رسد. چند ثانیه طول می‌کشد تا چترباز به سطح زمین برسد؟ (0/5)

به پرسش‌های زیر پاسخ دهید:

الف) در شکل مقابل، جسم بر روی سطح افقی ساکن است. نیروی اصطکاک جسم با سطح چند نیوتون است؟ (با ذکر دلیل) $(g=10m/s^2)$ (0/5)

ب) شخصی به جرم $60kg$ روی یک ترازوی فنری، داخل آسانسور ایستاده است. اگر ترازو عدد $500N$ را نشان دهد، در این صورت کدام گزینه صحیح است؟ (0/25)

1) حرکت آسانسور کندشونده رو به پایین است.

2) حرکت آسانسور تندشونده رو به بالا است.

3) حرکت آسانسور می‌تواند تندشونده رو به پایین یا کندشونده رو به بالا باشد.

اگر مطابق شکل مکعب چوبی را با تندی $20m/s$ افقی پرتاب کنیم، پس از طی مسافت $40m$ متوقف می‌شود. ضریب اصطکاک جنبشی سطح با جسم چقدر است؟ $(g=10m/s^2)$ (1/5)

مطابق شکل فنر سبکی از سقف آویزان است. اگر فنر را بکشیم تا طول آن $12cm$ شود، نیروی کشسانی فنر $2N$ است و اگر فنر را فشرده کنیم تا طول آن $7cm$ شود نیروی کشسانی فنر $3N$ می‌شود. طول عادی فنر چند سانتی‌متر است؟ (1)

اگر به اندازۀ شعاع کرۀ زمین از سطح زمین دور شویم، شتاب گرانشی چند متر بر مربع ثانیه می‌شود؟ (شتاب گرانشی در سطح زمین را $10m/s^2$ فرض کنید.) (1)

الف) دورۀ تناوب سامانۀ جرم-فنر با جذر ............ به‌طور مستقم متناسب است. (0/25)

ب) اگر ناظر به طرف چشمه صوم حرکت کند، در مقایسه با ناظر ساکن، بسامد صوتی که می‌شنود ............ می‌یابد. (0/25)

پ) موج صوتی در ............ منتشر نمی‌شود. (0/25)

ت) ارتفاع صوت ............ است که گوش انسان درک می‌کند. (0/25)

با طراحی آزمایشی، چگونگی اندازه‌گیری شتاب گرانشی زمین را به کمک یک آونگ ساده شرح دهید. (1)

به پرسش‌های زیر پاسخ دهید.

الف) چرا رنگ‌های نور سفید پس از عبور از منشور از هم جدا می‌شوند؟ (0/5)

ب) یک کاربرد از مکان‌یابی پژواکی را بنویسید. (0/25)

معادلۀ مکان-زمان یک نوسانگر هماهنگ ساده در $SI$ به‌صورت $x=0/2\cos 20\pi t$ است.

الف) در لحظۀ $t=\frac{1}{60}s$ اندازۀ شتاب نوسانگر چند متر بر مربع ثانیه است؟ (0/75)

ب) اگر جرم نوسانگر $20g$ باشد، انرژی مکانیکی آن چند ژول است؟ $(\cos \frac{\pi }{3}=\frac{1}{2},{\pi }^2=10)$ (0/75)

شکل الف مربوط به نقش یک موج مکانیکی در یک محیط در لحظۀ $t_1=0s$ است و در لحظۀ $t_2=0/1s$ برای اولین بار شکل موج به‌صورت شکل ب می‌شود. بیشینۀ تندی هر ذره از محیط انتشار موج در $SI$ چقدر است؟ $(\pi =3)$ (1/25)

الف) در شکل زیر مسیر پرتو نور را رسم کنید و زاویه بازتابش از آینۀ $M_2$ را حساب کنید. (0/5)

ب) در شکل زیر نور از هوا وارد محیط شفاف 2 شده است. اگر تندی نور در هوا $3\times {10}^{8}m/s$ باشد، تندی نور در محیط 2 چقدر است؟ $(\sin {37}^{\circ }=0/6,\sin {53}^{\circ }=0/8)$ (0/75)

به پرسش‌های زیر پاسخ دهید.

الف) در آزمایش فوتوالکتریک برای یک فلز معین، تغییر هر یک از موارد زیر باعث چه تغییری در نتیجۀ آزمایش می‌شود. (0/5)

1) افزایش بسامد نور فرودی در بسامدهای بزرگ‌تر از بسامد آستانه.

2) افزایش شدت نور فرودی در یک بسامد معین، بزرگ‌تر از بسامد آستانه.

ب) دو ویژگی از ویژگی‌های گسیل القایی را بنویسید. (0/5)

پ) تصویر مقابل نوکلئون‌های یک هسته را نشان می‌دهد. کدام‌یک از موارد زیر را می‌توانیم از مشاهدۀ این تصویر نتیجه‌گیری کنیم. (0/25)

1) نیروی هسته‌ای قوی‌تر از نیروی گرانشی است.

2) نیروی هسته‌ای کوتاه‌بُرد است.

ت) معادلۀ واپاشی‌های زیر را کامل کنید. (0/5)

1) ${}_{82}^{211}Pb\to {}_{83}^{211}Bi+\cdots$

2) ${}_{92}^{238}U\to {}_{90}^{234}Th+\cdots$

الکترونی در دومین حالت برانگیختۀ اتم هیدروژن قرار دارد. انرژی الکترون در این حالت چند الکترون‌ولت است؟ $(E_R=13/6eV)$ (0/5)

کوتاه‌ترین طول موج در رشتۀ بالمر $(n^{\prime }=2)$ هیدروژن اتمی را حساب کنید و بنویسید این طول موج در کدام گسترۀ طول موج‌های الکترومغناطیسی قرار دارد. $(R=0/01n{m}^{-1})$ (1)

از یک لامپ که نوری با طول موج $660nm$ گسیل می‌کند، در هر دقیقه $2\times {10}^{21}$ فوتون گسیل می‌شود. توان تابشی مفید لامپ چند وات است؟ (0/75)

($h=6/6\times {10}^{-34}J.s$ و $c=3\times {10}^{8}m/s$)

نمودار تعداد هسته‌های مادر دو مادۀ پرتوزا برحسب زمان مطابق شکل زیر است. با توجه به شکل نیمه‌عمر مادۀ $A$ چند برابر نیمه‌عمر مادۀ $B$ است؟ (1)