حل تشریحی سوالات سؤالات امتحان نهایی درس فیزیک (3) دوازدهم خرداد 1400 - امتحان نهایی دوازدهم خرداد 1400 (تجربی)

واژه مناسب برای هر یک از گزاره‌های زیر را انتخاب کنید. (یک واژه اضافه است.) (1)

(مکانیکی - الکترومغناطیسی - آونگ - جرم - بسامد)

الف) تندی انتشار موج در یک ریسمان تحت کشش، به ............ ریسمان بستگی دارد.

ب) توان متوسط در یک موج سینوسی برای همۀ انواع امواج مکانیکی، با مربع دامنه و مربع ............ موج متناسب است.

پ) از اثر متقابل میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی، امواج ............ به‌وجود می‌آیند.

ت) امواج ............ برای انتشار به محیط مادی نیاز دارند.

شکل روبه‌رو نمودار مکان-زمان حرکت یک متحرک که در راستای محور $x$ حرکت می‌کند را نشان می‌دهد. (1/25)

الف) در کدام لحظه متحرک بیشترین فاصله از مبدأ مختصات را دارد؟

ب) جابه‌جایی کل متحرک در جهت محور $x$ است یا خلاف جهت محور $x$؟

پ) جهت حرکت متحرک چند بار تغییر کرده است؟

ت) در کدام بازۀ زمانی متحرک در حال نزدیک شدن به مبدأ است؟

ث) در کدام لحظه متحرک از مبدأ عبور می‌کند؟

متحرکی در مدت زمان $8s$ از مکان ${\vec{d}}_1=(-4m)\vec{i}$ به مکان ${\vec{d}}_2=(4m)\vec{i}$ می‌رسد.

الف) جهت حرکت این متحرک را تعیین کنید. (0/25)

ب) بزرگی سرعت متوسط متحرک در مدت زمان $8s$ چند متر بر ثانیه است؟ (0/75)

پ) مسافت طی شده متحرک چند متر است؟ (0/25)

شکل روبه‌رو نمودار سرعت-زمان حرکت یک متحرک که در راستای محور $x$ حرکت می‌کند را نشان می‌دهد.

الف) بزرگی شتاب متوسط متحرک در بازۀ زمانی $t_1=4s$ تا $t_2=12s$ را به‌دست آورید. (0/75)

ب) اگر این متحرک در لحظۀ $t_0=0s$ در مکان $x_0=2m$ باشد، در لحظۀ $t=2s$ در چند متری مبدأ است؟ (0/75)

همانند شکل روبه‌رو، نیروی $F=20N$ به جعبه‌ای به جرم $5kg$ که روی میز افقی قرار دارد وارد می‌شود.

الف) نیروی عمودی سطح چند نیوتون است؟ (0/75)

ب) واکنش نیروی عمودی سطح در چه جهتی است؟ $(g=10N/kg)$ (0/25)

در شکل روبه‌رو وقتی وزنه $20N$ را به فنری با طول اولیه $12cm$ آویزان می‌کنیم، طول فنر $16cm$ می‌شود. ثابت فنر چند نیوتون بر متر است؟ (1)

الف) در فیلمی علمی-تخیلی، موتور یک کشتی فضایی در حال حرکت، در فضای تهی و خارج از جوّ زمین و دور از هر سیاره و خورشید از کار می‌افتد. آیا ممکن است حرکت کشتی کُند شود و کشتی متوقف شود؟ چرا؟ (0/5)

ب) چتربازی در هوای آرام در حال سقوط است. در چه شرایطی چترباز با تندی حدی به طرف پایین حرکت می‌کند؟ (0/5)

پ) یک مکعب چوبی روی یک میز افقی با نیروی ثابت و افقی $F$ کشیده می‌شود. اگر مکعب روی سطح بلغزد، نیروی اصطکاک بین مکعب چوبی و سطح میز به کدام عامل یا عوامل زیر وابسته است؟ (0/5)

(1) میزان زبری سطح میز

(2) مساحت سطح تماس مکعب با میز

(3) جرم مکعب چوبی

شکل روبه‌رو نیروهای وارد بر توپی به جرم $0/4kg$ را در بالاترین نقطۀ مسیرش نشان می‌دهد. بردار شتاب این توپ را در نقطۀ نشان داده شده برحسب بردارهای یکّه بنویسید. (0/75)

معادلۀ حرکت هماهنگ سادۀ یک نوسانگر در $SI$ به‌صورت $x=(\frac{2}{\pi })\cos 25\pi t$ است.

الف) دورۀ تناوب این نوسانگر چند ثانیه است؟ (0/75)

ب) تندی بیشینه این نوسانگر چند متر بر ثانیه است؟ (0/75)

در آینۀ تخت شکل روبه‌رو، مقدار زاویۀ تابش و زاویۀ بازتایش آینه، چند درجه است؟ (0/5)

تراز شدت صوت یک مخلوط‌کن $80dB$ است. شدت این صوت چقدر است؟ $(I_0={10}^{-12}W/m^2)$ (0/75)

شکل روبه‌رو یک موج سینوسی را در لحظه‌ای از زمان نشان می‌دهد که در جهت محور $x$ در طول ریسمان کشیده شده‌ای، حرکت می‌کند. با توجه به شکل، تعیین کنید هر یک از اجزای (یا نقاط) مشخص شده به طرف بالا می‌روند یا پایین؟ (1)

الف) نقطۀ $a$

ب) نقطۀ $b$

پ) نقطۀ $c$

ت) نقطۀ $d$

شکل روبه‌رو جبهه‌های موج تخت نوری را نشان می‌دهد که به‌طور مایل به مرز دو محیط می‌رسند و سپس شکست پیدا می‌کنند.

الف) با استفاده از قانون شکست عمومی، توضیح دهید تندی انتشار نور در کدام محیط، بیشتر است؟ $({\theta }_1>{\theta }_2)$ (0/75)

ب) ضریب شکست کدام محیط کمتر است؟ (0/25)

پ) با ذکر دلیل، بسامد نور فرودی و نور شکست یافته را مقایسه کنید. (0/5)

تعریف کنید؛

الف) دامنۀ حرکت: (0/5)

ب) نیمه‌عمر: (0/5)

درستی یا نادرستی هر گزاره را با واژه «درست» یا «نادرست» مشخص کنید و در پاسخ‌نامه بنویسید. (1/75)

الف) براساس نتایج تجربی، اگر شدت نور فرودی به سطح فلز به قدر کافی بزرگ باشد پدیده فوتوالکتریک در هر بسامدی رخ می‌دهد.

ب) طیف گسیلی حاصل از گازهای کم‌فشار و رقیق، طیف خطی است.

پ) مدل اتمی تامسون را مدل اتم هسته‌ای یا مدل هسته‌ای اتم می‌نامند.

ت) خواص شیمیایی هر اتم را تعداد نوترون‌های هسته تعیین می‌کند.

ث) در مدل بور، نیروی الکتریکی که یک الکترون بر الکترون دیگر وارد می‌کند به حساب آمده است.

ج) نیروی هسته‌ای کوتاه‌بُرد است و تنها در فاصله‌ای کوچک‌تر از ابعاد هستۀ اتم اثر می‌کند.

چ) به اختلاف جرم هسته اتم با مجموع جرم نوکلئون‌های تشکیل‌دهندۀ اتم، کاستی جرم هسته گفته می‌شود.

بلندترین طول موج طیفی اتم هیدروژن در رشتۀ لیمان $(n^{\prime }=1)$ چند متر است؟ $(R\approx 0/01{(nm)}^{-1})$ (1)

برای ${}_{82}^{208}Pb$ مطلوب است: (0/75)

1) تعداد نوکلئون‌ها

2) تعداد نوترون‌ها

3) تعداد پروتون

یک لامپ با توان $5W$ تابش مرئی با طول موج $550nm$ گسیل می‌کند. در هر ثانیه چه تعداد فوتون از این لامپ گسیل می‌شود؟ (1)

$(hc=2\times {10}^{-25}J.m)$