حل تشریحی سوالات سؤالات امتحان نهایی درس فیزیک (3) دوازدهم خرداد 1401 - امتحان نهایی دوازدهم خرداد 1401 (ریاضی)

در جمله‌های زیر، عبارت درست را از داخل پرانتز انتخاب کرده و در پاسخ‌برگ بنویسید. (1)

الف) تندی متوسط، یک کمیت (نرده‌ای - برداری) و یکای آن متر بر ثانیه است.

ب) برداری که مبدأ محور را در هر لحظه به مکان جسم وصل می‌کند، بردار (جابه‌جایی - مکان) نام دارد.

پ) در حرکت با سرعت ثابت، شیب نمودار مکان-زمان متحرک همواره ثابت (است - نیست).

ت) شتاب متوسط، هم‌جهت با بردار (سرعت - تغییر سرعت) است.

ئنمودار سرعت-زمان متحرکی که در امتداد محور $x$ مطابق شکل است:

الف) متحرک در بازۀ زمانی $10s$ تا $20s$ در جهت محور $x$ حرکت کرده و یا در خلاف آن؟ (0/25)

ب) در چه لحظه‌ای جهت حرکت متحرک تغییر کرده است؟ (0/25)

ب) در کدام بازه‌های زمانی حرکت جسم کندشونده است؟ (0/5)

ت) جابه‌جایی متحرک را در بازه زمانی صفر تا 10 ثانیه پیدا کنید. (0/5)

گلوله‌ای از یک صخره به ارتفاع 180 متر نسبت به زمین، آزادانه سقوط می‌کند.

الف) زمان سقوط آزاد گلوله را به‌دست آورید. $(g=10m/s^2)$ (0/5)

ب) سرعت برخورد گلوله به سطح زمین را پیدا کنید. (0/75)

درستی یا نادرستی جمله‌های زیر را، با علامت‌های (د) یا (ن) مشخص کنید: (1/5)

الف) نیروی کنش و واکنش هموار به دو جسم وارد می‌شوند.

ب) نیروی مقاومت شاره به بزرگی جسم بستگی ندارد.

پ) وزن یک جسم، در سطح سیاره‌های مختلف یکسان است.

ت) هرچه ثابت فنر کمتر باشد، فنر سخت‌تر است.

ث) تکانه یک کمیت برداری است و یکای $SI$ آن، $kgm/s$ است.

ج) دورۀ تناوب افراد واقع بر یک دیسک‌گردان در فاصله‌های متفاوت از مرکزِ دیسک یکسان است.

شخصی به جرم $50kg$ درون آسانسوری ساکن روی یک ترازوی فنری ایستاده است. وقتی آسانسور شتاب روبه پایین $2m/s^2$ دارد، ترازو چه عددی را نشان می‌دهد؟ $(g=10m/s^2)$ (0/75)

مطابق شکل جعبه ساکنی به جرم $100kg$ را با نیروی ثابت افقی می‌کشیم. اگر ضریب اصطکاک ایستایی جعبه و سطح 0/4 باشد، با محاسبه مشخص کنید جعبه ساکن می‌ماند یا شروع به حرکت می‌کند؟ $(g=10m/s^2)$ (1)

خودرویی در یک میدان به شعاع $160m$ با تندی $72km/h$ در حال دور زدن است. شتاب مرکزگرای خودرو را محاسبه کنید. (0/75)

به پرسش‌های زیر پاسخ کوتاه دهید: (1)

الف) در طیف امواج الکترومغناطیس کمترین بسامد مربوط به امواج رادیویی است یا پرتوهای گاما؟

ب) وقتی نوسانگر به نقاط بازگشتی نزدیک می‌شود، انرژی جنبشی آن افزایش می‌یابد یا کاهش؟

پ) اگر در یک محیط، طول آونگ ساده‌ای را کاهش دهیم، دورۀ تناوب آن چه تغییری می‌کند؟

ت) از دو عامل بسامد موج و دمای هوا، کدام‌یک بر تندی صوت در هوا مؤثر است؟

فنری به جرم $0/5kg$ و طول $2m$ را با نیروی $9N$ می‌کشیم.

الف) تندی انتشار موج عرضی در این فنر چند متر بر ثانیه است؟ (0/5)

ب) اگر در فنر موج عرضی ایجاد کنیم، فاصلۀ دو قلۀ متوالی چه نام دارد؟ (0/25)

نمودار مکان-زمان حرکت هماهنگ سادۀ یک نوسانگر به شکل مقابل است:

الف) بسامد زاویه‌ای این نوسانگر را حساب کنید. (1)

ب) در چه مکانی تندی نوسانگر بیشینه است؟ (0/25)

الف) در یک رستوران ساکت شدت صوت ${10}^{-7}W/m^2$ است. تراز شدت صوت چند دسی‌بل است؟ $(I_0={10}^{-12}W/m^2)$ (0/5)

ب) شکل مقابل نشان‌دهندۀ کدام پدیدۀ فیزیکی است؟ (0/25)

هر کدام از موارد ستون اول در جدول زیر، با یک مورد از موارد ستون دوم در ارتباط است. آن‌ها را مشخص کنید. (1)

توجه: یک مورد در ستون دوم اضافه است.

الف) یک جبهۀ موج نوری از هوا وارد آب می‌شود. فاصلۀ جبهه‌های موج افزایش می‌یابد یا کاهش؟ (0/25)

ب) مطابق شکل پرتویی از محیط شفاف (1) به محیط شفاف (2) می‌رود. تندی انتشار پرتو موج شکست چند برابر تندی انتشار پرتو موج فرودی است؟ $(\sin {37}^{\circ }=0/6,\sin {53}^{\circ }=0/8)$ (0/75)

در یک تار پیانو موج ایستاده ایجاد می‌کنیم. اگر طول تار $1/2m$ و تندی انتشار موج عرضی در آن $240m/s$ باشد،

الف) بسامد هماهنگ چهارم آن چند هرتز است؟ (0/75)

ب) شکل موج حاصل در هماهنگ چهارم تار را رسم کنید. (0/5)

الف) یک مورد از نارسایی‌های مدل بور را بنویسید. (0/5)

ب) در اتم هیدروژن با افزایش شماره مدار $(n)$، اختلاف شعاع دو مدار متوالی و اختلاف انرژی آن‌ها چه تغییری می‌کند؟ (0/5)

در یک آزمایش فوتوالکتریک تابع کار فلز برابر $4eV$ است.

الف) طول موج آستانه چند نانومتر است؟ $(hc=1240eV.nm)$ (0/5)

ب) اگر طول موج نور فرودی $200nm$ باشد، $K_{\max }$ برای فوتوالکترون‌ها چند الکترون‌ولت است؟ (0/5)

کوتاه‌ترین طول موج در رشته پفوند $(n^{\prime }=5)$ هیدروژن اتمی، چند نانومتر است؟ $(R=0/01{(nm)}^{-1})$ (0/75)

جاهای خالی را در جمله‌های زیر با کلمه‌های مناسب تکمیل کنید: (1)

الف) هستۀ اتم از نوترون‌ها و پروتون‌ها تشکیل شده است که به‌طور کلی ............ نامیده می‌شوند.

ب) آب معمولی از جمله موادی است که به‌عنوان ............ نوترون‌ها در واکنش شکافت هسته‌ای استفاده می‌شود.

پ) با وارد کردن ............ به داخل راکتور، آهنگ واکنش شکافت، تنظیم می‌شود.

ت) یک نوع واکنش هسته‌ای که منشأ تولید انرژی در ستارگان و از جمله خورشید است ............ نام دارد.

واکنش‌های زیر را کامل کنید (هستۀ دختر را ${}_Z^{A}Y$ بگیرید): (0/5)

الف) ${}_{92}^{238}U\to \cdots \cdots +{}_2^4\alpha$

ب) ${}_{90}^{234}Th\to {}_{91}^{234}Pa+\cdots \cdots$

پس از گذشت 100 روز، تعداد هسته‌های پرتوزای یک نمونه، به $\frac{1}{16}$ تعداد موجود در آغاز کاهش یافته است. نیمه‌عمر این ماده چند روز است؟ (1)