حل تشریحی سوالات سؤالات امتحان نهایی درس فیزیک (3) دوازدهم شهریور 1402 - امتحان نهایی دوازدهم شهریور 1402 (تجربی)

واژۀ مناسب را از داخل پرانتز انتخاب کنید و در پاسخ‌نامه بنویسید. (1/75)

الف) تندی متوسط، کمیتی (نرده‌ای - برداری) است.

ب) مساحت سطح بین نمودار $a-t$ و محور $t$ در هر بازۀ زمانی، برابر اندازۀ تغییر (مکان - سرعت) در آن بازه است.

پ) بزرگی نیروی گرانشی که دو جسم به یکدیگر وارد می‌کنند با (مربع - جذر) فاصلۀ آن‌ها نسبت وارون دارد.

ت) وقتی چشمۀ صوت به ناظر ساکن نزدیک می‌شود، بسامدی که ناظر دریافت می‌کند (کاهش - افزایش) می‌‌یابد.

ث) صوت یک موج (عرضی - طولی) است.

ج) اثر فوتوالکتریک با استفاده از نظریۀ فیزیک (کلاسیک - جدید) قابل توجیه است.

چ) در پرتوزایی طبیعی، پرتو (گاما - آلفا) بیشترین نفوذ را در ورقۀ سربی دارد.

شکل روبه‌رو نمودار مکان-زمان متحرکی را نشان می‌دهد که در راستای محور $x$ با شتاب ثابت حرکت می‌کند. (1/25)

الف) سرعت اولیه متحرک در جهت محور $x$ است یا خلاف جهت محور $x$؟

ب) در کدام بازۀ زمانی متحرک در حال دور شدن از مبدأ است؟

پ) در چه لحظه‌ای جهت بردار مکان عوض شده است؟

ت) در کدام بازۀ زمانی حرکت متحرک تندشونده است؟

ث) علامت بردار شتاب متحرک مثبت است یا منفی؟

متحرکی با سرعت ثابت بر روی محور $x$ حرکت می‌کند و در لحظۀ $t_1=2s$ در مکان $x_1=3m$ و در لحظۀ $t_2=5s$ در مکان $x_2=-6m$ قرار دارد مکان اولیه و معادلۀ مکان-زمان متحرک را به‌دست آورید. (1/25)

متحرکی با شتاب ثابت $-2m/s^2$ و تندی $10m/s$ در خلاف جهت محور $x$ شروع به حرکت می‌کند.

الف) معادلۀ سرعت-زمان متحرک را بنویسید. (0/5)

ب) نمودار سرعت-زمان متحرک را در $5s$ اول حرکت رسم کنید. (0/5)

سیبی را در نظر بگیرید که به شاخه درختی آویزان است. نیروهای وارد بر سیب را رسم کنید و تعیین کنید واکنش هر یک از این نیرو‌ها به چه اجسامی وارد می‌شود؟ (1)

توپی به جرم $0/75kg$ با سرعت ثابت $10m/s$ به‌طور افقی حرکت می‌‌کند.

الف) تکانۀ توپ را حساب کنید. (0/5)

ب) اگر تکانۀ توپ دو برابر شود، انرژی جنبشی آن چند برابر می‌شود؟ چرا؟ (0/5)

الف) دو عامل مؤثر بر اندازۀ نیروی مقاومت شاره را بنویسید. (0/5)

ب) در شکل روبه‌رو وقتی وزنۀ $60N$ را به فنر آویزان می‌کنیم، طول فنر $16cm$ می‌شود و وقتی وزنۀ $90N$ را به فنر آویزان می‌کنیم، طول فنر $18cm$می‌شود. طول عادی فنر (بدون وزنه) چند سانتی‌متر است؟ (0/75)

در شکل روبه‌رو نیروی $F=50N$ به جسمی به جرم $10kg$ وارد می‌شود. اگر جسم در آستانه حرکت قرار داشته باشد، ضریب اصطکاک ایستایی بین جسم و سطح را محاسبه کنید. $(g=10N/kg)$ (0/75)

درستی یا نادرستی هر یک از گزاره‌های زیر را با واژۀ «درست» یا «نادرست» در پاسخ‌نامه مشخص کنید. (1/75)

الف) با افزایش جابه‌جایی از نقطۀ تعادل، انرژی جنبشی نوسانگر افزایش می‌یابد.

ب) در امواج الکترومغناطیسی، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی بر راستای انتشار موج عمودند.

پ) در نوسان واداشته، یک نیروی خارجی به‌صورت دوره‌ای به نوسانگر وارد می‌شود.

ت) دستگاه شنوایی انسان به بسامدهای متفاوت، حساسیت یکسان نشان می‌دهد.

ث) وقتی نور به سطح صیقلی و هموار برخورد کند، بازتاب پخشنده رخ می‌دهد.

ج) در پدیدۀ شکست، همواره پرتوهای موج، عمود بر جبهه‌های موج هستند.

چ) ضریب شکست شیشه برای طول موج‌های کوتاه‌تر، کمتر است.

طنابی به جرم $0/4kg$ و طول $4m$ با نیروی $10N$ کشیده می‌شود. تندی انتشار موج عرضی در این طناب چقدر است؟ (0/75)

با استفاده از یک آونگ ساده و زمان‌سنج، چگونه می‌توان شتاب گرانشی در مکانی خاص را اندازه گرفت؟ (1)

در یک سامانه جرم-فنر، فنر را به اندازۀ $0/1m$ می‌کشیم و سپس رها می‌کنیم. اگر نوسانگر برای اولین بار در لحظۀ $t=0/25s$ از نقطۀ تعادل عبور کند، معادلۀ حرکت آن را بنویسید. (0/75)

چشمۀ موجی با بسامد $20Hz$ در یک محیط که تندی انتشار موج در آن $200cm/s$ است، نوسان‌های عرضی ایجاد می‌کند. فاصلۀ یک قله و یک درّه متوالی چند سانتی‌متر است؟ (0/75)

یک دستگاه صوتی، صدایی با تراز شدت صوت ${\beta }_1=70dB$ و دستگاه صوتی دیگر، صدایی با تراز شدت صوت ${\beta }_2=100dB$ ایجاد می‌کند. شدت صوت $I_2$ چند برابر شدت صوت $I_1$ است؟ (0/75)

مفاهیم فیزیکی زیر را تعریف کنید.

الف) مکان‌یابی پژواکی (0/5)

ب) نیمه‌ عمر (0/5)

توان باریکه نور خروجی یک لیزر $0/01W$ است. اگر بسامد نور خروجی $5\times {10}^{14}Hz$ باشد، شمار فوتون‌هایی که در مدت $66s$ از این لیزر گسیل می‌شود چقدر است؟ $(h=6/6\times {10}^{-34}J.s)$ (1)

الف) چرا هسته‌ها در واکنش‌های شیمیایی برانگیخته نمی‌شوند؟ (0/5)

ب) دو مورد ناتوانی مدل اتم هسته‌ای رادرفورد را در تبیین پایداری اتم بنویسید. (0/5)

پ) در یک هسته پرتوزا پس از هر واپاشی آلفا، عدد جرمی و عدد اتمی هسته دختر چه تغییری می‌کنند؟ (0/5)

الکترون اتم هیدروژن، گذاری همانند شکل روبه‌رو انجام می‌دهد.

الف) در این گذار فوتون جذب می‌شود یا گسیل؟ (0/25)

ب) طول موج این فوتون در چه ناحیه‌ای از امواج الکترومغناطیسی قرار دارد؟ (0/25)

پ) انرژی فوتون جذب یا گسیل شده، چند الکترون‌ولت است؟ $(E_R=13/6eV)$ (1)