حل تشریحی سوالات سؤالات امتحان نهایی درس فیزیک (2) یازدهم خرداد 1403 - امتحان نهایی خرداد 1403

در هر یک از موارد زیر عبارت صحیح را از داخل پرانتز انتخاب کنید. (0/75)

الف) جمله «مجموع جبری همۀ بارهای الکتریکی در یک دستگاه منزوی ثابت است»، بیانگر اصل (پایستگی - کوانتیده بودن) بار است.

ب) بار اضافی داده شده به رسانا در سطح (خارجی - داخلی) آن توزیع می‌شود.

پ) با دور شدن از بار نقطه‌ای اندازه میدان الکتریکی (افزایش - کاهش) می‌یابد.

آزمایشی طراحی کنید که با استفاده از آن بتوان طرح خطوط میدان الکتریکی اطراف دو بار نقطه‌ای هم‌اندازه و ناهمنام را مشاهده نمود. (1)

الکترونی را مطابق شکل زیر از نقطۀ $A$ به $B$ و سپس به نقطۀ $C$ منتقل می‌کنیم. به جای حروف الفبا در خانه‌های جدول کلمات (افزایش - کاهش - ثابت) بنویسید. (1)

دو ذرۀ باردار $q_1=40nC$ و $q_2=-30nC$ روی محیط دایره‌ای به شعاع $3cm$ قرار دارند. نیروی خالص وارد بر بار $q_3=20nC$ را که در مرکز دایره واقع است، رسم کنید و آن را بر حسب بردارهای یکۀ $(\vec{i},\vec{j})$ بنویسید. $(k=9\times {10}^{9}N.m^2/C^2)$ (1/75)

الف) در میدان الکتریکی یکنواخت $E=6\times {10}^{3}N/C$ ذرۀ بارداری به جرم $2\times {10}^{-15}kg$ و بار $q=3nC$ را مطابق شکل زیر از نقطه $A$ بدون تندی اولیه رها می‌کنیم. تندی ذره به هنگام رسیدن به نقطۀ $B$ به فاصلۀ 20 سانتی‌متر از نقطۀ $A$، چند متر بر ثانیه است؟ (از وزن ذره و مقاومت هوا چشم‌پوشی شود) (1/25)

ب) درحالی‌که صفحات رسانا به باتری متصل‌اند آن‌ها را کمی از هم دور می‌کنیم، اختلاف پتانسیل بین نقاط $A$ و $B$ چگونه تغییر می‌کند؟ (کاهش - افزایش - ثابت) (0/25)

خازن تختی که بین صفحات آن هواست، توسط یک باتری باردار شده است. آن را از باتری جدا می‌کنیم هر یک از تغییرات زیر چه تأثیری بر انرژی ذخیره شده در خازن ایجاد می‌کند؟ (0/5)

الف) قرار دادن دی‌الکتریک بین صفحات خازن

ب) کاهش مساحت صفحات خازن

با توجه به اعداد روی خازن در شکل زیر: (0/75)

الف) حداکثر انرژی‌ای که می‌توان در این خازن ذخیره نمود، چند ژول است؟

ب) اگر این خازن را به اختلاف پتانسیل بیشتر از 400 ولت متصل کنیم چه اتفاقی رخ می‌دهد؟

درست یا نادرست بودن هر یک از موارد زیر را مشخص نمایید. (0/75)

الف) سرعت سوق الکترون‌های آزاد درون رسانا هم‌جهت با میدان الکتریکی است.

ب) مقاومت ویژۀ ابررساناها در دمای پایین به صفر می‌رسد.

پ) اختلاف پتانسیل پایانه‌های یک منبع آرمانی برابر با نیروی محرکه الکتریکی آن است.

مداری طراحی کنید و توضیح دهید چگونه می‌توان مقاومت داخلی یک باتری را به‌دست آورد. (1)

دو سیم رسانای هم‌جنس مطابق شکل زیر به یک باتری متصل‌اند طول سیم $C$ 2 برابر طول سیم $D$ و شعاع مقطع آن نصف شعاع مقطع سیم $D$ است. جریان عبوری از آمپرسنج (2) چند برابر جریان عبوری از آمپرسنج (1) است؟ (آمپرسنج‌ها آرمانی هستند.) (0/75)

روی یک کتری برقی دو عدد $220V$ و $2/2kw$ نوشته شده است. آن را به اختلاف پتانسیل $220V$ متصل می‌کنیم. (1)

الف) مقاومت الکتریکی این کتری چند اهم است؟

ب) اگر قیمت هر کیلووات ساعت برق مصرفی 100 تومان باشد بهای برق مصرفی این کتری در مدت 1/5 ساعت چقدر است؟

در شکل زیر، چه جریانی از لامپ‌های 6 اهمی و 12 اهمی می‌گذرد؟ (1/5)

هر یک از عبارت‌های ستون سمت راست به کدام‌یک از عبارت‌های ستون سمت چپ مرتبط است؟ (1)

خطوط میدان مغناطیسی مطابق شکل زیر رسم شده است. بردار میدان مغناطیسی را در نقاط $a$ و $b$ رسم کنید. (0/5)

دو سیم حامل جریان‌های مساوی مطابق شکل زیر بر محورهای مختصات منطبق‌اند. جهت میدان مغناطیسی خالص را در نقطه $A$ تعیین کنید. (0/75)

در شکل (1) آهنربا از درون حلقه عبور کرده و به توپ ساکنی برخورد می‌کند. در شکل (2) آهنربا بدون حضور حلقه به توپ برخورد می‌کند توضیح دهید در کدام شکل تندی حرکت توپ بیشتر است؟ (0/5)

مداری شامل یک القاگر آرمانی در شکل زیر داده شده است. اگر مقاومت رئوستا را کاهش دهیم هر یک از کمیت‌های زیر چگونه تغییر می‌کند؟ (0/5)

الف) ضریب القاوری

ب) انرژی ذخیره شده در القاگر

الف) یک آهنربای میله‌ای مطابق شکل زیر بالای سیم‌لوله‌ای آویزان است. با ذکر دلیل تعیین کنید کدام باتری را در مدار قرار دهیم تا پس از بستن کلید $K$ قطب $N$ آهنربا جذب سیم‌لوله شود؟ (0/5)

ب) ذره‌ای با بار الکتریکی $4\mu C$ با تندی $3\times {10}^{4}m/s$ تحت زاویه 30 درجه نسبت به محور سیم‌لوله‌ای به طول $0/2m$، و تعداد 500 حلقه و حامل جریان $2A$ وارد سیم‌لوله می‌شود، اندازه نیروی مغناطیسی وارد بر ذره چند نیوتن است؟ $(\sin 30=\frac{1}{2},{\mu }_0=12\times {10}^{-7}T.m/A)$ (1)

سیمی به طول $0/8m$ و جرم $24g$ حامل جریان $6A$ که جهت آن از غرب به شرق است درون میدان مغناطیسی یکنواختی قرار دارد. اندازه و جهت میدان مغناطیسی را طوری تعیین کنید که سیم به حالت معلق بماند. $(g=10m/s^2)$ (0/75)

پیچه‌ای با مقاومت الکتریکی $50\Omega$ شامل 100 دور سیم رسانا که مساحت هر حلقه آن $25c{m}^2$ است به‌طور عمود بر یک میدان مغناطیسی یکنواختی قرار دارد. میدان مغناطیسی با چه آهنگی تغییر کند، تا جریان $2mA$ در آن القا شود؟ (1)

الف) در شکل (1) پیچه در یک میدان مغناطیسی درون‌سو قرار دارد. آن را از دو طرف می‌کشیم، جریان القایی در پیچه ساعتگرد است یا پادساعتگرد؟ (0/25)

ب) در شکل (2) با توجه به جهت جریان القایی در حلقه تعیین کنید حلقه در حال نزدیک شدن به سیم است، یا دور شدن از آن؟ (0/25)

نمودار جریان متناوب سینوسی ایجاد شده در یک پیچه بر حسب زمان مطابق شکل زیر است. معادله جریان را بر حسب زمان بنویسید. (0/75)