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

در  جمله‌های زیر، عبارت درست را از داخل پرانتز انتخاب کنید. (1)

الف) شیب خطی که نمودار سرعت - زمان را در دو لحظه قطع می‌کند، برابر (سرعت - شتاب) متوسط بین آن دو لحظه است.

ب) اگر در حرکت بر خط راست بین دو لحظۀ $t_1$ و $t_2$ جهت سرعت یک‌بار تغییر کند، در این صورت در همان بازۀ زمانی اندازۀ سرعت متوسط از تندی متوسط (کمتر، بیشتر) است.

پ) در حرکت بر روی خط راست، اگر شتاب و سرعت هم‌جهت باشند، حرکت (تندشونده - کندشونده) است.

ت) سقوط آزاد اجسام در نزدیکی سطح زمین، یکی از نمونه‌های حرکت با شتاب (ثابت - متغیر) است.

نمودار سرعت - زمان متحرکی که بر روی محور $x$ حرکت می‌کند مطابق شکل است:

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

ب) در بازۀ زمانی $20s$ تا $40s$ حرکت متحرک با سرعت ثابت است یا با شتاب ثابت؟ (0/25)

پ) در بازۀ زمانی $20s$ تا $40s$ متحرک در جهت محور $x$ حرکت کرده است یا در خلاف آن؟ (0/25)

ت) اندازۀ جابه‌جایی در بازۀ زمانی $40s$ تا $60s$ چند متر است؟ (0/5)

معادلۀ حرکت جسمی در دستگاه $SI$ به‌صورت $x=2t^2+6t-18$ است.

الف) شتاب متحرک و سرعت اولیه چه قدر است؟ (0/75)

ب) سرعت متوسط متحرک در بازۀ $t_1=0s$ تا $t_2=2s$ چه قدر است؟ (0/75)

درست یا نادرست بودن جمله‌های زیر را مشخص کنید. (1)

الف) نگه‌داشتن یک قلم در دست بدون نیروی اصطکاک ممکن نیست.

ب) ثابت فنر به شکل آن بستگی ندارد.

پ) با افزایش تندی جسم، بزرگی تکانۀ آن بیشتر می‌شود.

ت) اگر فاصلۀ ماهواره از مرکز زمین نصف شود، نیروی گرانشی وارد بر ماهواره دو برابر می‌شود.

به سؤالات زیر پاسخ دهید.

الف) چتربازی در هوای آرام و در امتداد قائم در حال سقوط است. واکنش هر یک از نیروهای وارد بر آن به چه جسمی وارد می‌شود. (0/5)

ب) نیروی مرکزگرا برای الکترونی که به دور هسته می‌چرخد، الکتریکی است یا گرانشی؟ (0/25)

پ) چرا حرکت سریع مقوا در شکل زیر، سبب افتادن سکه در لیوان می‌شود؟ (0/5)

ت) با ذکر دلیل، نقش کیسۀ هوا در کم شدن آسیب در تصادفات را بنویسید. (0/5)

مطابق شکل، جسمی به جرم $40kg$ بر روی سطحی افقی با نیروی افقی $F=200N$ با سرعت ثابت کشیده می‌شود. ضریب اصطکاک جنبشی بین جسم و سطح را به دست آورید. $(g=10N/kg)$ (1/25)

نمودار جابه‌جایی - زمان دو موج صوتی $A$ و $B$ که در یک محیط منتشر شده‌اند، به‌صورت زیر است. کمیت‌های زیر را برای این دو موج مقایسه کنید؟ (0/75)

الف) دامنه

ب) طول‌موج

پ) بسامد

با توجه به مفاهیم حرکت نوسانی و موج، هر کدام از موارد ستون $A$، با یک مورد از ستون $B$ ارتباط دارد. آن‌ها را مشخص کنید. (در ستون $B$ دو مورد اضافی است) (0/75)

طول‌موج نور بنفش در هوا حدود $4\times {10}^{-7}m$ است. بسامد این نور چند هرتز است؟ (0/5)

(تندی نور در هوا را $3\times {10}^{8}m/s$ در نظر بگیرید)

رابطۀ مکان - زمان یک نوسانگر ساده در SI به‌صورت $x=0/03\cos (10\pi t)$ است: $(\pi =3)$

الف) دورۀ تناوب حرکت چند ثانیه است؟ (0/5)

ب) بیشینۀ تندی نوسانگر چند متر بر ثانیه است؟ (0/5)

الف) مطابق شکل زیر، شدت صوت دریافتی کدام شنونده بیشتر است؟ (0/25)

ب) در یک کارگاه ماشین‌آلات، شدت صوت ${10}^{-2}W/m^2$ است. تراز شدت آن چند دسی‌بل است؟ $(I_0={10}^{-12}W/m^2)$ (0/5)

به سؤالات زیر پاسخ کوتاه دهید:

الف) برای دریافت امواج رادیویی توسط آنتن‌های بشقابی، از چه سازوکار فیزیکی استفاده می‌شود؟ (0/25)

ب) در کدام پدیده، موج هنگام عبور از یک شکاف با پهنایی از مرتبۀ طول‌موج، به اطراف گسترده می‌شود؟ (0/25)

پ) در کدام نوع از تداخل امواج، تپ‌ها هنگام هم‌پوشانی، تپ بزرگ‌تری ایجاد می‌کنند؟ (0/25)

مطابق شکل، پرتو نور تک‌رنگی از هوا وارد شیشه به ضریب شکست 1/5 می‌شود:

الف) کدام‌یک پرتوهای $A$ تا $D$، می‌تواند مسیر داخل شیشه را به‌درستی نشان دهد؟ (0/25)

ب) اگر زاویه‌ای که پرتو نور تک‌رنگ با سطح شیشه می‌سازد 50 درجه باشد، زاویۀ بازتاب چه قدر است؟ (0/5)

پ) تندی انتشار نور در شیشه چند متر بر ثانیه است؟ (تندی نور در هوا را $3\times {10}^{8}m/s$ در نظر بگیرید) (0/5)

در طنابی با دو انتهای ثابت، موج ایستاده‌ای با 5 گره تشکیل شده است. اگر طول‌موج 20 سانتی‌متر و سرعت انتشار موج در طناب $300m/s$ باشد:

الف) وضعیت نوسانی طناب را رسم کنید؟ (0/25)

ب) طول طناب چند سانتی‌متر است؟ (0/5)

پ) بسامد اصلی این طناب چند هرتز است؟ (0/5)

با توجه به مفاهیم فیزیک اتمی، به سؤالات زیر پاسخ دهید:

الف) شکل زیر، گذار الکترون در ترازهای انرژی اتم هیدروژن را نشان می‌دهد. این اتم در حال تابش است یا جذب؟ (0/25)

ب) طیف حاصل از رشتۀ داغ یک لامپ روشن پیوسته است یا خطی؟ (0/25)

پ) فوتون‌های لیزری حاصل گسیل خودبه‌خودی است یا القایی؟ (0/25)

ت) یک مورد ناسازگاری الگوی اتمی رادرفورد را بنویسید؟ (0/25)

طول‌موج آستانه برای اثر فوتوالکتریک در یک فلز معین برابر $248nm$ است. تابع کار این فلز بر حسب الکترون‌ولت چه قدر است؟ (0/5)

$(hc=1240eV.nm)$

در طیف گسیلی اتم هیدروژن، به پرسش‌های زیر پاسخ دهید:

الف) گسیل نور قرمز، مربوط به کدام رشته از طیف اتم هیدروژن است؟ (0/25)

ب) اگر الکترون از مدار مانای $n=1$ به مدار مانای $n=3$ گذار کند، شعاع مدار چند برابر می‌گردد؟ (0/25)

پ) کوتاه‌ترین طول‌موج رشته لیمان $(n^{\prime }=1)$ را محاسبه کنید. $(R=0/01n{m}^{-1})$ (0/75)

جاهای خالی را با کلمه‌های مناسب کامل کنید. (1)

الف) نیروی هسته‌ای ............ است و مستقل از نوع بار الکتریکی می‌باشد.

ب) ایزوتوپ‌ها دارای خواص هسته‌ای ............ هستند.

پ) به فرآیند افزایش درصد یا غلظت اورانیوم 235 در یک نمونه ............ گفته می‌شود.

ت) در فرآیند ............ دو هستۀ سبک با هم ترکیب می‌شوند و هستۀ سنگین‌تری به وجود می‌آورند.

واکنش‌های هسته‌ای زیر را کامل کنید: (0/5)

الف) ${}_{91}^{231}Pa\to \cdot \cdot \cdot +{}_{89}^{227}Ac$

ب) ${}_{11}^{24}X\to {}_{-1}^0\beta +{}_{12}^{\cdot \cdot \cdot }Y$

نمودار واپاشی ایزوتوپ ${}_{53}^{131}I$ به‌صورت زیر است:

الف) نیمه‌عمر این عنصر چند روز است؟ (0/25)

ب) پس از چند روز $\frac{63}{64}$ هسته‌های اولیه واپاشیده می‌شود؟ (0/75)