حل تشریحی سوالات سؤالات امتحان نهایی درس فیزیک (3) دوازدهم شهریور 1403 - امتحان نهایی شهریور 1403

نمودار سرعت - زمان متحرکی مطابق شکل زیر به‌صورت سینوسی است. درستی یا نادرستی هر یک از عبارت‌های زیر را با نوشتن واژه‌های «درست» یا «نادرست» تعیین کنید. (1)

الف) در لحظۀ $t_1$ شتاب متحرک صفر شده است.

ب) در لحظۀ $t_2$ متحرک به مکان اولیه‌اش برگشته است.

پ) در بازۀ زمانی صفر تا $t_1$، شتاب متحرک در جهت محور $x$ است.

ت) در بازۀ زمانی $t_3$ تا $t_4$، حرکت متحرک تندشونده است.

معادلۀ مکان - زمان دو متحرک در $SI$ به‌صورت $x_A=2t-10$ و $x_B=-4t+8$ است. (1/5)

الف) این دو متحرک با سرعت ثابت حرکت می‌کنند یا شتاب ثابت؟

ب) در چه لحظه‌ای دو متحرک به هم می‌رسند؟

پ) فاصلۀ دو متحرک در مبدأ زمان چند متر است؟

شکل زیر نمودار مکان - زمان متحرکی را نشان می‌دهد که با شتاب ثابت از حال سکون در امتداد محور $x$ شروع به حرکت می‌کند. (1/5)

الف) سرعت متحرک را در لحظۀ $t=5s$ به‌دست آورید.

ب) معادلۀ سرعت - زمان این متحرک را بنویسید.

به پرسش‌های زیر پاسخ دهید. (1)

الف) چرا وقتی در خودروی در حال حرکتی نشسته‌اید، هنگام توقف ناگهانی به جلو پرتاب می‌شوید؟

ب) نقش کیسۀ هوا در کم‌شدن آسیب‌ها در تصادف‌ها را بنویسید.

با استفاده از وسیله‌های زیر، آزمایشی را توضیح دهید که با آن بتوانید ضریب اصطکاک ایستایی بین یک قطعه چوب و سطح را اندازه‌گیری کنید. (1)

وسیله‌های آزمایش: نیروسنج - مکعب چوبی

مطابق شکل زیر فنری با ثابت $100N/m$ به جسمی روی سطح افقی متصل است. اگر جرم جسم $2kg$ و نیروی $\overrightarrow{F}$ افقی باشد، جسم با شتاب ثابت $2m/s^2$ شروع به حرکت می‌کند. (1/5)

الف) اندازۀ نیروی خالص وارد بر جسم چند نیوتون است؟

ب) اگر ضریب اصطکاک جنبشی بین جسم و سطح 0/3 باشد، تغییر طول فنر (نسبت به حالت عادی) چند متر است؟ $(g=10m/s^2)$

شتاب گرانشی در نقطه‌ای که ارتفاع آن از سطح زمین برابر شعاع زمین است، چند متر بر مربع ثانیه می‌شود؟ (شتاب گرانشی در سطح زمین $10m/s^2$ است.) (1)

در هر یک از قسمت‌های زیر، واژۀ درست را از درون پرانتز انتخاب کنید. (1)

الف) دورۀ تناوب یک سامانۀ جرم - فنر با جرم ثابت، مستقل از (ثابت فنر - دامنۀ حرکت) است.

ب) طول‌موج پرتوهای فرابنفش (بیشتر - کمتر) از طول‌موج پرتوهای میکروموج است.

پ) بنابر نظریۀ فیزیک کلاسیک، اگر الکترون به دور هسته بچرخد، طیفی (پیوسته - خطی) گسیل می‌کند و سرانجام روی هسته فرو می‌افتد.

ت) بر اساس مدل (بور - اتم هسته‌ای) به مدارهای مجازی که الکترون در آن‌ها هیچ تابشی نمی‌کند، مدار مانا گفته می‌شود.

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

الف) اگر یک تاب را با بسامدی برابر بسامد طبیعی آن هل دهیم، پدیدۀ ............ رخ می‌دهد.

ب) عموماً تندی صوت در جامدها ............ از تندی صوت در مایع‌ها است.

پ) در واپاشی بتای منفی، عدد اتمی هسته دختر، یک واحد ............ می‌یابد.

ت) انرژی لازم برای جدا کردن نوکلئون‌های هسته، انرژی ............ هسته نامیده می‌شود.

به پرسش‌های زیر پاسخ کوتاه بدهید. (1/25)

الف) دو ویژگی امواج الکترومغناطیسی را بنویسید.

ب) چرا وقتی باریکۀ لیزری را به دیوار کلاس می‌تابانیم، همۀ دانش‌آموزان کلاس نقطۀ رنگی روی دیوار را می‌بینند؟

پ) با حرکت رو به جلوی یک چشمۀ صوت، تجمع جبهه‌های موج در جلوی آن بیشتر می‌شود یا کمتر؟

ت) نمودار جابه‌جایی - مکان یک موج به‌صورت زیر است. فاصلۀ افقی بین دو نقطۀ $A$ و $B$ چند برابر طول‌موج است؟

نمودار مکان - زمان نوسانگری مطابق شکل زیر است: (1/5)

الف) معادلۀ حرکت این نوسانگر را در $SI$ بنویسید.

ب) در لحظه‌ای که اندازۀ شتاب این نوسانگر بیشینه است، نوسانگر در چه فاصله‌ای از نقطۀ تعادل قرار دارد و تندی آن چقدر است؟

انرژی مکانیکی آونگ ساده‌ای $4J$ است. با چشم‌پوشی از اتلاف انرژی اگر در همان مکان، طول آونگ نصف شود، انرژی مکانیکی آن چند ژول خواهد شد؟ (جرم و دامنۀ حرکت در هر دو حالت یکسان است.) (1)

شدت یک صوت ${10}^{-8}W/m^2$ است. اگر تراز شدت این صوت $20dB$ کاهش یابد، شدت آن چند ولت بر مترمربع می‌شود؟ (1)

شکل زیر پرتوی را نشان می‌دهد که از محیط 1 به محیط 2 وارد می‌شود. (1)

الف) اگر تندی موج در محیط 1، برابر $400m/s$ باشد، تندی موج در محیط 2 چند متر بر ثانیه است؟

ب) بسامد موج را در دو محیط مقایسه کنید. $(\sin {37}^{{}^{\circ }}=0/6,\sin {53}^{{}^{\circ }}=0/8)$

به پرسش‌های زیر پاسخ دهید. (0/75)

الف) مطابق شکل زیر نوری به کلاهک یک برق‌نما می‌تابد و ورقه‌های آن به هم نزدیک می‌شوند. اگر بسامد آستانۀ فلزی که کلاهک برق‌نما از آن ساخته شده است برابر $8\times {10}^{14}Hz$ باشد، کدام‌یک از بسامدهای زیر می‌تواند بسامد نور لامپ باشد؟

1) $f_1=6\times {10}^{14}Hz$

2) $f_2=9\times {10}^{14}Hz$

ب) چرا هسته‌ها در واکنش‌های شیمیایی برانگیخته نمی‌شوند؟

با توجه به رشتۀ خط‌های طیف گسیلی هیدروژن اتمی، تعیین کنید هر یک از موارد ستون اول به کدام‌یک از موارد ستون دوم مربوط است؟ (در ستون دوم یک مورد اضافه است.) (0/75)

در اتم هیدروژن انرژی الکترون در مداری $-3/4eV$ است. (1/5)

الف) شعاع مدار الکترون در این حالت چند نانومتر است؟ $(E_R=13/6eV,a_0=0/05nm)$

ب) اگر این الکترون با گسیل فوتونی به حالت پایه جهش کند، انرژی فوتون گسیلی چند الکترون‌ولت می‌شود؟

پس از گذشت 10 روز، تعداد هسته‌های پرتوزای یک نمونه به $\frac{1}{16}$ تعداد موجود در آغاز کاهش یافته است. نیمه‌عمر این ماده چند روز است؟ (0/75)