حل تشریحی سوالات فیزیک 3 - آزمون امتحان نهایی 1403

درستی یا نادرستی جمله‌های زیر را با کلمه‌های «درست» و «نادرست» در پاسخبرگ مشخص کنید.

الف) برداری که مبدا محور را به مکان جسم در هر لحظه وصل می‌کند، بردار جابه‌جایی جسم در آن لحظه نام دارد.

ب) در حرکت با شتاب ثابت، سرعت متوسط متحرک در هر بازه‌ی زمانی دلخواه، برابر سرعت لحظه‌ای آن است.

ج) شتاب متوسط، کمیتی برداری و هم‌جهت با بردار تغییر سرعت است.

د) مساحت سطح بین نمودار مکان - زمان و محور زمان در هر بازه‌ی زمانی، برابر اندازه‌ی جابه‌جایی در آن بازه است.

آیا در حرکت با سرعت ثابت، اندازه‌ی جابه‌جایی متحرک همواره با مسافت پیموده شده، برابر است؟ چرا؟

شکل روبه‌رو نمودار مکان - زمان متحرکی را نشان می‌دهد که در امتداد محور X با شتابت ثابت در حرکت است.

الف) در کدام بازه‌ی زمانی، متحرک در خلاف جهت محور X حرکت می‌کند؟

ب) در کدام لحظه، متحرک تغییر جهت داده است؟

ج) در کدام لحظه، متحرک بیشترین سرعت لحظه‌ای را دارد؟

شکل زیر، نمودار شتاب - زمان یک متحرک را که در امتداد محور x از حال سکون شروع به حرکت می‌کند، نشان می‌دهد.

الف) با انجام محاسبات لازم، نمودار سرعت - زمان آن را در بازه‌ی زمانی صفر تا 16s رسم کنید. (1/25)

ب) مسافت پیموده شده در بازه‌ی زمانی 6s تا 16s چند متر است؟ (0/5)

کلمه‌ی درست را از داخل پرانتز انتخاب کنید و به پاسخبرگ منتقل کنید.

الف) وزن یک جسم در مکان‌های مختلف (ثابت - متغیر) است.

ب) یا دو برابر کردن اندازه‌ی تکانه‌ی یک جسم، انرژی جنبشی آن (دو - چهار) برابر می‌شود.

ج) در نمودار نیروی کشسانی فنر بر حسب تغییر طول، هرچه ثابت فنر بیشتر باشد، شیب نمودار (بیشتر - کمتر) است.

د) نیروی گرانشی میان دو ذرهف با حاصل‌ضرب جرم آن‌ها نسبت (مستقیم - وارون) دارد.

هـ) شخصی درون آسانسوری روی یک ترازوی فنری ایستاده است. اگر آسانسور تند شونده به طرف پایین حرکت کند، ترازو عددی (کوچک‌تر - بزرگ‌تر) از وزن شخص را نشان می‌دهد.

الف) لختی را تعریف کنید. (0/5)

ب) شخصی در حال هل دادن جعبه‌ای سنگین روی سطح افقی است و این جعبه در جهت این نیرو حرکت می‌کند. با توجه به آن‌که نیرویی که شخص به جعبه وارد می‌کند با نیرویی که جعبه به شخص وارد می‌کند هم‌اندازه استف توضیح دهید چگونه جعبه حرکت می‌کند؟ (0/5)

مطابق شکل روبه‌رو جسمی به جرم 80kg روی سطح افقی در حال حرکت است.

اگر شتاب جعبه در این حالت S2m​1/5 باشد، ضریب اصطکاک جنبشی بین سطح و جعبه را به‌دست آورید. (kgN​g=10)

دو گوی هم اندازه را که جرم یکی سه برابر دیگری است ($m_1$3=$m_2$) از بالای برخی به ارتفاع h به‌طور همزمان رها می‌کنیم. با فرض این‌که نیروی مقاومت هوا در طی حرکت دو گوی، ثابت و یکسان باشد با نوشتن روابط لازم، شتاب حرکت گوی‌ها را با هم مقایسه کنید.

جاهای خالی را با کلمات مناسب داده شده پر کنید. (یک کلمه اضافی است.)

افزایش - کاهش - مکان یابی پژواکی - لیتوتریپسی

الف) در حرکت هماهنگ ساده، وقتی نوسانگر به طرف نقطه‌ی تعادل حرکت می‌کند، انرژی پتانسیل آن ............ می‌یابد.

ب) برای اندازه‌گیری تندی شارش خون، از .............. همراه با اثر دوپلر استفاده می‌شود.

ج) با کاهش دما و افزایش چگالی هوا، ضریب شکست هوا ............ می‌یابد.

آزمایشی را توضیح دهید که نشان دهد آیا صوت در خلا منتشر می‌شود؟

وسایل آزمایش: گوشی تلفن همراه، محفظه‌ی تخلیه‌ی هوای شیشه‌ای، پمپ تخلیه‌ی هوا.

در شکل روبه‌رو، زاویه‌ی بین دو آینه چند درجه باشد تا پرتوهای تابش و بازتابیده از آینه $M_2$​ بر هم منطبق گردد.

مطابق شکل روبه‌رو، چند آونگ را از سیمی آویخته‌ایم.

با به نوسان در آوردن آونگ X:

الف) آیا همه‌ی آونگ‌ها شروع به نوسان می‌کنند؟ (0/25)

ب) در کدام آونگ پدیده‌ی تشدید اتفاق می‌افتد؟ (0/25)

معادله‌ی نوسانی یک نوسانگر در SI به‌صورت x=0/05cos100πt است.

الف) بسامد زاویه‌ای آن چند رادیان بر ثانیه است؟ (0/25)

ب) اندازه‌ی شتاب نوسانگر را در لحظه‌ی $t=\frac{1}{400}s$ را به دست آورید. (1) ($\cos \frac{\pi }{4}=\frac{\sqrt{2}}{2},{\pi }^2=10$)

شنونده‌ای از فاصله‌ی 640 متری یک چشمه‌ی صوت به فاصله‌ی 160 متری آن می‌رود. تراز شدت صوتی که می‌شنود چند دسی‌بل افزایش می‌یابد؟ (log2=0/3)

فنری به جرم 0/6kg و طول 4m را با نیروی 1/2N می‌کشیم. اگر موج طولی ایجاد شده با بسامد 2/8Hz رد طول فنر منتشر شود طول موج آن را به‌دست آورید. (1/4 = $\sqrt{2}$ )

الف) مطابق شکل روبه‌رو، پرتو نوری تحت زاویه‌ی 530 به مرز آب و هوا برخورد کرده است. اگر زاویه‌ی شکست 530 باشد، ضریب شکست آب را به‌دست آورید. (sin37=0/6 , sin53=0/8) (0/5)

ب) نمودار انرژی پتانسیل بر حسب مکان در سامانه‌ی جرم - فنری که به آن وزنه‌ای به جرم 200 گرم وصل شده است، مطابق شکل روبه‌رو می‌باشد. بیشینه‌ی سرعت نوسانگر را به‌دست آورید. (0/5)

در جدول زیر برای هر گزاره از ستون (1) گزینه‌ی مناسب از ستون (2) را انتخاب کرده و در پاسخبرگ بنویسید. (در ستون (2) یک مورد اضافه است.)

الف) دو نارسایی مدل بور را بنویسید. (0/5)

ب) فوتون متعلق به کوتاه‌ترین طول موج در رشته‌ی براکت $n^{\prime }=4$ هیدروژن اتمی چند الکترون ولت انرژی دارد؟ (1/25)

(${\left(nm\right)}^{-1}$0/01$hc=1240ev.nm,R=$)

نوری با طول موج 250nm به سطحی از جنس فلز تنگستن می‌تابد و سبب گسیل فوتوالکترون‌ها از آن می‌شود.

الف) اگر توان چشمه نور فرودی 8W باشد، در هر دقیقه چه تعداد فوتون از این چشمه گسیل می‌شود؟ (0/75)

ب) افزایش شدت نور فرودی، چه تأثیری در انرژی جنبشی و تعداد فوتوالکترون‌ها دارد؟ (0/5) (hc=2.$10^{-25}$J.m)

سرب ${}_{82}^{207}\text{Pb}$ هسته‌ی دختر پایداری است که از واپاشی α یا واپاشی β− حاصل می‌شود؛ فرآیندهای مربوط به هر یک از این واپاشی‌ها را بنویسید. در هر مورد، هسته‌ی مادر را به صورت ${}_Z^{A}X$ در نظر گرفته و مقدارهای A و Z را مشخص کنید.