حل تشریحی سوالات فیزیک 3 - آزمون امتحان نهایی 1403

در جمله‌های زیرف عبارت درست را از داخل پرانتز انتخاب کرده و در پاسخبرگ بنویسید.

الف) شیب خط مماس بر نمودار مکان - زمان در هر لحظه، (سرعت - شتاب) متحرک در آن لحظه را نشان می‌دهد.

ب) هنگام عبور متحرک از مبدأ محور x، بردار (مکان - جابه‌جایی) متحرک تغییر جهت می‌دهد.

ج) در یک بازه‌ی زمانی معین، تندی متوسط متحرک نمی‌تواند (بزرگ‌تر - کوچک‌تر) از اندازه‌ی سرعت متوسط آن باشد.

د) بردار شتاب متوسط در هر بازه‌ی زمانی، همواره در جهت (سرعت - تغییر سرعت) است.

شکل روبه‌رو نمودار سرعت - زمان یک متحرک را نشان می‌دهد. کدام‌یک از شکل‌های (1) یا (2) می‌تواند نشان‌دهنده‌ی نمودار مکان - زمان این متحرک باشد؟

یک خودروی پلیس در کنار جاده ایستاده است. موتورسواری با سرعت ثابت 108km/h از کنار آن می‌گذرد. در همین لحظه، خودروی پلیس با شتاب ثابت $4m.s^2$ در همان جهت شروع به حرکت می‌کند.

الف) پس از چه مدت پلیس به موتورسوار می‌رسد؟ (0/75)

ب) نمودار سرعت - زمان هر دو متحرک را تا لحظه‌ای که سرعت آن‌ها یکسان می‌شود، در یک دستگاه مختصات رسم کنید. (0/75)

سنگی از بالای یک پل آزادانه سقوط می‌کند و با تندی 40m/s به سطح آب برخورد می‌کند.

الف) سرعت متوسط سنگ را در حین سقوط به دست آورید. (0/5)

ب) ارتفاع پل نسبت به سطح آب چقدر است؟ (0/5)

درستی یا نادرستی جمله‌های زیر را با عبارت‌های (درست) یا (نادرست) در پاسخبرگ مشخص کنید.

الف) وقتی نیروهای وارد بر جسمی متوازن باشند، جسم با شتاب ثابت حرکت می‌کند.

ب) در تصادفات، کیسه‌ی هوا با افزایش مدت زمان برخورد، نیروی متوسط وارد بر سرنشین را کاهش می‌دهد.

ج) در یک دیسک گردان با دوره‌ی ثابت، هر چه از مرکز دیسک دورتر شویم، تندی حرکت کمتر می‌شود.

آزمایشی را شرح دهید که بتوان ثابت یک فنر را به کمک وسایل زیر اندازه گرفت:

فنر، خط‌کش، وزنه با جرم معین، گیره و پایه.

شکل روبه‌رو جسمی به جرم 3kg را نشان می‌دهد که روی یک سطح افقی با ضرایب اصطکاک ایستایی و جنبشی 0/4 و 0/3 در حال سکون قرار دارد. به جسم نیروی افقی 8N وارد می‌شود.

الف) نیروی اصطکاک وارد بر جسم را با محاسبه تعیین کنید. (0/75)

ب) اگ رنیروی افقی وارد بر جسم حذف شود، اندازه‌ی نیروی سطح بر جسم کاهش می‌یابد یا افزایش؟ (0/25)

ارتفاع یک ماهواره از سطح زمین 5 برابر شعاع زمین است، وزن آن در این ارتفاع چند برابر وزنش در سطح زمین است؟

شکل مقابل یک سطل به جرم 5kg را نشان می‌دهد که توسط یک طناب با نیروی کشش 60N در راستای قائم به طرف بالا کشیده می‌شود. اگر نیروی مقاومت هوا در برابر حرکت سطل 2.5N باشد، شتاب حرکت آن را حساب کنید. (g=10N/kg)

به سوالات زیر پاسخ کوتاه دهید.

الف) یک آونگ ساده از زمین به کره‌ی ماه برده می‌شود. دوره‌ی تناوب آن بیشتر می‌شود یا کمتر؟ (g زمین <g ماه)

ب) اگر بسامد نیروی واداشته با بسامد طبیعی نوسانگر برابر باشد، چه پدیده‌ای رخ می‌دهد؟

ج) کدام نوع از امواج می‌توانند در خلأ منتشر شوند؟

د) شخصی از یک چشمه‌ی صوتی ساکن دور می‌شود، بسامد صوتی که دریافت می‌کند، چگونه تغییر می‌کند؟

نمودار مکان - زمان یک نوسانگر جرم - فنر مطابق شکل روبه‌رو است.

الف) معادله‌ی حرکت این نوسانگر را بنویسید. (1)

ب) انرژی مکانیکی آن را در دو لحظه‌ی $t_1$ و $t_2$ مقایسه کنید. (0/25)

تراز شدت صوت در کتابخانه 30dB و در خیابان شلوغ 70dB است. شدت صوت در خیابان شلوغ چند برابر شدت صوت در کتابخانه است؟ ($I_0=10^{-12}W.m^2$)

شکل مقابل نقش یک موج در حال پیشروی را در یک سیم نشان می‌دهد.

الف) این موج طولی است یا عرضی؟

ب) در این لحظه، نقطه‌ی M بر روی سیم، در حال بالا رفتن است یا پایین آمدن؟

فاصله‌ی بین شما و یک دیوار بلند 13/2m است. اگر تندی انتشار صوت در هوا 330m/s باشد، ایا قادر به شنیدن پژواک صدای خود خواهید بود؟ چرا؟

مطابق شکل، موج نوری فرودی از شیشه وارد آب می‌شود. ($n=\frac{3}{2}$ شیشه و $n=\frac{4}{3}$ آب)

الف) با انتقال شک به پاسخبرگ، ادامه‌ی جبهه‌های موج پس از ورود به آب را به‌طور کیفی رسم کنید. (0/5)

ب) تندی انتشار نور در آب، چند برابر تندی انتشار آن در شیشه است؟ (0/5)

الف) شکل مقابل، یک مولد سیگنال‌های صوتی را نشان می‌دهد. چرا میکروفن در نقاط L و S صداهایی با شدت‌های متفاوت ثبت می‌کند؟ (0/5)

ب) سه بسامد تشدیدی متوالی یک تار با دو انتهای بسته عبارت‌اند از:

$420.Hz,\dots \dots \dots Hz,300Hz$ اگر تندی انتشار صوت در تار برابر 240m/s باشد طول تار را به‌دست آورید. (1)

جاهای خالی را در جمله‌های زیر با کلمه‌های مناسب پر کنید.

الف) طول موج‌های گسیلی اتم هیدروژن در رشته‌ی لیمان، در ناحیه‌ی ............... طیف امواج الکترومغناطیسی قرار دارند.

ب) طبق مدل اتمی ...............، اتم پایدار نیست و الکترون در نهایت روی هسته سقوط می‌کند.

ج) طیف گسیلی و طیف ............... هیچ دو گازی همانند یکدیگر نیست.

د) وقتی تعداد الکترون‌ها در ترازهای شبه پایدار نسبت به تراز پایین‌تر بسیار بیشتر باشد، ................ الکترون‌ها در محیط لیزری رخ داده است.

پرتوی فرابنفشی با طول موج 250nm بر سطح تیغه‌ای از جنس آهن با تابع کار 4/5eV تأیید می‌شود. بیشینه‌ی انرژی جنبشی فوتوالکترون‌های جدا شده از سطح آهن را حساب کنید. (hc=1240eV,nm)

در گذار الکترون از تراز چهارم به تراز دوم در اتم هیدروژن، انرژی فوتون گسیل شده چند الکترون ولت و بسامد آن چند هرتز است؟

هر یک از موارد ستون اول به کدام مورد در ستون دوم مرتبط است؟ (دو مورد در ستون دوم اضافی است.)

الف) نیمه عمر یک ماده‌ی رادیواکتیو 6 روز است. پس از 30 روز، چه کسری از هسته‌های فعال اولیه باقی می‌ماند؟ (1)

ب) یک ماده‌ی کندساز نوترون‌ها در واکنش شکافت هسته‌ای را نام ببرید. (0/25)

ج) چه نوع واکنش هسته‌ای در سطح خورشید اتفاق می‌افتد؟ (0/25)