حل تشریحی سوالات فیزیک 3 ریاضی فیزیک - امتحان نهایی علوم تجربی 1403

در جمله‌های زیر، عبارت درست را از داخل پرانتز انتخاب کرده و در پاسخبرگ بنویسید. (1)

الف) شیب خط مماس بر نمودار مکان- زمان در هر لحظه، (سرعت- شناب) 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 بازۀ زمانی معین، تندی متوسط متحرک نمی‌تواند (بزرگ‌تر - کوچک‌تر) از اندازۀ سرعت متوسط آن باشد.

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

شکل روبه‌رو نمودار سرعت- زمان یک متحرک را نشا ن می‌دهد. (0/25)

کدام‌یک از شکل های (1) یا (2) می‌تواند نشان دهندۀ 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. (1/5)

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 می شود، 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 سطحآب چقدر است؟ (0/5)

درستی یا نادرستی جمله‌های زیر را با عبارت‌های (درست) یا (نادرست) در پاسخبرگ مشخص کنید. (0/25)

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

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

ج) در یک دیسک گردان با دورۀ 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: (0/75)

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

شکل روبه‌رو جسمی به جرم $3\mathrm{kg}$ 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. (1)

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

ب) اگر نیروی افقی وارد بر جسم حذف شود، اندازۀ 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؟ (0/75)

شکل مقابل یک سطح به جرم $5\mathrm{kg}$ 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. $(g=10N/kg)$ (0/75)

به سؤالات زیر پاسخ کوتاه دهید. (1)

الف) یک آونگ ساده از زمین به کرۀ ماه برده می‌شود، دورۀ 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 چشمۀ صوتی ساکن دور می‌شود. بسامد صوتی که دریافت می‌کند، چگونه تغییر می‌کند؟

نمودار مکان- زمان یک نوسانگر جرم- فنر مطابق شکل روبه‌رو است. (1/25)

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

ب) انرژی مکانیکی آن را در دو لحظۀ $t_1$ 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؟ $\left(I_0=10^{-12}W{\text{/m}}^2\right)$ (0/75)

شکل مقابل نقش یک موج در حال پیشروی را در یک سیم نشان می‌دهد. (0/75)

الف) این موج طولی است یا عرضی؟

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

ج) نیروی کشش این سیم را کاهش می دهیم، تندی پیشروی موج چگونه تغییر می‌کند؟

فاصلۀ بین شما و یک دیوار بلند $\text{13/2m}$ است. اگر تندی انتشار صوت در هوا $330\text{ m/s}$ باشد، آیا قادر به شنیدن پژواک صدای خود خواهید بود؟ چرا؟ (0/75)

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

الف) با انتقال شکل به پاسخبرگ، ادامۀ جبهه‌های موج پس از ورود به آب را به طور 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:

$Hz,300Hz$ ..... و $420Hz$. اگر تندی انتشار صوت در تار برابر 240m/s باشد، طول تار را به دست آورید. (1)

جاهای خالی را در جمله های زیر با کلمه های مناسب پر کنید. (1)

الف) طول موج‌های گسیلی اتم هیدروژن در رشتۀ لیمان، در ناحیۀ ................. 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 250mm بر سطح تیغه‌ای از جنس آهن با تابع کار 4/5eV تابیده می‌شود. بیشینۀ انرژی جنبشی فوتوالکترون‌های جدا شده از سطح آهن را حساب کنید. (hc=1240eV.nm) (1)

در گذار الکترون از تراز چهارم به تراز دوم در اتم هیدرژن، انرژی فوتون گسیل شده چند الکترون ولت و بسامد آن چند هرتز است؟ $\left(h\simeq 4\times 10^{-15}eV.s\right)$ (1)

هر یک از موارد ستون اول به کدام مورد در ستون دوم مرتبط است؟ (دو مورد در ستون دوم اضافی است.) (1)

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

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

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