امتحان الفيزياء الوزاري 2021، الدورة التكميلية، مع الإجابات

الشحنة الكهربائية النقطية التي تُستخدم للكشف عن المجال الكهربائي تُسمى شحنة:

في الشكل المجاور، مقدار المجال الكهربائي الناشئ عن الشحنة النقطية (ش) الموضوعة في الهواء عند النقطة (هـ) يساوي (⁦18 × 10⁵⁩) نيوتن/كولوم. إذا وضعت شحنة نقطية (−0.5 ش) عند النقطة (هـ) فإنها ستتأثر بقوة كهربائية مقدارها بالنيوتن يساوي:

اعتماداً على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين شحنتين نقطيتين موضوعتين في الهواء، فإن مقدار المجال الكهربائي المحصل عند النقطة (و) بوحدة (نيوتن/كولوم) يساوي:

وضع جسيم مشحون عند نقطة في مجال كهربائي فشكلا نظاماً يختزن طاقة وضع كهربائية، إذا تغيرت شحنة الجسيم، فإن كلاً من طاقة الوضع الكهربائية المختزنة في النظام والجهد الكهربائي عند النقطة نفسها على الترتيب:

وضع الجسيمان الذريان (س، ص) المتساويان في مقدار الشحنة في مجال كهربائي منتظم، إذا تحرك كل من الجسيمين كما في الشكل المجاور، فإن شحنة كل من الجسيمين (س، ص) على الترتيب:

كرة صغيرة مشحونة شحنتها (ش)، ووزنها (و)، علقت بخيط داخل مجال كهربائي منتظم مقداره (م)، فاتزنت كما هو مبين في الشكل المجاور، مقدار الشحنة (ش) يساوي:

إذا وضعت شحنة نقطية سالبة في مجال كهربائي خارجي منتظم وشكلا نظامًا، فإنّ القوة الكهربائية تبذل على الشحنة الكهربائية شغلاً يؤدي إلى ازدياد:

إذا كانت النقاط (س، ص، ع، ل، هـ، د) تقع ضمن مجال كهربائي منتظم كما هو مبين في الشكل المجاور، فإنّ فرق الجهد (جـ س ص) يساوي:

يبين الشكل المجاور شحنتين نقطيتين متماثلتين موضوعتين في الهواء، والبعد بينهما (ف)، الجهد الكهربائي عند النقطة (هـ) التي تقع في منتصف المسافة بين الشحنتين يساوي:

تقع النقطتان (س، ص) في مجال كهربائي منتظم مقداره (م)، والبعد بينهما (ف) كما هو مبين في الشكل المجاور. وعليه فإنّ فرق الجهد (جـ س ص) يساوي:

مواسع كهربائي ذو صفيحتين متوازيتين، وموصول مع مصدر فرق جهد، إذا قلّت مساحة كلّ من صفيحتيه مع بقائه متصلاً مع المصدر فإنّ التغير الذي يطرأ على كلّ من شحنته ومواسعته على الترتيب:

مواسعان كهربائيان (س₁، س₂) متساويان في المواسعة، إذا علمت أن شحنة (س₁) تساوي نصف شحنة (س₂) فإنّ العلاقة الرياضية التي تربط بين الطاقة الكهربائية المختزنة (ط) في كلّ من المواسعين هي:

يبين الشكل المجاور دارة كهربائية تتكون من مصدر فرق جهد (جـ) وأربعة مواسعات كهربائية (س₁ = س₂ = 1، س₃ = 4، س₄ = 8) ميكروفاراد. إذا كانت شحنة (س₁) تساوي (20) ميكروكولوم فإنّ مقدار جهد المصدر بالفولت يساوي:

مواسعان كهربائيان (س₁، س₂) متساويان في المواسعة، وُصلا على التوالي مع مصدر فرق جهد (4) فولت فكانت الطاقة الكهربائية المختزنة في المجموعة (12) ميكروجول، إذا أردنا أن يختزن المواسعان الطاقة نفسها عند توصيلهما على التوازي فإنّ فرق جهد المصدر بالفولت الذي يحقق ذلك يساوي:

في الشكل المجاور، إذا كانت المواسعات (س₁، س₂، س₃) متساوية في المواسعة فإنّ العبارة الرياضية التي تصف شحنتي المواسعين (س₁، س₃) وطاقتيهما هي:

وُصل بقطبي بطارية موصل فلزي مقاومته الكهربائية (2) Ω، ومساحة مقطعه (5) مم²، وعدد الإلكترونات الحرة في وحدة الحجوم منه (⁦8 × 10²⁸⁩) إلكترون/م³، إذا علمت أن الإلكترونات الحرة انساقت بسرعة (0.1) مم/ث داخل الموصل، فإنّ فرق الجهد بين طرفي البطارية بالفولت يساوي:

يبين الجدول المجاور الأبعاد الهندسية لثلاثة موصلات من الألمنيوم (هـ، و، ز)، الترتيب التنازلي للموصلات وفق قيم المقاومة الكهربائية لكلّ منها هو:

إذا كان التيار الكهربائي المتولد عند الضغط على أحد مفاتيح حاسوب لمدة (⁦1 × 10⁻²⁩) ثانية يساوي (⁦3.2 × 10⁻⁴⁩) أمبير فإنّ عدد الإلكترونات المتحركة نتيجة لذلك يساوي:

عند توصيل المقاومات الكهربائية معًا على التوازي، تكون المقاومة:

يبين الشكل المجاور دارة كهربائية تتكون من بطارية وخمسة مصابيح كهربائية (1، 2، 3، 4، 5) متماثلة. مستعيناً بالمعلومات المثبتة في الشكل، أجب عن الفقرتين (20، 21) الآتيتين: 20- يكون فرق الجهد الكهربائي بين طرفي البطارية يساوي القوة الدافعة الكهربائية للبطارية عند احتراق فتيل المصباح:

يبين الشكل المجاور دارة كهربائية تتكون من بطارية وخمسة مصابيح كهربائية (1، 2، 3، 4، 5) متماثلة. مستعينًا بالمعلومات المثبتة في الشكل، أجب عن الفقرتين (20، 21) الآتيتين:

تكون القدرة الكهربائية المستهلكة في البطارية أكبر ما يمكن عند احتراق فتيل المصباح:

اعتماداً على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين جزءاً من دارة كهربائية، إذا علمت أن (جـ أ = 40) فولت، وقراءة الأميتر (A) = 2 أمبير، فإن مقدار (ق د) بالفولت يساوي:

اعتماداً على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، قراءة الأميتر (A) بالأمبير تساوي:

في الشكل المجاور، إذا كانت قراءة الأميتر (A) قبل غلق المفتاح (ح) تساوي (ق د / 10 م)، وبعد غلق المفتاح (ح) أصبحت (ق د / 9 م). مستعيناً بالمعلومات المثبتة في الشكل، أجب عن الفقرتين (24، 25) الآتيتين: 24- القدرة المنتجة في البطارية قبل غلق المفتاح (ح) تساوي:

في الشكل المجاور، إذا كانت قراءة الأميتر (A) قبل غلق المفتاح (ح) تساوي (ق د / 10 م)، وبعد غلق المفتاح (ح) أصبحت (ق د / 9 م). مستعينًا بالمعلومات المثبتة في الشكل، أجب عن الفقرتين (24، 25) الآتيتين:

قيمة المقاومة (م س) بدلالة (م) تساوي:

الكمية الفيزيائية التي يمكن أن نستنتجها من رسم المماس لخط المجال المغناطيسي عند نقطة ما هي:

ملف دائري نصف قطره (نق)، وعدد لفاته (ن)، عندما يمر فيه تيار كهربائي (ت) ينشأ في مركزه مجال مغناطيسي يساوي (غ). فإذا تم إبعاد لفاته بانتظام ليصبح ملفاً لولبياً نصف قطر اللفة الواحدة منه (نق)، وطوله (20 نق) ويمر فيه التيار نفسه، فإنّ مقدار المجال المغناطيسي عند نقطة تقع داخله وبعيدة عن طرفيه بدلالة (غ) يساوي:

صفيحتان متوازيتان مشحونتان مغمورتان في مجال مغناطيسي منتظم مقداره (0.04) تسلا، والبعد بينهما (20) سم، وفرق الجهد بين الصفيحتين يساوي (100) فولت، إذا مرّ جسيم مشحون بين الصفيحتين فإنّ مقدار سرعة الجسيم التي تجعله يستمر بالحركة في خط مستقيم دون أن ينحرف عن مساره بوحدة (م/ث) تساوي:

إذا دخل إلكترون وبروتون متماثلان في السرعة بشكل عمودي على مجال مغناطيسي منتظم فإنّ العبارة التي تصف العلاقة بين نصف قطر مسار كلّ منهما واتجاه دوران كلّ منهما هي:

اعتماداً على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يوضح موصلاً مستقيماً يمر فيه تيار كهربائي مقداره (8) أمبير، فإنّ مقدار المجال المغناطيسي بالتسلا عند النقطة (د) هو:

في الشكل المجاور السهم الذي يمثل اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة في الموصل المستقيم الذي يمر فيه تيار كهربائي باتجاه محور (- ز) هو:

في الشكل المجاور، حلقة دائرية نصف قطرها (π) سم، إذا علمت أن قراءة الأميتر (A) = 2 أمبير والمفتاح (ح) مفتوحاً فإنّ مقدار المجال المغناطيسي عند مركز الحلقة (م) بالتسلا يساوي:

اخترقت خطوط مجال مغناطيسي منتظم سطحًا ما خارجة منه، فإنّ التدفق المغناطيسي الذي يعبر السطح يكون أكبر ما يمكن في اللحظة التي يكون فيها متجه المساحة:

ملفان لولبيان الأول طوله (ل)، ومساحة مقطعه (أ)، وعدد لفاته (2ن)، والثاني طوله (0.25 ل)، ومساحة مقطعه (2أ)، وعدد لفاته (0.5 ن)، فإنّ النسبة بين محاثتيهما (ح1 : ح2) تساوي:

اعتمادًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين موصلًا (أ ب) طوله (9) سم، ومغمور في مجال مغناطيسي منتظم (غ = 4) تسلا، وقابل للانزلاق أفقيًا على مجرى فلزي دون احتكاك، إذا علمت أنه مرّ عبر الموصل تيار كهربائي حثي مقداره (1) ملي أمبير عندما تحرك الموصل أفقيًا فإنّ مقدار السرعة التي تحرك بها الموصل بوحدة (م/ث) تساوي:

ملف مساحة مقطع كل لفة من لفاته (0.8) سم²، ومغمور في مجال مغناطيسي منتظم مقداره (20) تسلا. إذا كان متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية الطردية فيه (32) فولت عندما انعكس اتجاه المجال المغناطيسي في مدة زمنية مقدارها (0.04) ث فإنّ عدد لفات الملف يساوي:

اعتمادًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، في لحظة فتح المفتاح (ح) يكون اتجاه التيار الحثي المار عبر الغلفانوميتر، ونوع القطب عند الطرف (س) على الترتيب:

يمثل الرسم البياني المجاور العلاقة بين فرق الجهد بين المهبط والمصعد في خلية كهروضوئية والتيار الكهروضوئي. من المنحنى النقطة التي نستنتج منها مقدار التيار الكهروضوئي بغياب مصدر فرق الجهد في الخلية الكهروضوئية هي:

إذا كان اقتران الشغل لفلز ما يساوي (⁦6.6 × 10⁻¹⁹⁩) جول، فإن أكبر طول موجة للضوء الساقط على الفلز بالنانومتر والذي يسمح بتحرير الإلكترونات من سطح الفلز دون أن تمتلك طاقة حركية يساوي:

متسلسلة طيف ذرة الهيدروجين التي تقع خطوطها الطيفية في منطقة الضوء المرئي هي متسلسلة:

يبين الشكل المجاور رسمًا تخطيطيًا لمستويات الطاقة لإلكترون ذرة الهيدروجين. إذا علمت أن الرموز (س، ص، ع، ل) تمثل انتقالات محتملة للإلكترون بين مستويات الطاقة المحددة فإن الفوتون المنبعث والذي يمتلك أكبر قدر من الطاقة ينتمي إلى الانتقال:

إذا سقط (⁦10⁸⁩) فوتون في وحدة الزمن على سطح فلز اقتران الشغل له (3.3) إلكترون فولت وطاقة كل فوتون منها (6) إلكترون فولت، فإن أكبر عدد ممكن من الإلكترونات التي ستصل المصعد في وحدة الزمن يساوي:

استخدم طالب الخلية الكهروضوئية في إجراء تجربة لدراسة العلاقة بين تردد الضوء الساقط على فلز وجهد القطع، ثم رسم العلاقة البيانية بينهما كما هو موضح في الشكل المجاور. قيمة ثابت بلانك (هـ) التي حصل عليها الطالب بوحدة (جول.ث) هي:

من الخصائص التي تنطبق على أشعة غاما:

إذا علمت أن نصف قطر النواة (س) يساوي (⁦3.6 × 10⁻¹⁵⁩) م، فالنواة (س) هي نواة نظير:

عندما تضمحل نواة ما باعثة جسيم ألفا متبوعًا بجسيمي بيتا السالبين، فإنّ النواة الناتجة يكون لها:

اعتمادًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يوضح علاقة طاقة الربط النووية لكل نيوكليون مع عدد النيوكليونات للنوى المختلفة، فإن طاقة الربط النووية للنواة (ص) بالمليون إلكترون فولت تساوي:

القوة النووية هي قوة تجاذب تربط بين:

اعتمادًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يمثل اضمحلال نواة البورون (B) لتنتج نواة الكربون (C) بإحدى الطريقتين الموضحتين في الشكل. فإن طاقة جسيم بيتا المنبعث في كل من الطريقتين (1) و (2) بالمليون إلكترون فولت على الترتيب:

النظائر هي ذرات للعنصر نفسه تتساوى أنويتها في: