امتحان الفيزياء الوزاري 2022، الدورة العامة، مع الإجابات

العبارة التي تصف ما حدث لجسيم أصبحت شحنته ( -٨ × ١٠⁻¹٧ ) كولوم هي:

اتزن جسيم مقدار شحنته (٤) نانو كولوم، ووزنه (٥ × ١٠⁻٤) نيوتن، عند وضعه في الحيز بين صفيحتين موصلتين متوازيتين مشحونتين بشحنتين متساويتين في المقدار ومختلفتين في النوع، كما في الشكل المجاور، مستعيناً بهذه المعلومات أجب عن الفقرتين (٢، ٣) الآتيتين. نوع شحنة الجسيم واتجاه القوة الكهربائية المؤثرة فيه على الترتيب:

اتزن جسيم مقدار شحنته (٤) نانو كولوم، ووزنه (٥ × ١٠⁻٤) نيوتن، عند وضعه في الحيز بين صفيحتين موصلتين متوازيتين مشحونتين بشحنتين متساويتين في المقدار ومختلفتين في النوع، كما في الشكل المجاور، مستعينًا بهذه المعلومات أجب عن الفقرتين (٢، ٣) الآتيتين.

مقدار المجال الكهربائي بوحدة (نيوتن / كولوم) في الحيز بين الصفيحتين واتجاهه على الترتيب:

معتمداً على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين ثلاث نقاط (أ، ب، د) في مجال كهربائي منتظم، أجب عن الفقرتين (٤، ٥) الآتيتين. فرق الجهد (جـ دب) بوحدة (فولت) يساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين ثلاث نقاط (أ، ب، د) في مجال كهربائي منتظم، أجب عن الفقرتين (٤، ٥) الآتيتين.

الشغل بوحدة (جول) الذي تبذله القوة الكهربائية عند نقل شحنة (٢ × ١٠⁻⁵) كولوم من النقطة (د) إلى النقطة (أ) يساوي:

في نظام (الشحنة الكهربائية - المجال الكهربائي)، تؤدي حركة الشحنة الحرة السالبة تحت تأثير القوة الكهربائية فقط إلى:

إذا كان الجهد الكهربائي الناشئ عن شحنة نقطية عند نقطة على بُعد (4) م منها في الهواء يساوي (9) فولت، فإن مقدار المجال الكهربائي الناشئ عنها بوحدة (نيوتن/كولوم) عند النقطة نفسها يساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين سطوح تساوي الجهد في الحيز بين صفيحتين موصلتين متوازيتين ومشحونتين، أجب عن الفقرتين (8، 9) الآتيتين. مقدار المجال الكهربائي بوحدة (فولت/م) بين الصفيحتين يساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين سطوح تساوي الجهد في الحيز بين صفيحتين موصلتين متوازيتين ومشحونتين، أجب عن الفقرتين (8، 9) الآتيتين.

فرق الجهد (جـ ص س) بوحدة (فولت) يساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين شحنتين نقطيتين متساويتين في المقدار ومختلفتين في النوع، والمسافة بينهما في الهواء (4ف)، النقطتان اللتان يكون المجال الكهربائي المحصل عندهما متساويًا هما:

مواسع ذو صفيحتين متوازيتين مشحون، وغير متصل مع بطارية، عند تغيير البُعد بين صفيحتيه فإن الذي يحدث لكل من مواسعته وشحنته على الترتيب:

مواسع ذو صفيحتين متوازيتين البُعد بينهما (ف)، وصل مع بطارية حتى شُحن تمامًا، فإذا أصبحت الكثافة السطحية للشحنة على كل من صفيحتيه (σ)، فإن فرق الجهد للمواسع يُعطى بالعلاقة:

ثلاثة مواسعات (س₁ = س، س₂ = 2س، س₃ = 4س) وُصلت مع مصدر فرق جهد كهربائي (جـ) كما في الشكل المجاور. إنّ الترتيب الصحيح للمواسعات تصاعديًا وفق الطاقة المختزنة في كل منها:

مستعينًا بالبيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين دارة كهربائية تتكون من مصدر فرق جهد (9) فولت وأربعة مواسعات (س₁، س₂، س₃، س₄)، أجب عن الفقرتين (14، 15) الآتيتين. 14- المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات بوحدة (ميكروفاراد) تساوي:

مستعينًا بالبيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين دارة كهربائية تتكون من مصدر فرق جهد (9) فولت وأربعة مواسعات (س₁، س₂، س₃، س₄)، أجب عن الفقرتين (14، 15) الآتيتين.

شحنة المواسع (س₁) بوحدة (ميكروكولوم) تساوي:

معتمدًا على البيانات الواردة في الجدول المجاور، والذي يمثل قيم الجهد الكهربائي (جـ) والسرعة الانسياقية (ع) لموصلين فلزيين متماثلين في مساحة المقطع والمقاومة الكهربائية يتصل كل منهما مع مصدر فرق جهد كهربائي، إن النسبة بين عدد الإلكترونات الحرة في وحدة الحجوم في الموصل الأول إلى عددها في الموصل الثاني (نَ₁ : نَ₂) تساوي:

يمثل الشكل المجاور العلاقة بين مقاومة موصل فلزي وطوله، إذا كانت مقاومية الموصل (⁦10 × 10⁻⁸⁩) Ω.م عند درجة حرارة (20°س) فإن مساحة مقطعه بوحدة (م²) تساوي:

يبين الشكل المجاور ثلاثة مصابيح مقاوماتها (م₁ = م، م₂ = 2م، م₃ = 3م) وبطارية (ق د) في دارة كهربائية، إذا احترق فتيل المصباح (م3) فإن قراءة كل من الأميتر (A) والفولتميتر (V) على الترتيب:

اعتمادًا على البيانات المثبتة في جزء الدارة الكهربائية في الشكل المجاور، إذا كانت قراءة الأميتر (A) تساوي (2) أمبير وقراءة الفولتميتر (V) تساوي (9) فولت فإن التيار بوحدة (أمبير) المار في كل من المقاومتين (م₁، م₂) على الترتيب:

يبين الشكل المجاور دارة كهربائية تتكون من أربعة مصابيح (م₁، م₂، م₃، م₄) متماثلة وبطارية، المصباح الذي ستكون له أقوى إضاءة هو المصباح:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الدارة الكهربائية في الشكل المجاور، إذا علمت أن المقاومات متماثلة، والبطاريتين متماثلتان، والمقاومة الداخلية لكل منهما مهملة، فإن قراءة كل من الأميتر (A) والفولتميتر (V) على الترتيب:

معتمدًا على البيانات المثبتة في جزء الدارة الكهربائية في الشكل المجاور، إذا علمت أن (جـ د و = 3) فولت، أجب عن الفقرتين (22، 23) الآتيتين. المقاومة (م) بوحدة (أوم) تساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في جزء الدارة الكهربائية في الشكل المجاور، إذا علمت أن (جـ د و = 3) فولت، أجب عن الفقرتين (22، 23) الآتيتين.

قراءة الأميتر (A) بوحدة (أمبير) تساوي:

دارة كهربائية بسيطة تتكون من بطارية مقاومتها الداخلية (1) أوم ومقاومة خارجية (4) أوم، إذا علمت أن القدرة التي تنتجها البطارية تساوي (20) واط فإنّ التيار بوحدة (أمبير) المار في المقاومة الخارجية يساوي:

اعتمادًا على البيانات المثبتة في الدارة الكهربائية في الشكل المجاور، إذا علمت أن المقاومة الداخلية (م د = م)، وقراءة الأميتر (A) تساوي (2) أمبير، وبعد غلق المفتاح (ح) قراءة الفولتميتر (V) تساوي (10.8) فولت، فإنّ القوة الدافعة الكهربائية (ق د) بوحدة (فولت) تساوي:

تحرك إلكترون نحو محور (+س) فدخل بشكل عمودي على مجال مغناطيسي منتظم، إذا علمت أنه تأثر لحظة دخوله بقوة مغناطيسية نحو محور (-ز)، نستنتج أن اتجاه المجال المغناطيسي نحو محور:

في الشكل المجاور، إذا كانت (ت) هي التيار الكهربائي المار في الملف فإنّ مقدار المجال المغناطيسي المحصل عند النقطة (م) يساوي:

أُدخل بروتون وإلكترون بشكل عمودي على مجال مغناطيسي منتظم بسرعتين متساويتين في المقدار ومتعاكستين في الاتجاه، كما في الشكل المجاور، فاتخذا مسارين دائريين. بإهمال وزن كل منهما نستنتج أن البروتون والإلكترون متماثلان في:

موصلان طويلان مستقيمان متوازيان كما في الشكل المجاور، يمر في كل منهما تيار كهربائي (ت). عند مرور إلكترون بالنقطة (هـ)، فإنه لا يتأثر بقوة المجال المغناطيسي المحصل الناشئ عن الموصلين عندما يكون اتجاه حركته نحو:

موصل مستقيم لا نهائي الطول يمر فيه تيار كهربائي مقداره (5) أمبير مغمور في مجال مغناطيسي منتظم مقداره (⁦3 × 10⁻⁵⁩) تسلا، كما في الشكل المجاور. مستعيناً بالبيانات المثبتة في الشكل أجب عن الفقرتين (30، 31) الآتيتين. مقدار المجال المغناطيسي المحصل عند النقطة (هـ) بوحدة (تسلا) يساوي:

موصل مستقيم لا نهائي الطول يمر فيه تيار كهربائي مقداره (5) أمبير مغمور في مجال مغناطيسي منتظم مقداره (⁦3 × 10⁻⁵⁩) تسلا، كما في الشكل المجاور. مستعينًا بالبيانات المثبتة في الشكل أجب عن الفقرتين (30، 31) الآتيتين.

القوة المغناطيسية المؤثرة في (40) سم من طول الموصل بوحدة (نيوتن) تساوي:

ثلاثة ملفات لولبية (1، 2، 3)، طول الأول (ل) وعدد لفاته (ن)، وطول الثاني (2ل) وعدد لفاته (ن)، وطول الثالث (ل) وعدد لفاته (2ن). إذا مرّ في كل منها التيار الكهربائي نفسه، فإنّ الترتيب التنازلي للملفات وفق المجال المغناطيسي المتولد في محور كل منها:

يتحرك موصل في مجال مغناطيسي منتظم بسرعة ثابتة، فتولدت عند طرفيه شحنات كهربائية كما هو موضح في الشكل المجاور. يكون اتجاه حركة الموصل نحو:

تمثل الأشكال (1، 2، 3، 4) الآتية أوضاعًا مختلفة لمغناطيس وحلقة موصلة، حيث (ع) تمثل سرعة الحركة. لا يتولد تيار حثي في الحلقة في الشكل رقم:

حلقة موصلة مساحتها (0.01) م²، مغمورة في مجال مغناطيسي منتظم (غ) مقداره (0.6) تسلا، كما في الشكل المجاور. إذا تناقص المجال المغناطيسي بمعدل ثابت حتى أصبح صفرًا خلال (0.2) ثانية، فإنّ متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الحلقة خلال هذه الفترة بوحدة (فولت)، واتجاه التيار الحثي على الترتيب:

في الشكل المجاور، يتولد تيار كهربائي حثي في الدارة (2) يكون اتجاهه من (أ) إلى (ب) في الغلفانوميتر في إحدى الحالات الآتية للدارة (1):

يبين الشكل المجاور تمثيلاً بيانيًا لتغير التيار الكهربائي بالنسبة إلى الزمن في دارة تحوي محثًا معامل الحث الذاتي له (ح). إذا استخدم محث معامل الحث الذاتي له (2 ح) بديلاً عن الأول فإن المنحنى الذي يمثل تغير التيار الكهربائي بالنسبة إلى الزمن في الدارة هو:

في الظاهرة الكهروضوئية، إنّ تردد العتبة لفلز مادة المهبط يعتمد على:

في نموذج بور لذرة الهيدروجين، ينبعث فوتون تردده ( ($R_H$ س) / 4 ) هيرتز عند انتقال إلكترون ذرة الهيدروجين من: حيث: ($R_H$): ثابت ريدبيرغ، (س): سرعة الضوء

في نموذج بور لذرة الهيدروجين، نسبة الزخم الزاوي لإلكترون ذرة الهيدروجين في مستوى الطاقة الثاني إلى زخمه الزاوي في مستوى الطاقة الأول (خ زاوي₂ : خ زاوي₁) هي:

تُصنّف موجات دي بروي على أنها موجات:

يبين الشكل المجاور انتقالين متتاليين لإلكترون ذرة الهيدروجين، إذا انتقل الإلكترون من مستوى الطاقة (أ) إلى مستوى الطاقة (ج) مباشرة فإن الطول الموجي للفوتون المنبعث (λ) يكون:

إذا سقط ضوء على أربعة فلزات مختلفة، وانبعثت إلكترونات ضوئية منها جميعًا، فإنّ الفلز الذي تمتلك إلكتروناته المنبعثة أكبر طاقة حركية (ط ح عظمى) هو الذي اقتران الشغل له بوحدة (إلكترون فولت) يساوي:

سلسلة الاضمحلال الإشعاعي الطبيعي التي تبدأ بنظير ($_{92}^{235}U$) تسمى سلسلة:

نواة نظير عنصر ما كتلتها تساوي (كنواة) كغ، ومجموع كتل مكوناتها يساوي (كمكونات) كغ، فإنّ طاقة الربط النووية لها بوحدة (جول) تساوي:

تمر نواة الراديوم ($_{88}^{226}Ra$) بسلسلة اضمحلالات إشعاعية باعثة (4) دقائق ألفا و (4) دقائق بيتا. القيم الصحيحة لكل من العدد الذري للنواة الناتجة وعددها الكتلي على الترتيب:

يمثل الرسم البياني المجاور العلاقة بين عدد البروتونات وعدد النيوترونات لنوى ذرات مختلفة، والنقاط (س، ع، ص، هـ) تمثل بعض هذه النوى، النواتان المستقرتان هما:

إذا كانت طاقة الربط النووية لكل نيوكليون في نواة ($_{40}^{90}Zr$) تساوي (8,7) مليون إلكترون فولت، فإن طاقة الربط النووية بوحدة مليون إلكترون فولت لهذه النواة تساوي:

يمثل الشكل المجاور رسمًا تخطيطيًا لأحد تفاعلات الاندماج النووي. المعادلة النووية الصحيحة التي تعبّر عن هذا التفاعل هي:

في المعادلة النووية الآتية: ($a + _{92}^{235}U \rightarrow _{92}^{236}U^{*} \rightarrow _{56}^{141}Ba + _{36}^{92}Kr + 3 _0^1n$) يعبّر الرمز (a) عن: