امتحان الفيزياء الوزاري 2022، الدورة التكميلية، مع الإجابات

المصطلح الذي يُطلق على الكمية الفيزيائية التي تُعدّ خاصية للحيّز المحيط بالشحنة الكهربائية هو:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين شحنتين نقطيتين موضوعتين في الهواء، أجب عن الفقرتين (2، 3) الآتيتين: مقدار المجال الكهربائي بوحدة (نيوتن/كولوم) عند النقطة (ل) يساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، والذي يبين شحنتين نقطيتين موضوعتين في الهواء، أجب عن الفقرتين (2، 3) الآتيتين:

الجهد الكهربائي بوحدة (فولت) عند النقطة (ك) يساوي:

شحنتان نقطيتان (4 ش، ش) موضوعتان في الهواء كما في الشكل المجاور، النقطة التي ينعدم عندها المجال الكهربائي هي:

في نظام (الشحنة الكهربائية - المجال الكهربائي)، إذا كانت الشحنة تتحرك بتأثير قوة خارجية مساوية للقوة الكهربائية في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه، نستنتج أن كلاً من طاقة الوضع الكهربائية المختزنة في الشحنة والطاقة الحركية للشحنة على الترتيب:

إذا وُضع إلكترون وبروتون في مجال كهربائي منتظم، فإنّ مقدار الكمية الفيزيائية التي يتساوى فيها كل منهما هي:

الشكل الذي يمثل سطوح تساوي الجهد لشحنتين نقطيتين متساويتين في المقدار ومختلفتين في النوع هو:

يتحرك إلكترون من السكون في مجال كهربائي منتظم بتأثير قوة المجال، باتجاه محور (+س)، فقطع إزاحة أفقية مقدارها (32) م خلال (⁦2 × 10⁻⁶⁩) ثانية، مقدار المجال الكهربائي بوحدة (نيوتن/كولوم) يساوي:

في الشكل المجاور الجسيمان الذريان المشحونان (ن، ل) يتحركان تحت تأثير قوة المجال الكهربائي المنتظم، إذا علمت أنّ الجسيم (ل) توقف لحظيًا عند النقطة (هـ) بينما استمر الجسيم (ن) السالب الشحنة في حركته، فأجب عن الفقرتين (9، 10) الآتيتين: اتجاه المجال الكهربائي في الحيز بين الصفيحتين، ونوع الشحنة على الصفيحة (1) على الترتيب:

في الشكل المجاور الجسيمان الذريان المشحونان (ن، ل) يتحركان تحت تأثير قوة المجال الكهربائي المنتظم، إذا علمت أنّ الجسيم (ل) توقف لحظيًا عند النقطة (هـ) بينما استمر الجسيم (ن) السالب الشحنة في حركته، فأجب عن الفقرتين (9، 10) الآتيتين:

نوع شحنة الجسيم (ل)، وجهد النقطة (هـ) مقارنة بجهد النقطة (و) على الترتيب:

وُصل مواسع كهربائي مواسعته (س) بواسطة بطارية فرق الجهد بين طرفيها (جـ) حتى شُحن تمامًا بشحنة مقدارها (ش)، إذا أُعيدت عملية شحن المواسع بواسطة بطارية أخرى فرق الجهد بين طرفيها (1/2 جـ) فإنّ كلًا من شحنة المواسع النهائية ومواسعته تصبحان على الترتيب:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، إذا كانت مواسعة المواسعات الثلاثة (س₁ = ½ س، س₂ = س، س₃ = 2س) وشحنة المواسع (س₃) تساوي (40) ميكروكولوم، فأجب عن الفقرتين (12، 13) الآتيتين: مواسعة المواسع (س₂) بوحدة (ميكروفاراد) تساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، إذا كانت مواسعة المواسعات الثلاثة (س₁ = ½ س، س₂ = س، س₃ = 2س) وشحنة المواسع (س₃) تساوي (40) ميكروكولوم، فأجب عن الفقرتين (12، 13) الآتيتين:

الطاقة المختزنة في المواسع (س₃) بوحدة (ميكروجول) تساوي:

إذا وُصل مواسعان (س₁، س₂) غير متساويين في المواسعة مع مصدر فرق جهد كهربائي (جـ)، كما في الشكل المجاور، فإنّ النسبة بين جهديهما (جـ₁/جـ₂) تساوي:

مواسع ذو صفيحتين متوازيتين وصل مع مصدر فرق جهد مقداره (25) فولت، إذا علمت أنّ البعد بين صفيحتيه (17,7) مم، فإنّ الكثافة السطحية للشحنة على صفيحتيه بوحدة (كولوم /م²) تساوي:

عند زيادة درجة الحرارة للموصلات الفلزية، فإنّ قيم المقاومة الكهربائية والطاقة الحركية للإلكترونات الحرة في الموصلات على الترتيب:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور إذا علمت أنّ قراءة الأميتر (A) تساوي (6) أمبير، والتيار الكهربائي المار في المقاومة (م1) يساوي (4) أمبير. فإنّ المقاومة (م2) بوحدة (أوم) تساوي:

الشكل المجاور يمثل دارة كهربائية فيها ثلاثة مصابيح متماثلة (س، ص، ع)، إذا احترق فتيل المصباح (ص) فإن قراءة كل من الأميتر (A) والفولتميتر (V) على الترتيب:

يُعرف الشغل الذي تبذله البطارية لدفع وحدة الشحنات الموجبة من القطب السالب إلى القطب الموجب داخلها بـ:

موصلان مصنوعان من المادة نفسها ومتساويان في المقاومة الكهربائية، إذا كان طول الموصل الأول مثلي طول الموصل الثاني فإنّ النسبة بين مساحة مقطعي الموصلين (أ1 : أ2) تساوي:

في الشكل المجاور، معدل الطاقة التي تنتجها البطارية ($\text{ق}_{\text{د}}$) يساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الدارة الكهربائية في الشكل المجاور، إذا علمت أنّ قراءة الأميتر (1,5) أمبير، فأجب عن الفقرتين (22 ، 23) الآتيتين: فرق الجهد (جـ س ص) بوحدة (فولت) يساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الدارة الكهربائية في الشكل المجاور، إذا علمت أنّ قراءة الأميتر (1,5) أمبير، فأجب عن الفقرتين (22 ، 23) الآتيتين:

المقاومة (م) بوحدة (أوم) تساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور وإذا علمت أن (ت₃ = 3 أمبير)، فأجب عن الفقرتين (24، 25) الآتيتين: قراءة الفولتميتر (V) بوحدة (فولت) تساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور وإذا علمت أن (ت₃ = 3 أمبير)، فأجب عن الفقرتين (24، 25) الآتيتين:

القدرة المستهلكة في المقاومة (3) Ω بوحدة (واط) تساوي:

قُذِفَ جُسيم شحنته (5) ميكروكولوم، عموديًا على مجال مغناطيسي منتظم مقداره (0,4) تسلا يتجه نحو محور (-س)، فتأثر لحظة دخوله إلى المجال بقوة مغناطيسية مقدارها (0,6) نيوتن نحو محور (+ز). سرعة دخول الجسيم إلى المجال المغناطيسي بوحدة (م/ث) تساوي:

أُدخل بروتون وإلكترون بشكل عمودي على مجال مغناطيسي منتظم، فاتخذا مسارين دائريين متساويين في نصف القطر. عند مقارنة سرعتي دخول البروتون والإلكترون إلى المجال فإنّ:

يمثل الشكل المجاور جهاز مطياف الكتلة، الذي يتكون من الجزأين (أ) و(ب). اعتمد على البيانات المثبتة في الشكل للإجابة عن الفقرتين (28، 29) الآتيتين: يعمل الجزء (أ) من المطياف على انتقاء الجسيمات المشحونة المتماثلة في:

يمثل الشكل المجاور جهاز مطياف الكتلة، الذي يتكون من الجزأين (أ) و(ب). اعتمد على البيانات المثبتة في الشكل للإجابة عن الفقرتين (28، 29) الآتيتين:

اعتمادًا على نصف قطر المسار الدائري (نق)، يتم تحديد أحد الآتية للجسيمات المشحونة:

في الشكل المجاور موصلان مستقيمان طويلان متوازيان، يحملان تيارين كهربائيين متعاكسين. المجال المغناطيسي المحصل عند منتصف المسافة بينهما بوحدة (تسلا) يساوي:

موصل مستقيم طوله (30) سم يمر فيه تيار كهربائي مقداره (5) أمبير مغمور في مجال مغناطيسي منتظم مقداره (0.2) تسلا، كما في الشكل المجاور. القوة المغناطيسية التي يؤثر بها المجال في الموصل بوحدة (نيوتن) تساوي:

في الشكل المجاور، يكون اتجاه كل من المجال المغناطيسي الحثي داخل الملف، والتيار الحثي المتولد في الملف عبر الغلفانوميتر، على الترتيب:

في الشكل المجاور موصل (أ ب) طوله (ل)، قابل للانزلاق دون احتكاك على مجرى فلزي، مغمور داخل مجال مغناطيسي منتظم (غ)، وطرفا المجرى متصلان بمقاومة (م). ينشأ في الموصل تيار كهربائي حثي (ت) يتجه داخل الموصل من (أ) إلى (ب) عندما يتحرك بسرعة تساوي:

يوضح الشكل المجاور حلقة موصلة متعامدة مع مجال مغناطيسي، تنتقل من الموضع (س) إلى الموضع (ص) خلال (0.2) ثانية. إذا علمت أن التدفق المغناطيسي الذي يخترق الحلقة عند الموضع (س) يساوي (0.5) ويبر وعند الموضع (ص) يساوي (0.3) ويبر. فإن متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الحلقة بوحدة (فولت)، واتجاه التيار الحثي في الحلقة على الترتيب عند النظر إليها من الأعلى:

في الشكل المجاور إذا كانت مساحة السطح تساوي (0,3) م² فإن التدفق المغناطيسي الذي يخترق السطح بوحدة (ويبر) يساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور الذي يمثل ملفين لولبيين (1، 2) متماثلين في مساحة المقطع (أ)، فأجب عن الفقرتين (36، 37) الآتيتين: نسبة محاثة المحث للملف الأول إلى محاثة المحث للملف الثاني (ح1/ح2) تساوي:

معتمدًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور الذي يمثل ملفين لولبيين (1، 2) متماثلين في مساحة المقطع (أ)، فأجب عن الفقرتين (36، 37) الآتيتين:

إذا مرّ في كلّ من الملفين التيار الكهربائي نفسه، وكان مقدار المجال المغناطيسي الناشئ داخل الملف الأول يساوي (غ) تسلا فإن مقدار المجال المغناطيسي الناشئ داخل الملف الثاني بدلالة (غ) يساوي:

في الظاهرة الكهروضوئية، إذا انبعثت إلكترونات ضوئية بسرعة عظمى (⁦2 × 10⁶⁩) م/ث، وإذا كانت نسبة كتلة الإلكترون إلى شحنته تساوي (−⁦5,7 × 10⁻¹²⁩) كغ/كولوم فإن فرق الجهد اللازم لإيقاف هذه الإلكترونات بوحدة (فولت) يساوي:

إذا علمت أن الطول الموجي لفوتونين (1، 2) على الترتيب (3λ، λ)، فإن النسبة بين طاقتيهما (ط1 : ط2) تساوي:

وفق تفسير أينشتين للظاهرة الكهروضوئية، زيادة شدة الضوء الساقط المناسب تزيد من مقدار التيار الكهروضوئي بسبب:

ينتمي الخط الطيفي ذو الطول الموجي الأقصر في متسلسلات طيف ذرة الهيدروجين إلى متسلسلة:

وفقًا لنموذج بور، فإن ذرة الهيدروجين المثارة لكي تصل إلى حالة الاستقرار:

إلكترون كتلته (كₑ) وبروتون كتلته (كₚ) لهما الطاقة الحركية نفسها، فإن نسبة طول موجة دي بروي المصاحبة للإلكترون إلى طول موجة دي بروي المصاحبة للبروتون (λₑ / λₚ) تساوي:

النيوترينو جسيم نووي يصاحب انبعاث:

الإشعاع النووي الأكثر خطورة على الإنسان عندما يتناول طعامًا ملوثًا بالإشعاع النووي هو:

عند انبعاث أشعة غاما من نواة عنصر مشع، فإن كلًّا من عدده الكتلي وعدده الذري على الترتيب:

إذا كان فرق الكتلة بين كتلة نواة الهيليوم (⁴₂He) ومجموع كتل مكوناتها يساوي (٠,٠٣) و.ك.ذ، فإن طاقة الربط النووية لنواة الهيليوم بوحدة مليون إلكترون فولت تساوي: (١ و.ك.ذ = ٩٣١ مليون إلكترون فولت)

الكميتان الفيزيائيتان اللتان تتناسب كل منهما طرديًا مع العدد الكتلي للنواة هما:

تضمحل نواة الرادون (²²²₈₆Rn) باعثة دقيقة ألفا (⁴₂He) فتتحول إلى نواة البولونيوم (Po)، الرمز الذي يمثل نواة البولونيوم الناتجة من بين الرموز (A, B, C, D) الموضحة في الشكل المجاور هو:

التفاعل النووي الذي تُعبّر عنه المعادلة الآتية (4 ¹₁H → ⁴₂He + 2 ⁰₊₁e + 2ν) هو: