امتحان الفيزياء الوزاري 2023، الدورة العامة، الكتاب القديم، مع الإجابات

يشير اتجاه خط المجال الكهربائي دائمًا إلى اتجاه:

في الشكل المجاور تقع النقطتان (هـ، و) في مجال الشحنة النقطية (ش). مستعينًا بالشكل وبياناته، أجب عن الفقرتين (2، 3) الآتيتين:

نسبة مقدار المجال الكهربائي عند النقطة (هـ) إلى مقدار المجال الكهربائي عند النقطة (و) هي:

في الشكل المجاور تقع النقطتان (هـ، و) في مجال الشحنة النقطية (ش). مستعينًا بالشكل وبياناته، أجب عن الفقرتين (2، 3) الآتيتين:

نسبة الجهد الكهربائي عند النقطة (هـ) إلى الجهد الكهربائي عند النقطة (و) هي:

المنحنى البياني الذي يمثل العلاقة بين مقدار المجال الكهربائي الناشئ عن شحنة نقطية والبعد عنها من بين المنحنيات الآتية هو:

وُضع بروتون وإلكترون في مجال كهربائي منتظم بشكل حرّ، سيكتسب كل منهما نتيجة ذلك تسارعًا بحيث يكون تسارع البروتون:

جُسيمان ذريان (س، ص) متماثلان في الشحنة، وكتلة الجُسيم (س) مثلي كتلة الجُسيم (ص)، وُضعا معًا ساكنين في مجال كهربائي منتظم، فاكتسب الجُسيم (س) بعد فترة زمنية طاقة حركية ($\text{ط}_{\text{ح}}$) بفعل قوة المجال الكهربائي، بعد الفترة الزمنية نفسها سيكتسب الجُسيم (ص) طاقة حركية بدلالة ($\text{ط}_{\text{ح}}$) تساوي:

يبيّن الشكل المجاور سطوح تساوي الجهد لمجال كهربائي منتظم مقداره (500) نيوتن/ كولوم، واتجاهه باتجاه محور (− ص). مستعينًا بالشكل أجب عن الفقرتين (7، 8) الآتيتين:

الجهد الكهربائي عند النقطة (هـ) بوحدة فولت يساوي:

يبيّن الشكل المجاور سطوح تساوي الجهد لمجال كهربائي منتظم مقداره (500) نيوتن/ كولوم، واتجاهه باتجاه محور (− ص). مستعينًا بالشكل أجب عن الفقرتين (7، 8) الآتيتين:

إذا وُضع جُسيم شحنته (+3) ميكروكولوم عند النقطة (د)، فإنّه يتأثر بقوة كهربائية مقدارها بوحدة نيوتن يساوي:

وُضعت شحنة كهربائية نقطية مقدارها (1) كولوم عند نقطة في مجال كهربائي، فكانت طاقة وضعها الكهربائية (5) جول. هذا يعني أنّ:

عندما تنتقل الشحنتان (+ش، −ش) في المجال الكهربائي بتأثير القوة الكهربائية كما في الشكل المجاور. فإنّ ما يحدث لطاقة الوضع الكهربائية لكل من الشحنة الموجبة والشحنة السالبة على الترتيب:

مواسع ذو صفيحتين متوازيتين مواسعته (س)، وُصل مع بطارية فرق الجهد بين طرفيها (جـ)، فاكتسب شحنة مقدارها (ش). في حال توصيل المواسع نفسه مع بطارية فرق الجهد بين طرفيها (2جـ)، فإنّه يكتسب شحنة مقدارها:

يبيّن الشكل المجاور مجموعة مواسعات موصولة مع مصدر فرق جهد (جـ) في دارة كهربائية، معتمدًا على بيانات الشكل، فإنّ المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات بدلالة (س) تساوي:

مواسع كهربائي ذو صفيحتين متوازيتين مواسعته (س)، وُصل مع مصدر فرق جهد (جـ) حتى شُحن تمامًا، ثم فُصل عنه، إذا زاد البعد بين صفيحتيه، فإنّ التغيّر الذي يطرأ على كل من مواسعته وفرق الجهد بين طرفيه على الترتيب هو:

وُصل مواسع مع مصدر فرق جهد كهربائي (40) فولت حتى شُحن تمامًا، فاختزن طاقة كهربائية مقدارها (8) ميكروجول، فإنّ الشحنة الكهربائية التي اختزنها بوحدة ميكروكولوم تساوي:

عند وَصْل مواسع مشحون مع مصباح كهربائي في دارة كهربائية مغلقة، فإنّ العبارة التي تصف ما يحدث لإضاءة المصباح هي:

إذا كان متوسط التيار الكهربائي المار في موصل يساوي (3) أمبير، فإنّ مقدار الشحنة التي تَعْبُر مقطع هذا الموصل خلال مدة زمنية (24) ث بوحدة كولوم يساوي:

دارة كهربائية تتكون من بطارية ومقاومة (⁦4 Ω⁩) ومفتاح، يتصل طرفا البطارية بفولتميتر. إذا كانت قراءة الفولتميتر والمفتاح مفتوح (12) فولت، وعند إغلاق المفتاح مرّ تيار كهربائي في المقاومة (2) أمبير، فإنّ كل من القوة الدافعة الكهربائية للبطارية بوحدة فولت ومقاومتها الداخلية بوحدة أوم على الترتيب يساويان:

ثوابت فيزيائية: ($\text{ش}_{e} = -1.6 \times 10^{-19}$ كولوم)

موصل فلزي مساحة مقطعه (3) مم²، وعدد الإلكترونات الحرة في وحدة الحجوم منه ($6 \times 10^{28}$) إلكترون/ م³. عندما وُصل الموصل مع مصدر فرق جهد كهربائي (3.6) فولت، تحركت الإلكترونات الحرة فيه بسرعة انسياقية (0.25) مم/ ث. إنّ مقاومة الموصل بوحدة أوم تساوي:

سلك فلزي طوله (5) متر، ومساحة مقطعه (0.01) مم²، عند توصيله بفرق جهد (1.5) فولت يمرّ فيه تيار كهربائي (100) ملي أمبير. إنّ مقاوميّة الفلز المصنوع منه السلك بوحدة (أوم. م) تساوي:

معتمدًا على الشكل المجاور وبياناته، فإنّ قراءة الأميتر بدلالة ($\text{ق}_{\text{د}}$، م)، وفرق الجهد بين قطبي البطارية بدلالة ($\text{ق}_{\text{د}}$) يساويان:

معتمدًا على بيانات الشكل المجاور الذي يبين جزءًا من دارة كهربائية، وإذا علمت أنّ جهد النقطة (ب) يزيد على جهد النقطة (أ) بمقدار (9) فولت، فإنّ قراءة الفولتميتر بوحدة فولت تساوي:

معتمدًا على الشكل المجاور وبياناته، أجب عن الفقرتين (22، 23) الآتيتين:

إنّ مقدار المقاومة (م) بوحدة أوم يساوي:

معتمدًا على الشكل المجاور وبياناته، أجب عن الفقرتين (22، 23) الآتيتين:

إنّ مقدار القدرة الكهربائية المستهلكة داخل البطارية (8 فولت) بوحدة واط يساوي:

عشرة مصابيح كهربائية مقاومة كل منها (120) أوم، وُصلت على التوازي مع مصدر فرق جهد (240) فولت. أجب عن الفقرتين (24، 25) الآتيتين:

المقاومة المكافئة لمجموعة المصابيح بوحدة أوم تساوي:

عشرة مصابيح كهربائية مقاومة كل منها (120) أوم، وُصلت على التوازي مع مصدر فرق جهد (240) فولت. أجب عن الفقرتين (24، 25) الآتيتين:

إذا علمت أنّ المصابيح جميعها استهلكت طاقة كهربائية مقدارها (72) كيلو واط ساعة، فإنّ عدد الساعات التي أضاءت خلالها هذه المصابيح يساوي:

يمثل الشكل المجاور خطوطًا لمجال مغناطيسي (غ)، والنقطتان (أ، ب) تقعان داخل المجال. اعتمادًا على الشكل، فإنّ هذا المجال يتصف بأنّه:

تحرّك جُسيم مشحون بشحنة موجبة باتجاه محور (− س)، فدخل مجالًا مغناطيسيًا منتظمًا يصنع زاوية (⁦45°⁩) مع محور (+ س). إنّ اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة في الجُسيم يكون باتجاه:

أربعة جُسيمات مهملة الوزن (س، ص، هـ، و) متماثلة الشحنة. أُدخلت إلى مجال مغناطيسي (غ) بسرعة (ع) وفي الاتجاهات المبيّنة في الشكل المجاور. الجُسيم الذي يحافظ على سرعته مقدارًا واتجاهًا هو:

ثوابت فيزيائية: ($\mu_{0} = 4\pi \times 10^{-7}$ تسلا.م/أمبير)

اعتمادًا على الشكل المجاور، وإذا علمت أنّ (ت = 3 أمبير) و (نق = $\pi$ سم)، فإنّ المجال المغناطيسي عند النقطة (م) مقدارًا واتجاهًا:

ثوابت فيزيائية: ($\text{ك}_{p} = 1.6 \times 10^{-27}$ كغ)، ($\text{ش}_{e} = -1.6 \times 10^{-19}$ كولوم)

قُذف بروتون داخل مجال مغناطيسي مقداره ($2 \times 10^{-3}$) تسلا، بسرعة مقدارها ($1 \times 10^{5}$) م/ث وباتجاه عمودي على المجال، فاتخذ مسارًا دائريًا. إنّ نصف قطر هذا المسار بوحدة متر يساوي:

ثوابت فيزيائية: (جا ⁦30°⁩ = 0.5)

وُضع موصل مستقيم طوله (25) سم ويمر فيه تيار كهربائي (8) أمبير في مجال مغناطيسي (2.5) تسلا، اتجاهه يصنع زاوية مقدارها (⁦30°⁩) مع اتجاه التيار. مقدار القوة المغناطيسية التي تؤثر في الموصل بوحدة نيوتن تساوي:

ملفان لولبيان طول كل منهما (ل)، وعدد لفاته (ن)، مساحة مقطع الأول (أ) ومساحة مقطع الثاني (2أ)، يمر في كل منهما تيار كهربائي (ت). إذا نشأ داخل الملف الأول مجال مغناطيسي مقداره (غ)، فإنّ مقدار المجال المغناطيسي الناشئ داخل الملف الثاني بدلالة (غ) يساوي:

ثوابت فيزيائية: ($\mu_{0} = 4\pi \times 10^{-7}$ تسلا.م/أمبير)

ملف لولبي طوله ($2\pi$ سم)، ومساحة مقطعه ($1 \times 10^{-2}$ م²) وعدد لفاته (1000) لفة مغمور في مجال مغناطيسي منتظم (0.5) تسلا باتجاه عمودي على مقطعه، فإذا عُكس اتجاه المجال المغناطيسي خلال (0.2) ث، فأجب عن الفقرتين (33، 34) الآتيتين:

متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الملف بوحدة فولت يساوي:

ثوابت فيزيائية: ($\mu_{0} = 4\pi \times 10^{-7}$ تسلا.م/أمبير)

ملف لولبي طوله ($2\pi$ سم)، ومساحة مقطعه ($1 \times 10^{-2}$ م²) وعدد لفاته (1000) لفة مغمور في مجال مغناطيسي منتظم (0.5) تسلا باتجاه عمودي على مقطعه، فإذا عُكس اتجاه المجال المغناطيسي خلال (0.2) ث، فأجب عن الفقرتين (33، 34) الآتيتين:

التغيّر في التيار في الملف أثناء عكس اتجاه المجال المغناطيسي بوحدة أمبير يساوي:

يبيّن الشكل المجاور تمثيلًا بيانيًا للتدفق المغناطيسي مع الزمن لحركة مغناطيس بالنسبة إلى ملف عدد لفاته (500) لفة، بحيث يبقى اتجاه المجال موازيًا لمتجه المساحة. إنّ متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الملف في الفترة (ع) بوحدة فولت تساوي:

العبارة التي تصف ما يحدث في الدارة الكهربائية الموضّحة في الشكل المجاور لحظة إغلاق المفتاح، هي:

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

يبيّن الشكل تمثيلًا بيانيًا للعلاقة بين فرق الجهد (جـ) في خلية كهرضوئية والتيار الكهربائي (ت) عند سقوط ضوء تردده ($\text{ت}_{\text{د}}$) على مهبط الخلية. إذا زادت شدة الضوء الساقط على مهبط الخلية فإنّ أحد الآتية يتغير على بيانات الشكل:

يتناسب طول الموجة المصاحبة لحركة الجسيم المادي تناسبًا:

إذا علمت أنّ الزخم الزاوي لإلكترون ذرة الهيدروجين في أحد المدارات يساوي ($\frac{2\text{هـ}}{\pi}$)، فإنّ رقم هذا المدار هو:

ثوابت فيزيائية: ($\text{ك}_{e} = 9 \times 10^{-31}$ كغ)، ($\text{ش}_{e} = -1.6 \times 10^{-19}$ كولوم)

سقط ضوء على مهبط خلية كهرضوئية فتحررت إلكترونات ضوئية بسرعة عظمى ($8 \times 10^{5}$) م/ث. الجهد اللازم لإيقاف هذه الإلكترونات بوحدة فولت يساوي:

يبيّن الجدول المجاور قيم اقتران الشغل لثلاثة فلزات (س، ص، ع)، مستعينًا بالجدول، وعند سقوط ضوء طاقته (⁦4 eV⁩) على سطوح كل من الفلزات الثلاثة، فإنّه يتحرر إلكترونات ضوئية من:

انتقل إلكترون ذرة الهيدروجين من مستوى طاقته (−0.85) إلكترون فولت إلى مستوى طاقته (−3.4) إلكترون فولت باعثًا فوتونًا. إنّ الفوتون المنبعث ينتمي إلى متسلسلة:

يُعدّ الإشعاع النووي الأكثر خطورة على الإنسان عندما يأكل طعامًا ملوثًا بـ:

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

تتميز القوة النووية بأنّها:

يتناسب نصف قطر النواة طرديًا مع:

يمثل الرمز ($X$) في المعادلة النووية الآتية: ($^{14}_{6}C \rightarrow {}^{14}_{7}N + {}^{0}_{-1}e + X$)

الرسم البياني في الشكل المجاور يمثل علاقة طاقة الربط النووية لكل نيوكليون مع العدد الكتلي للنوى المختلفة. أجب عن الفقرتين (49، 50) الآتيتين:

إنّ النوى القابلة للاندماج في حال توافرت ظروف مناسبة هي:

الرسم البياني في الشكل المجاور يمثل علاقة طاقة الربط النووية لكل نيوكليون مع العدد الكتلي للنوى المختلفة. أجب عن الفقرتين (49، 50) الآتيتين:

إذا كانت طاقة الربط النووية لكل نيوكليون للنواة (ز) تساوي (8.5) مليون إلكترون فولت، فإنّ الفرق في الكتلة بين النواة (ز) ومكوناتها بوحدة الكتل الذرية (و.ك.ذ) يساوي: