امتحان الفيزياء الوزاري فلسطين 2023، الدورة الأولى، العلمي

وضّح المقصود بكل مما يأتي

1. نظرية الدفع - الزخم
2. الهبوط في الجهد
3. قانون أمبير

يمثل الشكل المجاور ثلاثة أسلاك مستقيمة طويلة جداً يسري في كل منها تيار كهربائي. احسب مقدار واتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة في وحدة الطول من السلك $(b)$.

في الدارة الكهربائية المجاورة: احسب

1. شدة التيارات الكهربائية $(I_1, I_2, I_3)$.
2. القدرة الداخلة في الفرع $(abcd)$.

علّل ما يأتي

1. في آلة لف الصفائح المعدنية يتم استخدام أسطوانات ذات قطر كبير وكتلة كبيرة نسبياً تثبت إلى جذع الآلة.
2. قياس مقدار مقاومة مجهولة باستخدام قانون أوم يكون أقلّ دقة من استخدام قنطرة ويتستون.
3. شدة المجال المغناطيسي عند أي نقطة على امتداد سلك طويل يحمل تياراً كهربائياً يساوي صفراً.

جسيم مشحون بشحنة مقدارها $(3.2 \times 10^{-19}\,C)$، وكتلته $(4 \times 10^{-28}\,kg)$، يدور بسرعة ثابتة مقدارها $(1 \times 10^{7}\,m/s)$ في مسار دائري متعامد مع مجال مغناطيسي منتظم شدته $(0.1\,T)$، احسب

1. نصف قطر المسار الدائري للجسيم.
2. الزمن الدوري لحركة الجسيم.
3. الطاقة الحركية للجسيم بعد أن يتم $(100)$ دورة داخل المجال المغناطيسي.

جسم كتلته $(5\,kg)$ يتحرَّك في خط مستقيم بسرعة $(20\,m/s)$ على سطح أفقي أملس، فإذا اصطدم به عمودياً جسم آخر كتلته $(10\,kg)$ يتحرَّك على نفس السطح بسرعة $(30\,m/s)$، والتصق الجسمان وسارا معاً كجسم واحد، احسب

1. سرعة الجسمين الملتصقين بعد التصادم مباشرة مقداراً واتجاهاً.
2. نسبة التغير في الطاقة الحركية نتيجة التصادم إلى الطاقة الحركية الأصلية للجسمين قبل التصادم مباشرة.

جسم كتلته $(4\,kg)$ يستقر على سطح أفقي أملس، أثّرت عليه قوة متغيرة مُثلت بيانياً مع الزمن كما في الشكل المجاور، اعتماداً على البيانات المثبتة عليه، احسب

1. دفع القوة خلال $(30\,s)$.
2. سرعة الجسم عند الزمن $(10\,s)$ من بدء الحركة.

ملف حلزوني يسري به تيار كهربائي شدته $(5\,A)$، أثر عليه مجال مغناطيسي منتظم خارجي شدته $(2 \times 10^{-5}\,T)$ نحو $(+X)$، فكانت محصلة المجال المغناطيسي عند النقطة $(a)$ التي تقع على محور الملف الحلزوني $(3 \times 10^{-5}\,T)$ نحو $(-X)$، أجب عما يأتي

1. اتجاه التيار الكهربائي في المقاومة $(R)$.
2. عدد لفات الملف الحلزوني لكل وحدة طول.

فرن كهربائي مكتوب عليه: $(2000W, 200V)$، صُنِعَت مقاومته من سلك فلزي مساحة مقطعه العرضي $(0.2\,mm^2)$، وموصلية مادته $(5 \times 10^{7}\,\Omega^{-1}.m^{-1})$، إذا تمّ تشغيله على فرق جهد $(200V)$، احسب

1. أكبر تيار كهربائي يمر في مقاومة الفرن.
2. طول السلك الفلزي الذي صُنِعَت منه مقاومة الفرن.
3. تكاليف تشغيل الفرن الكهربائي لمدة شهر بمعدل $(3)$ ساعات يومياً، علماً بأن سعر الكيلو واط. ساعة $(10)$ قروش.

الشكل المجاور يبيّن أسطوانة مصمتة قائمة، كتلتها $(M)$ ونصف قطر قاعدتها $(R)$، قابلة للدَّوران حول محورها، أثَّرت عليها القوتان المماسيتان: $(F_1, F_2)$، حيث $(F_2 = 2\,F_1)$، و $(I_{أسطوانة} = \frac{1}{2} M R^{2})$. أثبت أنّ: الطاقة الحركية الدورانية للأسطوانة بعد ثانيتين من بدء دورانها من السكون تعطى بالعلاقة $K = \frac{4F_1^2}{M}$

الشكل المجاور يبين دارة كهربائية، معتمداً على البيانات المثبتة على الشكل، جد

1. جهد النقطة $(b)$ عندما يكون المفتاح $(S_1)$ مفتوحاً، والمفتاح $(S_2)$ مغلقاً.
2. القدرة المستنفدة في المقاومة $(3\Omega)$ عندما يكون المفتاح $(S_2)$ مفتوحاً، والمفتاح $(S_1)$ مغلقاً.

جسم ساكن كتلته $(2\,Kg)$ موضوع على سطح أفقي أملس، أثرت عليه قوة فأكسبته طاقة حركية مقدارها $(324)$ جول، ثم توقف تأثير القوة، فتابع الجسم حركته حتى التحم مع جسم آخر ساكن على نفس السطح كتلته $(3\,kg)$، وتحرك الجسمان معاً، جد

1. سرعة الجسمين بعد الالتحام مباشرة.
2. التغير في طاقة حركة النظام.

في الشكل المقابل تنزلق كتلة $(m_1)$ من السكون من ارتفاع $(h)$ على مسار أملس، وعند أسفل المسار تصطدم اصطداماً مرناً بكتلة أخرى ساكنة $(m_2)$، فإذا كانت $(m_2 = 2m_1)$، أثبت أنّ سرعة الكتلة $(m_2)$ بعد الاصطدام مباشرة تعطى بالعلاقة $v_{2f} = \frac{4}{3}\sqrt{\frac{gh}{2}}$

يدور قرص كتلته $(2kg)$ ونصف قطره $(10\,cm)$ حول محور يمر من مركزه وعمودياً على مستواه بسرعة زاوية مقدارها $(5\,rad/s)$، فإذا أصبحت سرعته الزاوية $(15\,rad/s)$ بعد $(10\,s)$ من بدء الحركة، احسب

1. التغير في الزخم الزاوي للقرص خلال $(10\,sec)$.
2. عزم الدوران الكلي خلال $(10\,sec)$. (علماً أن عزم القصور الدوراني له $(I = \frac{1}{2}MR^2)$).

يمثل الشكل المجاور تخطيطاً يوضح التغيرات في الجهد في دارة كهربائية بسيطة. عند الحركة عبر الدارة باتجاه عكس عقارب الساعة، جد

1. مقدار المقاومة $(R)$.
2. فرق الجهد بين النقطتين $a$ و $b$ $(V_{ab})$.
3. القدرة المستنفدة في البطارية.

في ضوء دراستك لجهاز السيلكترون وجهاز منتقي السرعات، قارن بين

1. اتجاه المجال الكهربائي بالنسبة لاتجاه سرعة الجسيم المشحون في كلا الجهازين.
2. تزامن تأثير المجال الكهربائي والمغناطيسي على الجسيم المشحون في كلا الجهازين.

ملف دائري موضوع في مستوى أفقي نصف قطره $(\pi\,cm)$ وعدد لفاته $(10)$ لفات يسري فيه تيار كهربائي شدته $(0.1A)$ عكس اتجاه عقارب الساعة، يؤثر عليه مجال مغناطيسي خارجي شدته $(3 \times 10^{-5}\,T)$ نحو $(+X)$، احسب

1. محصلة المجال المغناطيسي في مركز الملف الدائري.
2. القوة المغناطيسية المؤثرة على بروتون لحظة مروره من مركز الملف الدائري بسرعة $(2 \times 10^{5}\,m/s)$ نحو $(+X)$.

يبين الشكل المجاور، سلكين مستقيمين لانهائيين طويلين جداً ومتوازيين والمسافة بينهما $(2\,m)$، يمرّ في كل منهما تيار كهربائي وفي نفس الاتجاه، فإذا انعدمت شدة المجال المغناطيسي عند نقطة في منتصف المسافة بينهما، وكانت القوة المؤثرة على وحدة الأطوال من أي من السلكين $(4 \times 10^{-5}\,N/m)$. احسب

1. شدة التيار المار في كل من السلكين.
2. القوة المغناطيسية المؤثرة على بروتون يتحرك بسرعة $(6 \times 10^{6}\,m/s)$ باتجاه $(+Y)$ في نفس مستوى السلكين، عند مروره بالنقطة $(b)$ التي تبعد عن السلك الأول مسافة $(2m)$.

$q_e = 1.6 \times 10^{-19}\,C$ | $g = 10\,m/s^2$ | $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\,T.m/A$