حل أسئلة تقويم الفصل الخامس ( الكهرباء الساكنة ) - العلم نور

عاجل

{ وَقُلْ رَبِّ زِدْنِي عِلْمًا }

الخميس، 2 أغسطس 2018

حل أسئلة تقويم الفصل الخامس ( الكهرباء الساكنة )



بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
حل أسئلة تقويم الفصل الخامس ( الكهرباء الساكنة )
نبدأ على بركة الله ....


خريطة المفاهيم

21. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات التالية : التوصيل ، والمسافة ، الشحنة الأساسية .



الحل :





إتقان المفاهيم

22. إذا مشطت شعرك في يوم جاف فسوف يشحن المشط بشحنة موجبة . هل يمكن أن يبقى شعرك متعادلا ؟ وضح إجابتك .

الحل :
لا . فوفق مفهوم حفظ الشحنة فإن شعرك يجب أن يصبح سالب الشحنة .


23. أعد قائمة ببعض المواد العازلة والمواد الموصلة .

الحل :
العوازل : الهواء الجاف والخشب والبلاستيك والزجاج والملابس والماء المنزوع الأيونات .
الموصلات : الفلزات وماء الصبور وجسمك .


24. ما الخاصية التي تجعل الفلز موصلا جيدا ، والمطاط عازلا جيدا ؟

الحل :
تحتوي الفلزات على إلكترونات حرة ، أما المطاط فيحتوي على إلكترونات مرتبطة .


25. غسالة الملابس عندما نخرج الجوارب من مجففة الملابس تكون أحيانا ملتصقة بملابس أخرى . لماذا ؟

الحل :
شحنت بالدلك مع الملابس الأخرى ، لذا تنجذب إلى الملابس المتعادلة أو التي لها شحنة مخالفة .


26. الأقراص المدمجة لماذا يجذب قرص مدمج الغبار إذا مسحته بقطعة قماش نظيفة ؟

الحل :
إن عملية دلك القرص المدمج CD تؤدي إلى شحنه ، فيجذب جسيمات متعادلة ، كجسيمات الغبار .


27. عملات معدنية مجموعة شحنة جميع إلكترونات عملة مصنوعة من النيكل يساوي مئات الآلاف من الكولومات . هل يخبرنا هذا بشيء عن صافي الشحنة على هذه العملة ؟ وضح إجابتك .

الحل :
لا ، إن صافي الشحنة هو الفرق بين الشحنات الموجبة و السالبة . فيبقى صافي الشحنة على قطعة النقد صفرا .


28. كيف تؤثر المسافة بين شحنتين في القوة المتبادلة بينهما ؟ وإذا قلت المسافة وبقي مقدار الشحنتين كما هو فماذا يحدث للقوة ؟

الحل :
تتناسب القوة الكهربائية عكسيا مع مربع المسافة بين الشحنتين . فعندما تقل المسافة ويبقى مقدار الشحنتين كما هو دون تغيير تزداد القوة بما يتناسب مع مربع المسافة .


29. اشرح كيف يمكنك شحن موصل بشحنة سالبة إذا كان لديك قضيب موجب الشحنة فقط .

الحل :
حرك الموصل بحيث يصبح قريبا من القضيب ، من دون أن يلامسه . صل الموصل بالأرض في وجود القضيب المشحون ، ثم أزل التاريض قبل إزالة القضيب المشحون ، فيكتسب الموصل شحنة سالبة .



تطبيق المفاهيم

30. فيم تختلف شحنة الإلكترون عن شحنة البروتون ؟ وفيم تتشابهان ؟

الحل :
شحنة البروتون تساوي تماما مقدار شحنة الإلكترون ، ولكنها مختلفة عنها في النوع .


31. كيف يمكنك أن تحدد ما إذا كان جسم ما موصلا أم لا ، باستخدام قضيب مشحون وكشاف كهربائي ؟

الحل :
استخدم عازلا معروفا لتمسك إحدى نهايتي الجسم بالقرب من الكاشف الكهربائي . المس النهاية الأخرى للجسم بالقضيب المشحون .


32. قرب قضيب مشحون إلى مجموعة كرات بلاستيكية صغيرة جدا ، فانجذبت بعض الكرات إلى القضيب ، إلا أنها لحظة ملامستها للقضيب اندفعت مبتعدة عنه في اتجاهات مختلفة . فسر ذلك .

الحل :
بداية ، تنجذب الكرات المتعادلة إلى القضيب المشحون ، وعندما تلامسه تكتسب شحنة مشابهة لشحنته ، لذا تتنافر معه .


33. البرق يحدث البرق عادة عندما تنتقل الشحنات السالبة في الغيوم إلى الأرض . فإذا كان سطح الأرض متعادلا فما الذي يوفر قوة الجذب المسؤولة عن سحب الإلكتروات نحو الأرض ؟

الحل :
الشحنة في الغيمة تتنافر مع الإلكترونات على الأرض في المنطقة المقابلة لها ، مما يؤدي إلى فصل الشحنة ، فتصبح شحنة هذه المنطقة القريبة من الغيمة موجبة ، مما يؤدي إلى ظهور قوة تجاذب .


34. وضح ما يحدث لورقتي كشاف كهربائي مشحون بشحنة موجبة عند تقريب قضيب مشحون بالشحنات التالية إليه ، مع مراعاة عدم لمس القضيب للكاشف الكهربائي :
     a.   شحنة موجبة .
     b.  شحنة سالبة .

الحل :
     a.   يزداد انفراج ورقتي الكشاف .
     b.  يقل انفراج ورقتي الكاشف .


35. يبدو أن قانون كولوم وقانون نيوتن في الجذب العام متشابهان ، كما هو موضح في الشكل 5-13 . فيم تتشابه القوة الكهربائية وقوة الجاذبية ؟ وفيم تختلفان؟




الحل :

التشابه : يعتمد التربيع العكسي على المسافة ، وتتناسب القوة طرديا مع حاصل ضرب كتلتين أو شحنتين .

الاختلاف : هناك إشارة واحدة فقط للكتلة ، لذا فإن قوة الجاذبية دائما قوة تجاذب ، أما الشحنة فلها إشارتان ، لذا فإن القوة الكهربائية يمكن أن تكون قوة تجاذب أو قوة تنافر .


36. قيمة الثابت k في قانون كولوم أكبر كثيرا من قيمة الثابت G في قانون الجذب العام . علام يدل ذلك ؟

الحل :
القوة الكهربائية أكبر كثيرا .


37. وصف هذا الفصل طريقة كولوم لشحن كرتين A و B ، بحيث تكون الشحنة على الكرة B نصف الشحنة على الكرة A تماما . اقترح طريقة تطبقها لتصبح شحنة الكرة B مساوية ثلث شحنة الكرة A .

الحل :
بعد شحن الكرتين A و B بشحنتين متساويتين اجعل الكرة B تلامس كرتين أخريين مماثلتين لها في الحجم وغير مشحونتين ، وتلامس كل منهما الأخرى . ستتوزع الآن شحنة الكرة B بالتساوي على الكرات الثلاث ، بحيث تحمل كل منها ثلث الشحنة الكلية .


38. قاس كولوم انحراف الكرة A عندما كان للكرتين A و B الشحنة نفسها ، وتبعد إحداهما عن الأخرى مسافة مقدارها r . ثم جعل شحنة الكرة B تساوي ثلث شحنة الكرة A . كم يجب أن تكون المسافة الجديدة بين الكرتين بحيث تنحرف الكرة A بمقدار مساو لانحرافها السابق ؟

الحل :
لنحصل على القوة نفسها بثلث مقدار الشحنة الأصلية يجب تقليل المسافة بين الشحنتين بحيث تكون d2 = 1/3 ، أو تساوي 0.58 مرة ضعف المسافة الابتدائية بينهما .


39. يؤثر جسمان مشحونان أحدهما في الآخر بقوة مقدارها 0.145 N عندما كانا على بعد معين أحدهما من الآخر . فإذا قرب أحدهما إلى الىخر بحيث أصبحت المسافة بينهما ربع المسافة السابقة فما مقدار القوة المؤثرة في كل منهما ؟

الحل :
أكبر من القوة الأصلية 16 مرة .


40. القوى الكهربائية بين الشحنات كبيرة جدا عند مقارنتها بقوى الجاذبية بينها ، ومع ذلك لا نشعر عادة بالقوى الكهربائية بيننا وبين المحيط من حولنا ، إلا أننا نشعر بتأثيرات قوى الجاذبية مع الأرض . فسر ذلك .

الحل :
قوى الجاذبية قوى جذب فقط . أما القوى الكهربائية فهي إما قوى جذب و إما قوى جذب وإما قوى تنافر ، وبإمكاننا الشعور فقط بالمجموع المتجهي لها ، والذي يكون عادة صغيرا ، ونشعر بقوة الجاذبية بسبب كتلة الأرض الكبيرة .


إتقان حل المسائل

5-2 القوة الكهربائية

41. شحنتان كهربائيتان ، qA و qB ، تفصل بينهما مسافة r ، ويؤثر كل منهما في الآخر بقوة مقدارها F . حلل قانون كولوم ، و حدد القوة الجديدة التي تنتج تحت الظروف التالية :
    a.   مضاعفة الشحنة qA مرتين .  
    b.  تقليل الشحنتين qA و qB إلى النصف .
    c.   مضاعفة r ثلاث أمثالها .
    d.  تقليل r إلى النصف .
    e.   مصاعفة qA ثلاث أمثالها و r إلى المثلين .

الحل :
    a.    2F
    b.   1/2 qA  و 1/2 qB فإن القوة الجديدة تساوي
(1/2)(1/2)F = (1/4) F
    c.   3d  فان القوة الجديدة تساوي :
F/(3)2 = 1/9 F
    d.    1/2 d  فإن القوة الجديدة تساوي :
F/(1/2)2 = 3/4 F        
    e.   3qA و 2d  فإن القوة الجديدة تساوي :
3F/(2)2 = 3/4 F


42. البرق إذا نقلت صاعقة برق قوية شحنة مقدارها 25C إلى الأرض فما عدد الإلكترونات المنقولة ؟

الحل :



43. الذرات إذا كانت المسافة بين إلكترونين في ذرة 1.5 x 10 -10 m  فما مقدار القوة الكهربائية بينهما ؟
الحل :



44. شحنتان كهربائيتان مقدار كل منهما 2.5 x 10-5 C ، والمسافة بينهما 15 cm . أوجد القوة التي تؤثر في كل منهما ؟

الحل :



45. إذا كانت القوة التي تؤثر في كل من الشحنتين 8.0 x 10-5 C و 3.0x10-5 C تساوي 2.4x102 N فاحسب مقدار المسافة بينهما .

الحل :



46. إذا أثرت شحنتان موجبتان متماثلتان كل منهما في الأخرى بقوة تنافر مقدارها 6.4 x 10-9 N عندما كانت إحداهما تبعد عن الأخرى مسافة 3.8 x 10-10 m ، فاحسب مقدار شحنة كل منهما .

الحل :




47. تسحب شحنة موجبة مقدارها 3.0 µC بشحنتين سالبتين ، كما هو موضح في الشكل التالي . فإذا كانت إحدى الشحنتين – 2.0 µC تبعد مسافة 0.050 m إلى الغرب ، وتبعد الشحنة الأخرى - 4.0 µC مسافة 0.030 m إلى الشرق فما مقدار واتجاه القوة المحصلة المؤثرة في الشحنة الموجبة ؟



الحل :



48. يوضح الشكل التالي كرتين مشحونتين بشحنتين موجبتين ، شحنة إحداهما تساوي ثلاثة أمثال شحنة الأخرى ، والمسافة بين مركزيهما 16 cm . إذا كانت القوة المتبادلة بينهما 0.28 N فما مقدار الشحنة على كل منهما ؟

الحل :



49. الشحنة على عملة نقدية ما مقدار الشحنة المقيسة بالكولوم للإلكترونات الموجودة في قطعة نقدية مصنوعة من النيكل ؟ استخدم الطريقة التالية لتجد الإجابة :
    a.   أوجد عدد الذرات في قطعة النقد إذا كانت كتلة القطعة 5g ، منها 75% نحاس ، أما ال25% المتبقية فمن النيكل ، لذا تكون كتلة كل مول من ذرات القطعة 62 g .
    b.  أوجد عدد الإلكترونات في قطعة النقد ، علما أن متوسط عدد الإلكترونات لكل ذرة يساوي 28.75 .
    c.   أوجد شحنة الإلكترونات بالكولوم .

الحل :
a.  
  
b. 
  
c.  
   




مراجعة عامة
50. إذا لا مست كرة فلزية صغيرة شحنتها 1.2 x 10-5 C كرة مماثلة متعادلة ، ثم وضعت على بعد 0.15 m منها فما القوة الكهربائية بين الكرتين ؟
الحل :



51. الذرات ما القوة الكهربائية بين إلكترون وبروتون يبعد أحدهما عن الآخر 5.3 x 10-11 m ؟ ( هذه المسافة تساوي نصف القطر التقريبي لذرة الهيدروجين ) .

الحل :



52. تؤثر قوة مقدارها 0.36 N في كرة صغيرة شحنتها 2.4 µC ، وذلك عند وضعها على بعد 5.5 cm من مركز كرة ثانية مشحونة بشحنة غير معروفة . ما مقدار شحنة الكرة الثانية ؟

الحل :



53. كرتان متماثلتان مشحونتان ، المسافة بين مركزيهما 12 cm . إذا كانت القوة الكهربائية بينهما 0.28 N فما شحنة كل كرة ؟

الحل :



54. في التجربة المستخدم فيها جهاز كولوم ، يبعد مركز كرة شحنتها 3.6x10-8 C مسافة 1.4 cm عن مركز كرة ثانية غير معلومة الشحنة . إذا كانت القوة بين الكرتين 2.7x10-2 N فما شحنة الكرة الثانية ؟

الحل :



55. إذا كانت القوة بين بروتون وإلكترون 3.5x10-10 N فما المسافة بين الجسمين ؟

الحل :



التفكير الناقد
56. تطبيق المفاهيم احسب نسبة القوة الكهربائية إلى قوة الجاذبية بين الإلكترون والبروتون في ذرة الهيدروجين .

الحل :



57. حلل واستنتج وضعت الكرة A التي تحمل شحنة مقدارها +64  µC عند نقطة الأصل ، ووضعت كرة ثانية B تحمل شحنة سالبة مقدارها 16  µC عند النقطة +1.00 m على محور x . أجب عن الأسئلة التالية :
     a.   أين يجب وضع كرة ثالثة C شحنتها +12  µC بحيث تكون القوة المحصلة المؤثرة فيها صفرا ؟
     b.  إذا كانت شحنة الكرة الثالثة C تساوي +6 µC فأين يجب وضعها على أن تبقى محصلة القوى المؤثرة فيها صفرا ؟
     c.   إذا كانت شحنة الكرة الثالثة سالبة ومقدارها 12 µC ، فأين يجب وضعها على أن تبقى محصلة القوى المؤثرة فيها صفرا ؟

الحل :
   a.  
  

+2.00 m على المحور x
   b.  الشحنة الثالثة qc ، تختصر من المعادلة ، لذا لا يكون مقدارها ونوعها مهمين .

   c.   كما في الفرع b ، يكون مقدار الشحنة الثالثة qc ونوعها غير مهمين أيضا .

58. وضعت ثلاث كرات مشحونة ، كما هو موضح في الشكل التالي . أوجد القوة المحصلة المؤثرة في الكرة B .

الحل :




59. يوضح الشكل التالي كرتي بيلسان ، كتلة كل منهما 1.0 g ، وشحنتاهما متساويتان ، إحداهما معلقة بخيط عازل ، والأخرى قريبة منها ومثبتة على حامل عازل ، والبعد بين مركزيهما 3.0 cm . إذا اتزنت الكرة المعلقة عندما شكل الخيط العازل الذي يحملها زاوية مقدارها 30.0o مع الرأسي فاحسب كلا مما يأتي :
    a.   Fg المؤثرة في الكرة المعلقة .
   b.  FE المؤثرة في الكرة المعلقة .
   c.  الشحنة على كل من الكرتين .




الحل : 
    a.  
  
      b. 

      c.  


60. وضعت شحنتان نفطيتان ساكنتان qA و qB بالقرب من شحنة اختبار موجبة ، qT ، مقدارها +7.2 µC  . إذا كانت الشحنة الأولى qA موجبة وتساوي 3.6 µC وتقع على بعد 2.5 cm من شحنة الاختبار qT عند زاوية 35o ، والشحنة الثانية qB سالبة ومقدارها -6.6 µC وتقع على بعد 6.8 cm من شحنة الاختبار عند زاوية 125o :
   a.   فحدد مقدار كل قوة من القوتين اللتين تؤثران في شحنة الاختبار qT .
   b.  ارسم مخطط القوة .
   c.   حدد بالرسم القوة المحصلة المؤثرة في شحنة الاختبار qT .
الحل :
    a.  
  
   b. 
  
  c.      




الكتابة في الفيزياء
61. تارخ العلم ابحث في الأجهزة المختلفة التي كانت تستخدم في القرنين السابع عشر والثامن عشر في دراسة الكهرباء الساكنة . قد تتطرق مثلا آلة قارورة ليدن وآلة ويمشورست . ناقش كيف تم بناؤهما ، ومبدأ عمل كل منهما .
الحل :
اخترعت قارورة ليدن في منتصف أربعينيات القرن الثامن عشر ، وكانت أول مكثف يتم استخدامه ، وذلك خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر لتخزين الشحنات للكهرباء المتعلقة بالتجارب والعروض . أما آلة ويمشور The Wimshurst فاستخدمت في القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين لتوليد وتفريغ الشحنات الكهربائية الساكنة . واستبدل بها مولد فان دي جراف في القرن العشرين .

اقرأ الموضوع التالي : الأجهزة التي كانت تستخدم في القرن السابع عشر والثامن عشر في دراسة الكهرباء الساكنة (آلة قارورة ليدن وآلة ويمشورست ): انقر هنا 


62. هناك قوى بين جزيئات الماء تؤدي إلى أن يكون الماء أكبر كثافة عندما يكون سائلا بين 0oC و 4o C مقارنة بحالته عندما يكون صلبا عند 0oC . هذه القوى في طبيعتها ما هي إلا قوى كهروسكونية . ابحث في القوى الكهروسكونية بين الجزيئات ، ومنها قوى فان درفال وقوى الاستقطاب ، وصف أثرها في المادة .
الحل :
يجب أن يصف الطلاب التفاعل بين الشحنات الموجبة والسالبة على المستوى الجزيئي . وعليهم ملاحظة أن مقادير هذه القوى هي المسؤولة عن الاختلاف في درجتي الانصهار والغليان ، وعند خصوصية تمدد الماء بين 0 oC و 4 oC .

اقرأ موضوع :- القوى الكهروسكونية بين الجزيئات وأثرها في المادة : انقر هنا

مراجعة تراكمية
63. إذا أثرت شحنتان 2.0 x 10-5 C و 8.0 x10-6 C إحداهما في الأخرى بقوة مقدارها 9.0 N فاحسب مقدار البعد بينهما .
الحل :






تم بحمد الله


نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "



بالتوفيق للجميع ...^_^



هناك تعليقان (2):

  1. السلام عليكم السؤال رقم 57 a تغير لسؤال في الكتاب واصبح 112Uc ماهو االجواب الان

    ردحذف
  2. السلام فضلا بعض المسائل غير واضحة الخط صغير جدا اتمنى تعديلها

    ردحذف