حل أسئلة التقويم الفصل الثالث ( الكهرومغناطيسية )

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

حل أسئلة التقويم الفصل الثالث ( الكهرومغناطيسية )

نبدأ على بركة الله ...

خريطة المفاهيم

28. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات والرموز الآتية : c ، E ، مجال مغناطيسي .

الحل :

إتقان المفاهيم

29. ما مقدار كل من كتلة الإلكترون وشحنته ؟

الحل :

كتلة الإلكترون 9.11x10^-31 kg في حين شحنته تساوي -1.60x10^-19 C .

30 . ما النظائر ؟

الحل :

النظائر ذرات العنضر الواحد المتساوية بالعدد الذري والمختابفة الكتلة ( العدد الكتلي ) .

31. ما الزاوية بين اتجاه المجال المغاطيسي الحثي واتجاه المجال الكهربائي المتغير دائما ؟

الحل :

الزاوية بين اتجاه المجال المغناطيسي الحثي واتجاه المجال الكهربائي المغير دائما قائمة .

32. لماذا يجب استخدام مولد تيار متناوب لتوليد الموجات الكهرومغناطيسية ؟ وإذا استخدم مولد مستمر فمتى يمكنه توليد موجات كهرومغناطيسية ؟

الحل :

يعطى مولد AC مجالا كهربائيا متغيرا ، وهو بدوره يولد مجالا مغناطيسيا متغيرا ، أما مولد DC فيولد مجالا كهربائيا متغيرا لحظة تشغيله أو إطفائه فقط .

33. يبث سلك هوائي رأسي موجات راديو . ارسم الهوائي وكلا من المجالين الكهربائي والمغناطيسي المتولدين ؟

الحل :

34. ماذا يحدث لبلورة الكوارتز عند تطبيق فولتية خلالها ؟

الحل :

تنحني بلورة الكوارتز أو تتشوه عند تطبيق الفولتية خلالها ، ثم تهتز بعد ذلك بمجموعة ترددات .

35. كيف تعمل دائرة استقطاب الهوائي على التقاط موجة كهرومغناطيسية بتردد محدد و رفض سائر الموجات الأخرى ؟

الحل :

بتعديل السعة الكهربائية لدائرة الهوائي يصبح تردد اهتزاز الدائرة مساويا لتردد موجات الراديو المطلوبة . وتستقبل تلك الموجة فيحدث رنينا ، مما يؤدي إلى اهتزاز الإلكترونات في الدائرة بذلك التردد .

36. تنطلق الإلكترونات في أنبوب تومسون من اليسارإلى اليمين ، كما هو موضح في الشكل 2-14 . أي اللوحين سيشحن بشحنة موجبة لجعل حزمة الإلكترونات تنحرف إلى أعلى ؟

الحل :

اللوح العلوي سيشحن بشحنة موجبة .

تطبيق المفاهيم

37. يستخدم أنبوب تومسون الموضح في المسألة السابقة المجال المغناطيسي لحرف حزمة الإلكترونات . ما اتجاه المجال المغناطيسي اللازم لحرف الحزمة إلى أسفل ؟

الحل :

سيكن اتجاه المجال المغناطيسي خارجا من مستوى الورقة .

38. بين أن وحدات E/B هي وحدات السرعة نفسها .

الحل :

39. الشكل 3-15 يبين الحجرة المفرغة في مطياف كتلة . إذا اختبرت عينة من غاز النيون المتأين في هذا المطياف فما اتجاه المجال المغناطيسي اللازم لجعل الأيونات تنحرف بشكل نصف دائري في اتجاه عقارب الساعة ؟

الحل :

عند استخدام قاعدة اليد اليمنى لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي ، نجد أم اتجاهه يجب أن يكون خارجا من الورقة وعموديا على مستواها .

40 . إذا تغيرت إشارة شحنة الجسيم في المسألة السابقة من الموجبة إلى السالبة فهل يتغير اتجاه أحد المجالين أو كليهما للحفاظ على الجسيمات دون انحراف ؟ وضح إجابتك .

الحل :

يمكنك أن تغير كلا المجالين ، أو لا تغير أيا منهما ، ولكن لا يمكنك أن تغير مجالا واحدا فقط .

41. أي من موجات الراديو ، موجات الضوء ، والأشعة السينية له قيمة عظمى من :  

     a.    الطول الموجي .

     b.  التردد .

     c.   السرعة  .

الحل :

     a.   موجات الراديو .

     b.  الأشعة السينية .

     c.   جميعها تنتقل بالسرعة نفسها .

42. موجات التلفاز إذا كان تردد الموجات التي تبعث على إحدى القنوات في التلفاز 58 MHz ، بينما تردد الموجات على قناة أخرى 180 MHz فأي القناتين تحتاج إلى هوائي أطول ؟

الحل :

تحتاج القناة الأولى إلى هوائي أطول ، فطول الهوائي يتناسب طرديا مع الطول الموجي .

43. افترض أن عين شخص ما أصبحت حساسة لموجات الميكرويف ، فهل تتوقع أن تكون عينه أكبر أم أصغر من عينك ؟ ولماذا ؟

الحل :

ستكون عيني الشخص أكبر ، لأن الطول الموجي لموجات الميكروويف أكبر كثيرا من الطول الموجي للضوء المرئي .

إتقان حل المسائل

3-1 تفاعلات المجالات الكهربائية والمغناطيسية والمادة

44. تتحرك إلكترونات بسرعة 3.6x10⁴ m/s خلال مجال كهربائي مقداره 5.8x10³ N/C . ما مقدار المجال المغناطيسي الذي يجب أن يتعرض له مسار الإلكترونات حتى لا تنحرف ؟

الحل :

45. يتحرك بروتون في مسار دائري نصف قطره 0.20 m في مجال مغناطيسي مقداره 0.36 T ، كما موضح في الشكل 3-16 . احسب مقدار سرعته ؟

الحل :

46. دخل بروتون مجالا مغناطيسيا مقداره 6.0x10^-2 T بسرعة 5.4 x10⁴ m/s . ما مقدار نصف قطر المسار الدائري الذي يسلكه ؟

الحل :

47. تسارع إلكترون خلال فرق جهد مقداره 4.5 kV . ما مقدار المجال المغناطيسي الذي يجب أن يتحرك فيه الإلكترون لينحرف في مسار دائري نصف قطره 5.0 cm ؟

الحل :

48. حصلنا على المعلومات الآتية من مطياف الكتلة حول ذرات صوديوم ثنائية التأين (2+) :

B=8.0x10-2 T ، q = 2(1.60x10^-19 C)  ، r = 0.077 m ، و V= 156 V 

أحسب كتلة ذرة الصوديوم  .

الحل :

49. تحرك جسيم ألفا كتلته 6.6x10^-27 kg وشحنته 2+ في مجال مغناطيسي مقداره 2.0 T فسلك مسارا دائريا نصف قطره 0.15 m . ما مقدار كل مما يلي ؟

     a.   سرعة الجسيم .

     b.  طاقته الحركية .

     c.   فرق الجهد اللازم لغنتاج هذه الطاقة الحركية .

الحل :

     a.  
  

     b. 

     c.  
  

50. استخدم مطياف كتلة لتحليل كربون 12 يحتوي على جزيئات كتلتها تعادل 175x10³  من كتلة البروتون . ما النسبة اللازمة للحصول على عينة من الجزيئات تحتوي على الكربون 12 ولا تظهر فيها أي جزيئات من الكربون 13 .

الحل :

الفرق بين نظيري الكربون 12 والكربون 13 هو بروتون واحد ، والنسبة المئوية المطلوبة للتمييز بين هذين النظيرين على أساس فرق كتلة بروتون واحد بين النظيرين هي :

51. نظائر السيليكون سلكت ذرات السليكون المتاينة المسارات الموضحة في الشكل 3-17 في مطياف الكتلة . فإذا كان نصف القطر الأصغر يتوافق مع كتلة البروتون 28 ، فما كتلة النظير الآخر للسيليكون ؟

الحل :

3-2 المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء

52. موجات الراديو انعكست موجات راديو طولها الموجي 2.0 cm عن طبق قطع مكافئ . ما طول الهوائي اللازم للكشف عنها ؟

الحل :

يجب أن يكون طول الهوائي λ/2 ، أي 1.0 cm .

53. التلفاز نقلت إشارة تلفاز على موجات حاملة ترددها 66 MHz . فإذا كانت أسلاك الالتقاط في الهوائي 1/4 λ  فأوجد البعد الفيزيائي بين أسلاك الالتقاط في الهوائي .

الحل :

54. الماسح الضوئي لشريط الشيفرة يستخدم الماسح الضوئي لشريط الشفرة مصدر ضوء ليزر طوله الموجي 650 nm . أوجد تردد مصدر شعاع الليزر .

الحل :

55. ما طول الهوائي اللازم لاستقبال إشارة راديو ترددها 101.3 MHz ؟

الحل :

56. موجة كهرومغناطيسية EM ترددها 100 MHz تبعث خلال كابل محوري ثابت العزل الكهربائي له 2.30 . ما مقدار سرعة انتشار الموجات ؟

الحل :

57. الهاتف الخلوي يعمل جهاز إرسال هاتف خلوي على موجات حاملة ترددها 8.00x10⁸ Hz . ما طول هوائي الهاتف الأمثل لالتقاط الإشارة ؟ لاحظ أن الهوائيات ذات الطرف الواحد تولد قوة دافعة كهربائية عظمى عندما يكون طول الهوائي فيه مساويا ربع الطول الموجي للموجة .

الحل :

مراجعة عامة

58. المذياع محطة إذاعية FM تبث موجاتها بتردد 94.5 MHz . ما طول الهوائي اللازم للحصول على افضل استقبال لهذه المحطة ؟

الحل :

59. إذا كان طول هوائي هاتف خلوي 8.3 cm فما مقدار التردد الذي يرسل ويستقبل عليه هذا الهاتف ؟ لعلك تذكر من المسألة 57 أن الهوائيات ذات الطرف الواحد – ومنها المستخدم في الهاتف الخلوي – تولد قوة دافعة عظمة يكون طولها مساويا ربع الطول الموجي للموجة التي ترسلها وتستقبلها .

الحل :

60 . سرع جسيم مجهول بتطبيق فرق جهد مقداره 1.50x10² V إذا دخل هذا الجسيم مجالا مغناطيسيا مقداره 50.0 mT وسلك مسارا منحنيا نصف قطر 9.80 cm فما مقدار النسبة q/m ؟

الحل :

التفكير الناقد

61. تطبيق المفاهيم تستخدم العديد من محطات الشرطة الرادار لضبط السائقين الذين يتجاوزون السرعة المسموح بها . والرادار جهاز يستعمل إشارة كهرومغناطيسية ذات تردد كبير لقياس سرعة جسم متحرك ، وتردد إشارة الرادار المرسلة معلوم ، وعندما تنعكسهذه الغشارة المرسلة عن الجسم المتحرك تلتقط من قبل الرادار لذا يكون تردد الإشارة المستقبلة مختلفا عن تردد الموجة المستقبلة أكبر من تردد الموجة المرسلة . ما مقدار سرعة الجسم المتحرك إذا كان تردد الموجة المرسلة 10.525 GHz وكان للموجة المستقبلة إزاحة دوبلر مقدارها 1850 Hz ؟

الحل :

62. تطبيق المفاهيم كتب طارق قصة خيال علمي تسمى (الرجل الخفي ) ، وفيها يشرب الرجل جرعة دواء فيصبح غير مرئي . ثم بستعيد طبيعته مرة أخرى . وضح لماذا لا يستطيع الرجل الغير مرئي الرؤية ؟

الحل :

حتى تتمكن من الرؤية يجب أن تستكشف الضوء ، وهذا يعني أن الضوء سوف يمتص او ينعكس ، وبصورة أساسية يكون الشخص غير المرئي شفافا ، لذلك سيمر الضوء خلال العين دون امتصاص أو انعكاس .

63. تصميم تجربة إذا طلب إليك أن تصمم مطياف كتلة باستخدام المبادئ التي نوقشت في هذا الفصل ، لكن باستخدام أداة إلكترونية بدل الفيلم الفوتوجرافي . وتريد فصل الجزيئات الأحادية التأين ( 1+ ) ذات الكتل الذرية 175 بروتونا ، عن الجزيئات ذات الكتل الذرية 176 بروتونا ، وكانت المسافة الفاصلة بين الخلايا المتجاورة في الكاشف الذي تستخدمه 0.10 mm ، ويجب أن تسرع الجزيئات بتطبيق فرق جهد 5000 V على الأقل ، حتى يتم الكشف عنها ، فما قيم كل من V ، B ، r التي يجب أن تكون لجهازك ؟

الحل :

الكتابة في الفيزياء

64. اكتب تقريرا في صفحة أو صفحتين تبين فيه عمل جهاز التحكم عن بعد لكل من التلفاز والفيديو وجهاز DVD . والذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء . اشرح لماذا لا يحدث تداخل بين الأجهزة عند استخدام جهاز التحكم عن بعد المتعدد الأغراض . يجب أن يحتوي تقريرك مخططات وأشكالا .

الحل :

تستخدم أجهزة التحكم مدى محددا من ترددات الأشعة تحت الحمراء المعدلة ، والمضمنة في صورة نبضات ويولد كل زر في الجهاز سلسلة خاصة من النبضات القصيرة أو الطويلة . إن المدى الواسع للترددات المستخدمة في أجهزة التحكم المختلفة المصنعة من قبل شركات مختلفة ، ورموز النبضات الفريدة من نوعها التي يستخدمها كل جهاز عن بعد يجعل من المستبعد أن تتداخل هذه الأجهزة معا .

للاستزادة اقرأ الموضوع التالي: جهاز التحكم عن بعد

مراجعة تراكمية

65. سلك طوله 440 cm يحمل تيار مقداره 7.7 A عموديا على مجال مغناطيسي . فإذا كانت القوة المؤثرة في السلك 0.55 N ، فما مقدار المجال المغناطيسي ؟

الحل :

66. إذ حرك سلك يمتد من الشمال إلى الجنوب نحو الشرق داخل مجال مغناطيسي يتجه إلى اسفل نجو الأرض ، فما اتجاه التيار الحثي المتولد في السلك ؟

الحل :

شمال .

تم بحمد الله

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "

بالتوفيق للجميع ...^_^