دانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه بگیر، و اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسد ۲ میلیون تومان دیگرجدول دانشگاه‌هادانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه همین حالا، و ۲ میلیون تومان دیگر اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسدجدول دانشگاه‌ها
1xAi
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم · فیزیک

سوال ۶۵ فیزیک کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

سوال ۶۵ دفترچهٔ اختصاصی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم، با کلید رسمی سازمان سنجش. پاسخ تشریحی، دلیل نادرستی گزینه‌های دیگر و راهنمایی‌ها را هوش مصنوعی 1xAi بر پایهٔ همین کلید و متن کتاب درسی نوشته است.

سوال ۶۵ · فیزیک

کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم · سوال ۶۵ · کلید رسمی سازمان سنجش

فیزیک · فیزیک ۲ (ریاضی) · فصل ۲: جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم

اگر قطر سیم مقاومت یک لامپ بر اثر تبخیر یک درصد کاهش یابد، با ثابت ماندن ولتاژ دو سر لامپ و مقاومت ویژهٔ سیم، توان مصرفی آن تقریباً چگونه تغییر می‌کند؟

  1. گزینهٔ ۱: دو درصد کاهش
  2. گزینهٔ ۲: یک درصد کاهش
  3. گزینهٔ ۳: دو درصد افزایش
  4. گزینهٔ ۴: یک درصد افزایش
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۱ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

گام اول: اثر کاهش قطر بر مقاومت سیم را بررسی می‌کنیم. در رابطهٔ مقاومت سیم، R=ρL/AR=\rho L/A، کمیت‌های ρ\rho، LL و AA به‌ترتیب مقاومت ویژه، طول و سطح مقطع‌اند. در این سؤال طول سیم را ثابت در نظر می‌گیریم و مقاومت ویژه نیز طبق صورت سؤال ثابت است؛ پس با کاهش سطح مقطع، مقاومت افزایش می‌یابد. همچنین چون A=πd2/4A=\pi d^2/4، داریم R∝1/d2R\propto 1/d^2.

گام دوم: رابطهٔ مناسب توان را انتخاب می‌کنیم. در ولتاژ ثابت باید از P=V2/RP=V^2/R استفاده کنیم؛ بنابراین توان با مقاومت نسبت وارون دارد (فیزیک ۲ (ریاضی)، صفحهٔ ۷۶). با جای‌گذاری رابطهٔ مقاومت نیز می‌نویسیم: P=V2A/(ρL)P=V^2A/(\rho L). پس در شرایط سؤال، P∝A∝d2P\propto A\propto d^2.

گام سوم: نسبت توان‌ها را حساب می‌کنیم. کاهش یک‌درصدی قطر یعنی d2=0.99d1d_2=0.99d_1. در نتیجه P2/P1=(d2/d1)2=(0.99)2=0.9801P_2/P_1=(d_2/d_1)^2=(0.99)^2=0.9801.

بنابراین درصد کاهش توان برابر است با P1−P2P1×100%=(1−0.9801)×100%=1.99%\frac{P_1-P_2}{P_1}\times100\%= (1-0.9801)\times100\%=1.99\%؛ یعنی توان مصرفی تقریباً دو درصد کاهش می‌یابد.

پاسخ: گزینهٔ ۱

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

  • گزینهٔ ۲: ممکن است دانش‌آموز توان را متناسب با قطر سیم بداند و کاهش درصدی آن‌ها را برابر بگیرد؛ اما توان در این شرایط با سطح مقطع، یعنی مربع قطر، متناسب است.
  • گزینهٔ ۳: این انتخاب می‌تواند از به‌کاربردن رابطهٔ P=I2RP=I^2R با فرض ثابت بودن جریان ناشی شود. در سؤال ولتاژ ثابت است، نه جریان؛ بنابراین افزایش مقاومت باعث کاهش توان می‌شود.
  • گزینهٔ ۴: این گزینه حاصل دو خطاست: برابر گرفتن درصد تغییر مقاومت با درصد تغییر قطر و تصور افزایش توان بر اثر افزایش مقاومت. مقاومت با مربع قطر نسبت وارون دارد و در ولتاژ ثابت، افزایش مقاومت توان را کاهش می‌دهد.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

  1. رابطهٔ مقاومت سیم با طول و سطح مقطع را از بخش «عوامل مؤثر بر مقاومت الکتریکی» به یاد آورید؛ سپس از رابطهٔ توان در ولتاژ ثابت استفاده کنید (فیزیک ۲ (ریاضی)، صفحهٔ ۷۶).
  2. با ثابت گرفتن طول و مقاومت ویژه، از R=ρL/AR=\rho L/A و P=V2/RP=V^2/R نتیجه بگیرید توان با چه کمیتی متناسب است. توجه کنید که A=πd2/4A=\pi d^2/4 است.
  3. قطر جدید 0.990.99 برابر قطر اولیه است؛ پس نسبت توان جدید به توان اولیه برابر (0.99)2(0.99)^2 خواهد بود. اختلاف این نسبت با یک را به درصد تبدیل کنید.

فیزیک ۲ (ریاضی) · فصل ۲: جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم

سوال‌های رسمی دیگر کنکور تجربی از همین فصل:

فصل «جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم» را در پنل یادگیری تمرین کن

در پنل یادگیری 1xAi سوال‌هایی مثل همین را جواب می‌دهی و جوابت ثبت می‌شود؛ پیش از دیدن پاسخ، سه راهنمایی پله‌پله داری و معلم هوشمند بی‌آن‌که جواب را لو بدهد کمکت می‌کند. تمرین و آزمون رایگان است؛ معلم هوشمند هم سهمیهٔ روزانهٔ رایگان دارد.

ساختن حساب رایگان است و بعد از ثبت‌نام مستقیم به همین بخش از پنل برمی‌گردی.

فیزیک · ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم