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 تجربی ۱۳۹۹ · فیزیک

سوال ۲۲۰ فیزیک کنکور تجربی ۱۳۹۹ با پاسخ تشریحی

سوال ۲۲۰ دفترچهٔ اختصاصی کنکور تجربی ۱۳۹۹، 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 ۲۲۰ · فیزیک

کنکور تجربی ۱۳۹۹ · سوال ۲۲۰ · کلید رسمی سازمان سنجش

فیزیک · فیزیک ۳ · فصل ۴: آشنایی با فیزیک اتمی و هسته‌ای

انرژی هر کوانتوم یک موج الکترومغناطیسی 4×10−7 eV4\times10^{-7}\,\mathrm{eV} است. این موج در کدام ناحیه از طیف امواج الکترومغناطیسی قرار دارد؟ (h=6/63×10−34 J.sh=6/63\times10^{-34}\,\mathrm{J.s} و c=3×108 msc=3\times10^8\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} ، e=1/6×10−19 Ce=1/6\times10^{-19}\,\mathrm{C})

  1. گزینهٔ ۱: رادیویی
  2. گزینهٔ ۲: نور مرئی
  3. گزینهٔ ۳: فرابنفش
  4. گزینهٔ ۴: فرو سرخ
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۱ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

برای تعیین ناحیهٔ طیف، ابتدا طول موج را از انرژی هر فوتون به دست می‌آوریم.

۱. رابطهٔ انرژی فوتون
طبق رابطهٔ انرژی فوتون در کتاب داریم: E=hf=hcλE=hf=\dfrac{hc}{\lambda}؛ بنابراین λ=hcE\lambda=\dfrac{hc}{E} (فیزیک ۳، صفحهٔ ۹۸).

۲. تبدیل انرژی به ژول
چون ثابت پلانک برحسب ژول‌ثانیه داده شده است، انرژی را نیز به ژول تبدیل می‌کنیم. با استفاده از 1 eV=1.6×10−19 J1\,\mathrm{eV}=1.6\times10^{-19}\,\mathrm{J} داریم:
E=(4×10−7)(1.6×10−19)=6.4×10−26 JE=(4\times10^{-7})(1.6\times10^{-19})=6.4\times10^{-26}\,\mathrm{J}.
این تبدیل یکا در مثال کتاب نیز به کار رفته است (فیزیک ۳، صفحهٔ ۹۸).

۳. محاسبهٔ طول موج
λ=(6.63×10−34 J⋅s)(3×108 m/s)6.4×10−26 J≃3.1 m\lambda=\dfrac{(6.63\times10^{-34}\,\mathrm{J\cdot s})(3\times10^8\,\mathrm{m/s})}{6.4\times10^{-26}\,\mathrm{J}}\simeq3.1\,\mathrm{m}.

۴. تعیین ناحیهٔ طیف
طول موجی در حدود چند متر در ناحیهٔ امواج رادیویی قرار دارد، نه در گسترهٔ مرئی، فرابنفش یا فروسرخ. برای مقایسه، کتاب طول موج 550 nm550\,\mathrm{nm} را نمونه‌ای از نور مرئی معرفی می‌کند (فیزیک ۳، صفحهٔ ۹۸)؛ طول موج این سؤال میلیون‌ها برابر آن است. پس موج موردنظر رادیویی است.

پاسخ: گزینهٔ ۱

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

  • گزینهٔ ۲: ممکن است دانش‌آموز همهٔ امواج الکترومغناطیسی را نور مرئی بداند یا در تبدیل الکترون‌ولت به ژول خطا کند. طول موج محاسبه‌شده در مقیاس متر است، درحالی‌که طول موج نور مرئی در مقیاس چندصد نانومتر است.
  • گزینهٔ ۳: این انتخاب می‌تواند ناشی از وارونه‌گرفتن رابطهٔ انرژی و طول موج باشد. فرابنفش نسبت به نور مرئی طول موج کوتاه‌تر و انرژی فوتون بیشتری دارد، اما انرژی داده‌شده بسیار کمتر از انرژی فوتون‌های مرئی است.
  • گزینهٔ ۴: ممکن است دانش‌آموز صرفاً از کمتر بودن انرژی فوتون نسبت به نور مرئی، فروسرخ را نتیجه بگیرد. این شرط کافی نیست؛ طول موج به‌دست‌آمده چند متر است و از گسترهٔ فروسرخ بسیار فراتر می‌رود.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

  1. رابطهٔ انرژی فوتون با بسامد و طول موج را از مبحث اثر فوتوالکتریک به یاد بیاورید؛ برای تعیین ناحیهٔ طیف، می‌توانید طول موج را محاسبه کنید.
  2. از رابطهٔ λ=hc/E\lambda=hc/E استفاده کنید. اگر ثابت پلانک را برحسب ژول‌ثانیه قرار می‌دهید، ابتدا انرژی فوتون را با تبدیل 1 eV=1.6×10−19 J1\,\mathrm{eV}=1.6\times10^{-19}\,\mathrm{J} به ژول ببرید.
  3. پس از جای‌گذاری، عبارت λ=(6.63×10−34)(3×108)(4×10−7)(1.6×10−19) m\lambda=\dfrac{(6.63\times10^{-34})(3\times10^8)}{(4\times10^{-7})(1.6\times10^{-19})}\,\mathrm{m} را ساده کنید و مرتبهٔ طول موج را با نواحی طیف مقایسه کنید؛ صرفاً نامرئی بودن موج برای انتخاب ناحیه کافی نیست.

فیزیک ۳ · فصل ۴: آشنایی با فیزیک اتمی و هسته‌ای

نمونه سوال این فصل

سوال‌های رسمی دیگر کنکور تجربی از همین فصل:

فصل «آشنایی با فیزیک اتمی و هسته‌ای» 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.

تمرین رایگانتمرین در پنل یادگیری

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

فیزیک · تجربی ۱۳۹۹

تمرین رایگان
تمرین در پنل یادگیری