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 ۱۴۰۲ نوبت اول · فیزیک

سوال ۵۷ فیزیک کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول با پاسخ تشریحی

سوال ۵۷ دفترچهٔ اختصاصی کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول، 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 ۵۷ · فیزیک

کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول · سوال ۵۷ · کلید رسمی سازمان سنجش

فیزیک · فیزیک ۲ · فصل ۱: الکتریسیتهٔ ساکن

در یک میدان الکتریکی یکنواخت به بزرگی 104 NC10^4\,\frac{\mathrm{N}}{\mathrm{C}} که جهت آن قائم و رو به پایین است، ذرهٔ باردار به جرم 5 g5\,\mathrm{g} معلق و به حال سکون قرار دارد. بار ذره چند میکروکولن است؟ (g=10 Nkgg=10\,\frac{\mathrm{N}}{\mathrm{kg}})

  1. گزینهٔ ۱: +5+5
  2. گزینهٔ ۲: +2+2
  3. گزینهٔ ۳: −5-5
  4. گزینهٔ ۴: −2-2
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۳ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

۱. نیروهای وارد بر ذره را مشخص می‌کنیم. وزن ذره رو به پایین است. چون ذره معلق و ساکن است، برآیند نیروها صفر است؛ بنابراین نیروی الکتریکی باید رو به بالا و هم‌اندازهٔ وزن باشد. این وضعیت همان الگوی مسئلهٔ تعادل ذرهٔ باردار در میدان یکنواخت کتاب است (فیزیک ۲، صفحهٔ ۳۶، مسئلهٔ ۱۰).

۲. علامت بار را تعیین می‌کنیم. طبق تعریف میدان الکتریکی، رابطهٔ نیرو و میدان F⃗e=qE⃗\vec{F}_{e}=q\vec{E} است؛ نیروی وارد بر بار مثبت هم‌جهت میدان و نیروی وارد بر بار منفی خلاف جهت میدان است (فیزیک ۲، صفحه‌های ۱۱–۱۲). در این سؤال، میدان رو به پایین و نیروی لازم برای تعادل رو به بالاست؛ پس بار ذره منفی است.

۳. اندازهٔ بار را از شرط تعادل به دست می‌آوریم:
Fe=mg⇒∣q∣E=mg⇒∣q∣=mgEF_e=mg\quad\Rightarrow\quad |q|E=mg\quad\Rightarrow\quad |q|=\frac{mg}{E}

جرم را به کیلوگرم تبدیل می‌کنیم:
m=5 g=5×10−3 kgm=5\,\mathrm{g}=5\times10^{-3}\,\mathrm{kg}

با جای‌گذاری داده‌ها:
∣q∣=(5×10−3 kg)(10 N/kg)104 N/C=5×10−6 C=5 μC|q|=\frac{(5\times10^{-3}\,\mathrm{kg})(10\,\mathrm{N/kg})}{10^4\,\mathrm{N/C}}=5\times10^{-6}\,\mathrm{C}=5\,\mathrm{\mu C}

با توجه به منفی بودن بار، نتیجه می‌شود:
q=−5 μCq=-5\,\mathrm{\mu C}

پاسخ: گزینهٔ ۳

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

  • گزینهٔ ۱: این انتخاب از محاسبهٔ درست اندازهٔ بار، اما بی‌توجهی به علامت آن ناشی می‌شود. اگر بار مثبت باشد، نیروی الکتریکی مانند وزن رو به پایین خواهد بود و ذره معلق نمی‌ماند.
  • گزینهٔ ۲: ممکن است با اشتباه در محاسبهٔ اندازهٔ بار و هم‌جهت دانستن نیروی الکتریکی با میدان انتخاب شود. هم اندازهٔ این بار شرط تعادل را تأمین نمی‌کند و هم مثبت بودن آن باعث می‌شود نیروی الکتریکی رو به پایین باشد.
  • گزینهٔ ۴: در این انتخاب، علامت بار درست تشخیص داده شده، اما اندازهٔ آن نادرست محاسبه شده است؛ برای این بار، نیروی الکتریکی 0.02 N0.02\,\mathrm{N} است که از وزن ذره، یعنی 0.05 N0.05\,\mathrm{N}، کمتر است.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

  1. به مفهوم تعادل ذرهٔ باردار در میدان الکتریکی توجه کن؛ مسئلهٔ ۱۰ صفحهٔ ۳۶ فیزیک ۲ نیز همین وضعیت را بررسی می‌کند. برای سکون ذره، نیروهای وارد بر آن باید چه رابطه‌ای داشته باشند؟
  2. وزن رو به پایین است؛ پس نیروی الکتریکی باید رو به بالا باشد. با توجه به رابطهٔ F⃗e=qE⃗\vec{F}_{e}=q\vec{E}، جهت نیروی الکتریکی نسبت به میدان چگونه علامت بار را مشخص می‌کند؟
  3. ابتدا جرم را با رابطهٔ 5 g=5×10−3 kg5\,\mathrm{g}=5\times10^{-3}\,\mathrm{kg} تبدیل کن؛ سپس اندازهٔ بار را از ∣q∣=mgE|q|=\frac{mg}{E} به دست آور و برای تبدیل کولن به میکروکولن، مقدار حاصل را در 10610^6 ضرب کن.

فیزیک ۲ · فصل ۱: الکتریسیتهٔ ساکن

نمونه سوال این فصل

سوال‌های رسمی دیگر کنکور تجربی از همین فصل:

فصل «الکتریسیتهٔ ساکن» 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 ۱۴۰۲ نوبت اول

تمرین رایگان
تمرین در پنل یادگیری