نمونه سوال فصل ۳ فیزیک دهم با جواب

خودرویی در جاده‌ای افقی ترمز می‌کند و با چرخ‌های قفل‌شده می‌لغزد تا متوقف شود. در این فرایند، لاستیک‌ها و سطح جاده گرم می‌شوند. کدام عبارت دربارهٔ این رویداد درست است؟

جسمی با جرم ثابت، روی مسیری خمیده به‌ترتیب از نقاط $A$، $B$ و $C$ می‌گذرد. انرژی جنبشی آن در این نقاط به‌ترتیب $40\,\mathrm{J}$، $70\,\mathrm{J}$ و $40\,\mathrm{J}$ است. کدام نتیجه الزاماً درست است؟

تندی جسمی با جرم ثابت در مرحلهٔ اول، طی مدت $2t$ از $v$ به $2v$ و در مرحلهٔ دوم، طی مدت $3t$ از $2v$ به $3v$ می‌رسد. نسبت توان متوسط نیروی خالص در مرحلهٔ دوم به مرحلهٔ اول کدام است؟

کدام عبارت دربارهٔ شکل‌های مختلف انرژی و سامانه‌های فیزیکی درست است؟

دو دستگاه مستقل، در یک نوبت کار، انرژی ورودی یکسانی دریافت می‌کنند. بازده دستگاه اول $60\%$ و بازده دستگاه دوم $40\%$ است. اگر مدت کار دستگاه دوم نصف مدت کار دستگاه اول باشد، نسبت توان متوسط مفید دستگاه دوم به دستگاه اول کدام است؟

جسمی به جرم $2\,\mathrm{kg}$ از نقطهٔ $A$ با تندی $10\,\mathrm{m/s}$ حرکت می‌کند و به نقطهٔ $B$ در ارتفاع $2\,\mathrm{m}$ بالاتر از $A$، با تندی $6\,\mathrm{m/s}$ می‌رسد. سپس از مسیری دیگر به $A$ بازمی‌گردد و تندی آن هنگام بازگشت $6\,\mathrm{m/s}$ است. در تمام حرکت، فقط نیروی وزن و نیروهای اتلافی روی جسم کار می‌کنند. نسبت افزایش انرژی درونی جسم و محیط در مرحلهٔ برگشت به مرحلهٔ رفت کدام است؟ فرض کنید تمام کاهش انرژی مکانیکی به انرژی درونی تبدیل شود و $g=10\,\mathrm{m/s^2}$ باشد.

موتوری بدون توقف، ابتدا به مدت $30\,\mathrm{s}$ با توان ثابت $2\,\mathrm{hp}$ و سپس به مدت $60\,\mathrm{s}$ با توان ثابت $746\,\mathrm{W}$ کار انجام می‌دهد. توان متوسط این موتور در کل این مدت چند اسب بخار است؟ هر اسب بخار را برابر $746\,\mathrm{W}$ بگیرید.

جسمی از نقطهٔ آغاز، روی مسیری خمیده ابتدا بالا می‌رود و سپس پایین می‌آید و در نقطه‌ای بالاتر از نقطهٔ آغاز متوقف می‌شود. دربارهٔ کار نیروی وزن در کل مسیر و تغییر انرژی پتانسیل گرانشی سامانهٔ جسم و زمین، کدام عبارت درست است؟

دو مسیر ثابت، نقاط $A$ و $B$ را به هم متصل می‌کنند و طول مسیر دوم دو برابر طول مسیر اول است. جسمی با انرژی جنبشی $80\,\mathrm{J}$ از $A$ وارد مسیر اول می‌شود و با انرژی جنبشی $50\,\mathrm{J}$ به $B$ می‌رسد. انرژی پتانسیل گرانشی جسم در $B$، به اندازهٔ $10\,\mathrm{J}$ بیشتر از مقدار آن در $A$ است. اگر همین جسم با همان انرژی جنبشی اولیه از مسیر دوم حرکت کند، انرژی جنبشی آن هنگام رسیدن به $B$ چقدر است؟ اندازهٔ نیروی اصطکاک در سراسر هر دو مسیر ثابت و یکسان است؛ مقاومت هوا و کار سایر نیروها، جز وزن و اصطکاک، ناچیز است.

تعداد ذرات سازندهٔ جسم اول، سه برابر تعداد ذرات جسم دوم است و انرژی متوسط هر ذره در این دو جسم یکسان است. نسبت انرژی درونی جسم اول به جسم دوم کدام است؟

شخصی جسمی به جرم $2\,\mathrm{kg}$ را با دست، در راستای قائم رو به پایین جابه‌جا می‌کند. جسم در آغاز با تندی $1\,\mathrm{m/s}$ و در پایان، پس از کاهش ارتفاع به اندازهٔ $3\,\mathrm{m}$، با تندی $3\,\mathrm{m/s}$ رو به پایین حرکت می‌کند. اگر جز وزن و نیروی دست، نیروی دیگری به جسم وارد نشود، کار نیروی دست در این جابه‌جایی چقدر است؟ $(g=10\,\mathrm{m/s^2})$

جسمی تنها تحت تأثیر نیروی وزن از نقطهٔ $A$ به نقطهٔ $B$ حرکت می‌کند. با انتخاب مبدأیی ثابت برای انرژی پتانسیل گرانشی، در نقطهٔ $A$ انرژی پتانسیل سه برابر انرژی جنبشی و در نقطهٔ $B$ انرژی جنبشی دو برابر انرژی پتانسیل است. نسبت کار نیروی وزن در این جابه‌جایی به انرژی جنبشی جسم در نقطهٔ $A$ کدام است؟

گلوله‌ای با تندی اولیهٔ $80\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ از سطح زمین پرتاب می‌شود و در ارتفاع $236$ متری از سطح زمین با تندی $20\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ به صخره‌ای برخورد می‌کند. چند درصد انرژی جنبشی اولیهٔ گلوله در اثر مقاومت هوا تلف شده است؟ ($g=10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}}$)

جرم یک خودروی الکتریکی به همراه رانندهاش $1000\,\mathrm{kg}$ است. وقتی این خودرو از موقعیت $\mathrm{A}$ به موقعیت $\mathrm{B}$ می‌رود، کل کار انجام‌شده روی خودرو $87/5\,\mathrm{kJ}$ است. اگر تندی خودرو در موقعیت $\mathrm{A}$ برابر $54\,\frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}$ باشد، تندی آن در موقعیت $\mathrm{B}$ چند کیلومتر بر ساعت است؟

شکل: مسیر خمیده خودرو با خط‌چین؛ خودرو در موقعیت A (بالا سمت چپ) و در موقعیت B (پایین، سمت راست) نشان داده شده است.

بازده یک نیروگاه تولید برق ۲۵ درصد است و بازده خطوط انتقال برق تولیدشده ۶۰ درصد است. بازده کل این سیستم تولید و انتقال چند درصد است؟

جسم ساکنی به جرم $2\,\mathrm{kg}$ را از ارتفاع یک متری زمین به ارتفاع $1/5$ متری زمین می‌بریم و دوباره به حالت سکون می‌رسانیم. کار نیروی وزن در این جابه‌جایی، چند ژول است؟ ($g=10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}}$)

تندی یک موشک در یک بازهٔ زمانی، ۲۵ درصد افزایش یافته است. اگر در این بازهٔ زمانی، انرژی جنبشی موشک ثابت مانده باشد، جرم موشک از طریق مصرف سوخت، چند درصد کاهش یافته است؟

جسمی به جرم ۲۰۰ گرم از ارتفاع ۱۵ متری سطح زمین با تندی $10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ پرتاب می‌شود و با تندی $18\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ به سطح زمین می‌رسد. کار نیروی مقاومت هوا چند ژول است؟ ($g=10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}}$)

نیروی ثابت $\vec{F} = 40\,\vec{i} + 30\,\vec{j}$ به جسمی به وزن ۶۰ نیوتون که روی سطح افقی ساکن است، اثر کرده و آن را به اندازهٔ $\vec{d} = 10\,\vec{i}$ جابه‌جا می‌کند. کار این نیرو در این جابه‌جایی چند ژول است؟ (یکاها در SI است.)

مطابق شکل زیر، جسمی به جرم $m=2\,\mathrm{kg}$ از بالای سطح شیب‌دار به پایین سطح می‌لغزد. اگر بزرگی نیروی اصطکاک در این مسیر $\frac{1}{4}$ بزرگی وزن جسم باشد، کار نیروی وزن در این جابه‌جایی چند ژول است؟ ($g=10\,\frac{\mathrm{N}}{\mathrm{kg}}$)

شکل: سطح شیب‌داری با زاویهٔ $45^\circ$ نسبت به افق در پایین سمت چپ. جسمی به جرم $m$ در بالای سطح شیب‌دار قرار دارد و ارتفاع قائم سطح شیب‌دار (از بالا تا پایین) با فلش دوطرفه برابر $10\,\mathrm{m}$ نشان داده شده است.

از بالونی که در ارتفاع ۱۰۰ متری زمین و با تندی $5\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ در پرواز است، بسته‌ای به جرم $20\,\mathrm{kg}$ رها می‌شود و با تندی $25\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ به زمین برخورد می‌کند. کار کل انجام‌شده بر روی بسته، از لحظهٔ رها شدن تا رسیدن به زمین، چند کیلوژول است؟ ($g=10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}}$)

توپی مطابق شکل از سطح زمین با تندی $20\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ به طرف صخره‌ای پرتاب می‌شود. اگر توپ با تندی $12\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ به بالای صخره برخورد کند، ارتفاع $h_2$ چند متر است؟ (مقاومت هوا ناچیز فرض شود و $g=10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}}$)

شکل: توپ از سطح زمین با سرعت $v_1$ (پیکان رو به بالا و راست) پرتاب می‌شود و مسیر سهمی‌وار طی می‌کند و با سرعت $v_2$ (پیکان رو به پایین و راست) بر بالای صخره‌ای برخورد می‌کند. ارتفاع بالای صخره از زمین با $h_2=\,?$ نشان داده شده است.

یک پمپ آب در هر ساعت ۲۵۲ تن آب را تا ارتفاع ۱۲ متر بالا می‌کشد. اگر بازده پمپ ۸۰ درصد باشد، توان پمپ چند کیلووات است؟ ($g=10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}}$)

مطابق شکل زیر، وزنه‌ای به جرم 2 کیلوگرم را با سرعت اولیهٔ $2\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ از 2 متری بالای یک فنر قائم، به سمت فنر پرتاب می‌کنیم. اگر از جرم فنر و مقاومت هوا صرف‌نظر کنیم و بیشینهٔ انرژی ذخیره شده در فنر $46\,\mathrm{J}$ باشد، بیشینه تراکم طول فنر چند سانتی‌متر است؟ $\left(g=10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}}\right)$

شکل: وزنه‌ای به جرم $m=2\,\mathrm{kg}$ در فاصلهٔ $2\,\mathrm{m}$ بالای یک فنر قائم قرار دارد که درون یک استوانه است.

یک ماشین بالابر، برای بالا بردن وزنه‌ای به جرم $50\,\mathrm{kg}$ تا ارتفاع معینی از سطح زمین $2000\,\mathrm{J}$ انرژی مصرف می‌کند. اگر این وزنه از ارتفاع فوق بدون سرعت اولیه در شرایط خلأ رها شود، با تندی $8\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$ به زمین می‌رسد. بازدهٔ این ماشین چند درصد است؟ $(g=10\,\frac{\mathrm{N}}{\mathrm{kg}})$