نمونه سوال فصل ۲ فیزیک یازدهم با جواب

در بخشی از سیم فلزی یک مدار، میدان الکتریکی از چپ به راست است. کدام عبارت دربارهٔ حرکت الکترون‌های آزاد و جریان در این بخش درست است؟

در آزمایش یک وسیلهٔ رسانا، دما ثابت نگه داشته می‌شود و جریان در هر نوبت ثابت است. در نوبت اول، بار $0.60\,\mathrm{C}$ طی $0.20\,\mathrm{s}$ و در نوبت دوم، بار $1.20\,\mathrm{C}$ طی $0.80\,\mathrm{s}$ از مقطع وسیله می‌گذرد. اگر اختلاف پتانسیل نوبت دوم، $\frac{2}{3}$ اختلاف پتانسیل نوبت اول باشد، نسبت مقاومت نوبت دوم به اول و نتیجهٔ بررسی رفتار اهمی، به‌ترتیب کدام است؟

یک باتری واقعی در دو حالت، به دو مقاومت متفاوت متصل شده و در هر حالت جریان ثابتی برقرار می‌کند. در حالت دوم، بار معیّنی در نصف مدت لازم در حالت اول از باتری می‌گذرد و ولتاژ پایانه‌ای باتری به $\frac{3}{4}$ مقدار اولیه می‌رسد. اگر نیروی محرکه و مقاومت داخلی باتری تغییر نکنند، نسبت ولتاژ پایانه‌ای حالت اول به نیروی محرکهٔ باتری کدام است؟

کدام عبارت دربارهٔ قطعه‌های الکتریکی و نقش آن‌ها در مدار درست است؟

یک مقاومت نوری مستقیماً به باتری واقعی با نیروی محرکهٔ ثابت $\mathcal E$ و مقاومت داخلی ثابت $r$ وصل است. در روشنایی اولیه، مقاومت نوری برابر $3r$ است. با افزایش نور، این مقاومت به $r$ می‌رسد. اگر جریان مدار و ولتاژ پایانه‌های باتری در وضعیت نخست به‌ترتیب $I_1$ و $V_1$ و در وضعیت دوم $I_2$ و $V_2$ باشند، کدام گزینه درست است؟

یک مقاومت اهمی با مقاومتی برابر مقاومت داخلی یک باتری واقعی، به دو سر آن وصل است و توان مصرفی آن $18\,\mathrm{W}$ است. این مقاومت را با مقاومت اهمی دیگری به بزرگی سه برابر مقاومت داخلی باتری جایگزین می‌کنیم. اگر نیروی محرکه و مقاومت داخلی باتری ثابت بمانند، توان مصرفی مقاومت جدید چند وات است؟

با توجه به مقادیر تقریبی داروی رسیده به بافت آسیب‌دیده در روش‌های درمان التهاب، کدام گزینه جای خالی‌های عبارت زیر را به‌ترتیب درست پر می‌کند؟
«مقدار داروی رسیده به بافت در یون‌رانی، حدود ........ برابر روش خوراکی است؛ روش تزریق نیز حدود ........ برابر یون‌رانی دارو به بافت می‌رساند. در یون‌رانی، الکترود ........ روی محل آغشته به دارو قرار می‌گیرد.»

در آزمایش یک مقاومت نوری، دما ثابت نگه داشته می‌شود. در روشنایی نخست، با اختلاف پتانسیل $2\,\mathrm{V}$ جریان $1\,\mathrm{mA}$ از قطعه می‌گذرد. سپس هم روشنایی و هم اختلاف پتانسیل افزایش می‌یابند؛ در این وضعیت، اختلاف پتانسیل $4\,\mathrm{V}$ و جریان $4\,\mathrm{mA}$ اندازه‌گیری می‌شود. کدام نتیجه‌گیری درست است؟

کدام توصیف دربارهٔ روش یون‌رانی برای رساندن داروی ضدالتهاب به بافت آسیب‌دیده درست است؟

یک مقاومت اهمی $4\,\Omega$ به باتری واقعی با نیروی محرکهٔ $12\,\mathrm{V}$ و مقاومت داخلی $2\,\Omega$ وصل است. اگر جریان مدار ثابت بماند، در مدت $30\,\mathrm{s}$ چند ژول انرژی الکتریکی در مقاومت خارجی مصرف می‌شود؟

در دو آزمایش مستقل، روشنایی تابیده‌شده به یک مقاومت نوری را افزایش می‌دهیم، به‌گونه‌ای که مقاومت آن در پایان هر آزمایش به یک‌سوم مقدار آغازین همان آزمایش می‌رسد. در آزمایش نخست، جریان عبوری از قطعه و در آزمایش دوم، اختلاف پتانسیل دو سر آن ثابت نگه داشته می‌شود. نسبت توان مصرفی نهایی به اولیه، به‌ترتیب در آزمایش نخست و دوم، کدام است؟

در مدار زیر، همهٔ لامپ‌ها مشابه‌اند. با بستن کلید، کدام موارد زیر، درست است؟
الف: اختلاف پتانسیل دو سر باتری کاهش می‌یابد.
ب: اختلاف پتانسیل دو سر لامپ‌های (۱) و (۲) کاهش می‌یابد.
پ: اختلاف پتانسیل دو سر لامپ‌های (۱) و (۲) افزایش می‌یابد.
ت: اختلاف پتانسیل دو سر باتری افزایش می‌یابد.

شکل: مداری ساده با باتری ($\varepsilon, r$) در پایین و سه لامپ مشابه (۱)، (۲) و (۳) که به‌صورت متوالی (سری) در شاخهٔ بالایی قرار دارند. یک کلید به‌طور موازی با لامپ (۳) بسته شده است (با بستن کلید لامپ (۳) اتصال کوتاه می‌شود).

مساحت مقطع یک ریل فلزی $51\,\mathrm{cm^2}$ است. مقاومت $17\,\mathrm{km}$ از این ریل چند اُهم است؟ (مقاومت ویژهٔ فلز ریل $3\times10^{-5}\,\Omega.\mathrm{cm}$ است.)

در مدار شکل زیر، توان مصرفی در مقاومت $R$ برابر مجموع توان‌های مصرفی مقاومت‌های $R_1$، $R_2$ و $R_3$ است. اگر توان مصرفی مقاومت $R_1$ دو برابر توان مصرفی مقاومت $R_2$ باشد، مقاومت‌های $R_1$ و $R_2$ کدام‌اند؟

شکل: مداری با سه مقاومت $R_1$، $R_2$ و $R_3 = 4\,\Omega$ که به‌صورت موازی (سه شاخهٔ بالا به‌ترتیب $R_1$، $R_2$، $R_3$) بسته شده‌اند و با مقاومت $R = 2\,\Omega$ (در بالا سمت راست) به‌صورت متوالی و با یک باتری با نیروی محرکهٔ $\varepsilon$ و مقاومت درونی $r$ (در پایین سمت راست) مدار را تشکیل می‌دهند.

سیمی دارای مقاومت $R$ است. مقاومت سیم ساخته‌شده از همان سیم در حالی که طول و قطر آن ۲۰ درصد کاهش یابد، چند برابر $R$ است؟

دو مقاومت $R_1=4\,\Omega$ و $R_2$ را بار اول به‌طور متوالی و بار دوم به‌طور موازی به یک باتری با نیروی محرکهٔ $24\,\mathrm{V}$ و مقاومت درونی $2\,\Omega$ می‌بندیم. اگر توان الکتریکی خروجی باتری در حالت اول ۳۶ درصد کمتر از توان الکتریکی خروجی باتری در حالت دوم باشد، $R_2$ چند اهم است؟

در شکل‌های زیر، مقاومت الکتریکی لامپ‌ها مساوی و در هر دو مدار، نیروی محرکهٔ باتری آرمانی یکسان است. کدام مورد درست است؟

شکل: دو مدار الکتریکی. مدار سمت چپ: دو لامپ $R_1$ و $R_2$ که به‌صورت متوالی (سری) در یک حلقه با باتری آرمانی با نیروی محرکهٔ $\varepsilon$ قرار دارند. مدار سمت راست: دو لامپ $R_3$ (بالا) و $R_4$ (پایین) که به‌صورت موازی با هم به باتری آرمانی با نیروی محرکهٔ $\varepsilon$ وصل شده‌اند. مقاومت همهٔ لامپ‌ها مساوی و $\varepsilon$ در دو مدار یکسان است.

سه مقاومت یکسان مطابق شکل به یک باتری متصل‌اند. کدام مورد درست است؟

شکل: مقاومت‌های $R_1$ و $R_2$ به‌صورت متوالی (سری) در شاخهٔ بالایی قرار دارند و مقاومت $R_3$ در شاخهٔ میانی موازی با آن‌ها است؛ باتری در شاخهٔ پایین مدار قرار دارد و هر دو شاخه به دو سر باتری وصل‌اند.

دو میلۀ فلزی A و B، طول و مقاومت الکتریکی یکسانی دارند. اگر مقاومت ویژۀ میلۀ A، دو برابر مقاومت ویژۀ میلۀ B باشد و چگالی آن، ۳ برابر چگالی میلۀ B باشد، جرم میلۀ A چند برابر جرم میلۀ B است؟

در شکل زیر، اگر جای آمپرسنج و ولت‌سنج عوض شود، کدام موارد درست است؟ (آمپرسنج و ولت‌سنج آرمانی فرض شوند.)
الف: عددی که آمپرسنج نشان می‌دهد، $2\,\mathrm{A}$ کاهش می‌یابد.
ب: عددی که ولت‌سنج نشان می‌دهد، $2\,\mathrm{V}$ افزایش می‌یابد.
پ: اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت ۵ اهمی، $2\,\mathrm{V}$ کاهش می‌یابد.

شکل: مداری ساده: باتری با نیروی محرکه $\varepsilon=12\,\mathrm{V}$ و مقاومت درونی $r=1\,\Omega$ در سمت چپ، آمپرسنج (A) در سمت راست به‌صورت متوالی در مدار، مقاومت $5\,\Omega$ در بالای مدار و ولت‌سنج (V) به‌طور موازی با دو سر مقاومت $5\,\Omega$ بسته شده است.

در مدار زیر، مقاومت معادل $R_{eq}=9\,\Omega$ است. اگر جای مقاومت $R_2$ و باتری عوض شود، توان مصرفی در مقاومت $R_2$ چند وات تغییر می‌کند؟

شکل: مداری شامل مقاومت $R_1=6\,\Omega$ که با مقاومت $R_2$ موازی است؛ این ترکیب موازی با مقاومت $R_3=6\,\Omega$ به‌صورت متوالی بسته شده است. باتری با نیروی محرکه $\varepsilon=20\,\mathrm{V}$ و مقاومت درونی $r=1\,\Omega$ در شاخهٔ پایین مدار قرار دارد.

در مدارهای شکل زیر، مقاومت آمپرسنج و ولت‌سنج، به‌ترتیب، $5\,\Omega$ و $180\,\Omega$ است. اگر در مدار «الف» آمپرسنج $1/6\,\mathrm{A}$ و ولت‌سنج $72\,\mathrm{V}$ را نشان دهد و در مدار «ب» آمپرسنج $0/82\,\mathrm{A}$ و ولت‌سنج $73/8\,\mathrm{V}$ را نشان دهد، $R_1$ و $R_2$ چند اُهم هستند؟

شکل: دو مدار «الف» و «ب». مدار «الف»: مقاومت $R_1$ و آمپرسنج A به‌صورت متوالی هستند و این شاخه با ولت‌سنج V و باتری ($\varepsilon$ و مقاومت درونی $r$) موازی است، یعنی ولت‌سنج دو سر مجموعهٔ ($R_1$ و آمپرسنج) و باتری قرار دارد. مدار «ب»: مقاومت $R_2$ با ولت‌سنج V موازی است و این مجموعه با آمپرسنج A و باتری ($\varepsilon$ و $r$) متوالی است.

شکل زیر، مداری شامل ۳ لامپ کاملاً یکسان، آمپرسنج و یک باتری آرمانی را نشان می‌دهد. هنگامی که کلید $S$ باز است، آمپرسنج جریان $I_1$ را نشان می‌دهد. وقتی کلید بسته می‌شود جریان در آمپرسنج $I_2$ است. نسبت $\frac{I_2}{I_1}$ کدام است؟

شکل: مداری با باتری آرمانی در پایین و آمپرسنج $A$ در سمت چپ به‌صورت متوالی با باتری. دو شاخهٔ موازی: شاخهٔ بالایی شامل کلید $S$ و دو لامپ متوالی، و شاخهٔ میانی شامل یک لامپ. هر دو شاخه با آمپرسنج و باتری مدار را کامل می‌کنند.

در شکل زیر، اختلاف پتانسیل الکتریکی مقاومت‌های $18\,\Omega$ و $12\,\Omega$ با هم برابر است. $R$ چند اهم است؟

شکل: مداری شامل باتری با نیروی محرکهٔ $\varepsilon$ و مقاومت درونی $r$ که با مقاومت $6\,\Omega$ و مقاومت $12\,\Omega$ سری است. سپس یک مجموعهٔ موازی قرار دارد: شاخهٔ بالایی مقاومت $18\,\Omega$ و شاخهٔ پایینی دو مقاومت $9\,\Omega$ و $R$ به‌صورت سری. این مجموعهٔ موازی با $12\,\Omega$ و $6\,\Omega$ و باتری سری است.

در مدار زیر، هنگامی که فقط یکی از کلیدها بسته باشد، ولت‌سنج آرمانی عدد ۶ ولت را نشان می‌دهد. اگر هر دو کلید بسته باشند، ولت‌سنج چند ولت را نشان می‌دهد؟

شکل: باتری با نیروی محرکهٔ $\varepsilon=10\,\mathrm{V}$ و مقاومت درونی $r$ که یک ولت‌سنج آرمانی $V$ به دو سر آن وصل است. دو شاخهٔ موازی هر کدام شامل مقاومت $R$ و یک کلید (به‌صورت سری) به باتری وصل شده‌اند.

در شکل زیر، ولت‌سنج و آمپرسنج آرمانی به‌ترتیب ۱۲ ولت و ۰/۸ آمپر را نشان می‌دهند. نیروی محرکهٔ مولد، چند ولت است؟

شکل: مدار سری شامل مقاومت $3\,\Omega$، مقاومت $R$، مقاومت $9\,\Omega$، آمپرسنج $A$ و مولد با نیروی محرکهٔ $\varepsilon$ و مقاومت درونی $r=2\,\Omega$. ولت‌سنج $V$ به دو سر مقاومت $R$ وصل است.

در مدار زیر، اگر به جای مقاومت $3$ اهمی، مقاومت $6$ اهمی قرار دهیم، اعدادی که آمپرسنج و ولت‌سنج نشان می‌دهند، به ترتیب چه تغییری می‌کنند؟

شکل: مدار الکتریکی با منبع ولتاژ با برچسب $\mathcal{E}, r$ در پایین. مدار شامل دو شاخه موازی اصلی است: شاخه بالایی شامل مقاومت‌های $R_1 = 6\,\Omega$ و $R_3 = 12\,\Omega$ به صورت متوالی. شاخه پایینی شامل یک آمپرسنج متوالی با مقاومت $R_2 = 3\,\Omega$ که با مقاومت $R_4 = 24\,\Omega$ متوالی بسته شده‌اند. یک ولت‌سنج به دو سر این ترکیب مقاومت‌ها به طور موازی متصل است.

یک ولت‌سنج به مقاومت $60\,\mathrm{k\Omega}$ را به دو سر یک باتری با نیروی محرکهٔ ۶ ولت و مقاومت درونی $3\,\Omega$ می‌بندیم. مرتبهٔ بزرگی تعداد الکترون‌هایی که در هر دقیقه از این ولت‌سنج می‌گذرند، چقدر است؟ ($e=1/6\times10^{-19}\,\mathrm{C}$)

در پدیدهٔ ابررسانایی، مقاومت ویژهٔ جسم با کاهش دما:

در مدار زیر، اختلاف پتانسیل دو سر مقاومتی که بیش‌ترین توان در آن تلف می‌شود، ۱۲ ولت است. $\mathcal{E}$ چند ولت است؟

شکل: یک مدار الکتریکی متشکل از یک مولد با نیروی محرکهٔ $\mathcal{E}$ و مقاومت درونی $r = 2\,\Omega$ در سمت چپ. این مولد به دو شاخه متصل است: شاخه بالایی شامل سه مقاومت موازی با مقادیر $6\,\Omega$، $12\,\Omega$ و $36\,\Omega$ است. شاخه پایینی شامل دو مقاومت متوالی $2\,\Omega$ و $3\,\Omega$ است. کل این دو شاخه با هم موازی هستند.

یک مقاومت ۲۵ اهمی را به یک باتری می‌بندیم، جریان $2\,\mathrm{A}$ از آن عبور می‌کند. اگر یک مقاومت ۱۰۰ اهمی را با مقاومت ۲۵ اهمی موازی ببندیم، جریانی که در این حالت از مقاومت ۲۵ اهمی عبور می‌شود، $1/92\,\mathrm{A}$ می‌شود. توان خروجی باتری در مدار دوم چند وات بیشتر از توان خروجی باتری در مدار اول است؟

در مدار زیر، جریان الکتریکی که از سیم رابط $\mathrm{MN}$ می‌گذرد، چند آمپر است؟

شکل: مدار الکتریکی شامل یک مولد در وسط با $\mathcal{E} = 6\,\mathrm{V}$ و $r = 2\,\Omega$. در شاخه بالای مولد مقاومت $4\,\Omega$ قرار دارد. در شاخه پایین مولد، در سمت چپ مقاومت $6\,\Omega$ به صورت موازی با مقاومت $12\,\Omega$ است، سپس سیم رابط $MN$ به طور عمودی قرار دارد، و در سمت راست مقاومت $12\,\Omega$ در پایین قرار گرفته است.

در مدار زیر، توان مصرفی مقاومت $R_3$، $\frac{1}{3}$ توان مصرفی مقاومت $R_5$ است. مقاومت معادل مدار چند برابر $R$ است؟

شکل: مدار پل مانند (لوزی‌شکل): بالا-چپ $R_1=R$، بالا-راست $R_2=R$، مقاومت میانی (قطر افقی) $R_3=R$، پایین-راست $R_4=\frac{2}{3}R$، پایین-چپ $R_5$. باتری در گوشهٔ پایین-چپ مدار قرار دارد.

در شکل روبه‌رو، اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت $R$، 12 ولت است، $R$ چند اهم است؟

شکل: مداری شامل باتری با نیروی محرکه $\varepsilon$ و مقاومت درونی $r$ که به صورت متوالی با مقاومت $R$ بسته شده است. جریان $3\,\mathrm{A}$ از مقاومت $R$ می‌گذرد. پس از $R$ سه مقاومت $8\,\Omega$ به‌صورت موازی با هم قرار دارند.