حل امتحان فيزياء بالإجابات والشرح

1. أغير مشحون.

   ليه دي غلطغير مشحون بيحصل عند ربع الدورة (T/4) أو ثلاثة أرباع، مش عند نص دورة.

2. بمشحون جزئيا.

   ليه دي غلطمشحون جزئيًا بيحصل في أزمنة بين الأرباع، لكن 5 ms = T/2 بالظبط فالشحنة كلّيّة.

3. جمشحون تماماً بشحنه معاكسة. الإجابة الصحيحة
4. دمشحون تماماً بنفس الشحنة.

   ليه دي غلطنفس الشحنة بترجع بعد دورة كاملة T = 10 ms، وإحنا عند نص دورة بس فالشحنة معكوسة.

ليه دي الصحتردد الدائرة المهتزة f = 1/(2π√LC) = 1/(2π√(1/π × 25/π×10⁻⁶)) = 1/(2π × 5×10⁻³/(2π)) = 100Hz. الزمن الدوري T = 10ms. بعد t = 5ms = T/2 يكون المكثف مشحوناً تماماً بشحنة معاكسة.

دي دائرة مهتزّة LC، ودورتها بتطلع من f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}. بالتعويض من L وC بتطلع f = 100 Hz، فالزمن الدوري T = 10 ms. الزمن المعطى 5 ms يساوي نص دورة (T/2)، فعند كده المكثف بيرجع يتشحن تمامًا بس بشحنة معاكسة. الطريقة: حسب T الأول، وقارن الزمن المعطى بيه — نص دورة بيقلب الشحنة، ودورة كاملة بترجّعها.

1. أ+٦ فولت

   ليه دي غلطبيحط إشارة موجبة زيّ ما المشي في عكس اتجاه التيار؛ (ق) ناحية السالب فالجهد أقل من الأرضي.

2. ب−٦ فولت الإجابة الصحيحة
3. ج−١٢ فولت

   ليه دي غلطبينزّل الجهد كله (12V) كأن النقطة بعد الدائرة كلها، بس هي بعد R2 بس.

4. دصفر

   ليه دي غلطبيفترض إن طرف البطارية جهدّه صفر، بس التأريض عند النقطة المشتركة و(ق) بعد R2.

ليه دي الصحبما أن نقطة التأريض في المنتصف، فالتحرك منها خلال R2 (3 أوم) في اتجاه التيار يخفض الجهد 2×3=6 فولت، فيكون الجهد المطلق للنقطة (ق) = −٦ فولت.

التيار في الدائرة = ١٢/(3+3) = ٢ أمبير. الطرف الموجب للبطارية أعلى من الأرضي، والطرف السالب أقل منه. نحسب جهد (ق) بالتحرك من نقطة التأريض (صفر) خلال R2 في اتجاه سريان التيار ناحية القطب السالب، فيهبط الجهد بمقدار I·R2 = 2×3 = 6 فولت، ومنه جهد (ق) = ٠ − ٦ = −٦ فولت. وبالمثل الطرف الموجب على الجانب الآخر جهده +٦ فولت (0 + I·R1). الدرس المهم: الجهد المطلق يُقاس بالنسبة للأرضي وقد يكون سالباً إذا كانت النقطة أقل جهداً من نقطة التأريض، وفرق الجهد بين الطرفين = (+٦) − (−٦) = ١٢ فولت = القوة الدافعة.

1. أالدائرة (W)

   ليه دي غلطالدائرة دي مقاومتها الكلية أقل من (Z)، فالتيار المار فيها أكبر؛ أقل مقاومة معناها أعلى قراءة مش أقل.

2. بالدائرة (X)

   ليه دي غلطمش صاحبة أقل قراءة لأنها كمان أقل في المقاومة الكلية من (Z)، فقراءة الأميتر فيها بتطلع أعلى.

3. جالدائرة (Y)

   ليه دي غلطمقاومتها الكلية أصغر من (Z) برضه؛ أقل تيار لازم ييجي مع أكبر مقاومة كلية، و(Y) مش كده.

4. دالدائرة (Z) الإجابة الصحيحة

ليه دي الصحقراءة الأميتر تعتمد على التيار الكلي = V/R_total. الدائرة (Z) لها أكبر مقاومة كلية (المكافئة = 4R، مقابل 3R لكل من W و X، وأقل من 3R للدائرة Y) مما يعطي أقل تيار.

الفكرة إن الأميتر بيقرا التيار الكلي في الدائرة، والتيار بيتحكم فيه قانون أوم I = \dfrac{V}{R_{\mathrm{total}}}؛ يعني كل ما المقاومة الكلية تكبر، التيار يقل وقراءة الأميتر تقل. أكتر توصيلة بتزود المقاومة الكلية هي التوصيل على التوالي لأن المقاومات بتتجمّع وتزيد، عكس التوازي اللي بيقلّلها. هنا الدائرة (Z) شكلها مضلّل: المقاومات مش كلها على التوالي، فيه فروع على التوازي جواها، والـ R اللي فوق على اليمين متقصّرة بسلك فمش بتتحسب. احسبها خطوة خطوة: الـ 6R والـ 6R على التوازي بيدّوا 3R، مع الـ R اللي قبلهم على التوالي بيبقوا 4R، ودول على التوازي مع الـ 12R بيدّوا 3R، وأخيرًا مع الـ R الأولانية على التوالي: R_{\mathrm{eq}} = R + \dfrac{4R \times 12R}{4R + 12R} = 4R. قارنها بـ (W) و(X) اللي كل واحدة فيهم بتطلع 3R، و(Y) اللي أقل من 3R، فـ (Z) هي صاحبة أكبر مقاومة كلية وطبيعي تطلع بأقل تيار. الطريقة: أي سؤال عن أقل أو أعلى قراءة، قارن المقاومة الكلية لكل دائرة — أكبر مقاومة = أقل تيار، والعكس صحيح.

1. أعند النقطة (A): الملف عمودياً للمجال المغناطيسي / القوة الدافعة اللحظية قيمة عظمى

   ليه دي غلطغلّطت في الإشارة: الملف العمودي على المجال معناه الفيض أعظمي، فمعدّل تغيّره (ميل المنحنى) صفر، وبالتالي القوة الدافعة المستحثة صفر مش قيمة عظمى.

2. بعند النقطة (B): الملف عمودياً / القوة الدافعة اللحظية صفر

   ليه دي غلطالعلاقة نفسها (ملف عمودي ⇐ قوة دافعة صفر) علاقة صح، بس بتحصل في لحظة الفيض الأعظمي (قمة المنحنى) مش في نقطة الميل الأكبر؛ يعني وصّفت حالة صح بس على لحظة غير اللي السؤال بيسأل عنها.

3. جعند النقطة (C): الملف موازياً / القوة الدافعة اللحظية صفر

   ليه دي غلطلما الملف يكون موازياً للمجال، الفيض بيتغيّر بأسرع معدل فالقوة الدافعة بتبقى قيمة عظمى مش صفر — هنا لخّبطت بين الوضع الموازي وقيمة القوة الدافعة.

4. دعند النقطة (D): الملف موازياً / القوة الدافعة قيمة عظمى الإجابة الصحيحة

ليه دي الصحالقوة الدافعة اللحظية = -dΦ/dt. عند النقطة D يكون منحدر المنحنى أكبر ما يكون (تغير الفيض أسرع) فالقوة الدافعة أعظمية. وعند هذه النقطة يكون الملف موازياً للمجال.

السؤال ده بيربط بين منحنى الفيض والزمن والقوة الدافعة المستحثة. القاعدة الذهبية: القوة الدافعة اللحظية بتعادل الميل اللحظي للمنحنى (− dΦ/dt)، يعني مش قيمة الفيض نفسه لكن معدّل تغيّره. النقطة اللي ميلها أكبر ما يكون هي اللي فيها القوة الدافعة أعظمية، وفي اللحظة دي مستوى الملف بيكون موازياً لخطوط المجال لأن الفيض بيتغيّر بأسرع معدل. الطريقة: على منحنى الفيض-الزمن، دور على النقطة اللي ميلها أميل حاجة — دي اللي فيها قوة دافعة عظمى — وافتكر إن الملف فيها بيكون موازي للمجال.

1. أالشكل (أ): سلك رأسي بتيار لأعلى في مجال B أفقي لليمين

   ليه دي غلطالشكل ده بيدّي قوة عمودية داخل الصفحة مش موازية لها؛ التيار لأعلى والمجال أفقي لليمين بيطلّع القوة داخل الصفحة، فمينفعش تطلّع يمين.

2. بالشكل (ب): سلك أفقي بتيار خارج الصفحة في مجال B لليمين

   ليه دي غلطالشكل ده بيدّي قوة لأعلى — يعني موازية للصفحة بس في الاتجاه الغلط؛ التيار خارج الصفحة والمجال لليمين بيطلّع القوة لأعلى مش لليمين.

3. جالشكل (ج): سلك أفقي بتيار لليمين في مجال B خارج الصفحة

   ليه دي غلطالشكل ده بيدّي قوة لأسفل في الاتجاه المعاكس؛ التيار لليمين والمجال خارج الصفحة بيطلّع القوة لأسفل مش لليمين.

4. دالشكل (د): سلك رأسي بتيار لأسفل في مجال B داخل الصفحة الإجابة الصحيحة

ليه دي الصحبقانون F = IL × B: في الشكل (د) التيار متجه لأسفل والمجال داخل الصفحة (×)، وحاصل الضرب الاتجاهي لمتجهين كلاهما سالب يعطي محصلة موجبة على المحور الأفقي، أي قوة موازية للصفحة وجهة اليمين. لاحظ أن عكس اتجاه التيار وحده — أي لو كان التيار لأعلى في نفس المجال — يقلب القوة إلى اليسار.

السؤال ده بيختار الشكل اللي قوته المغناطيسية على السلك موازية للصفحة جهة اليمين، والقاعدة الأساسية هي قاعدة اليد اليمنى F = IL \times B اللي بتحدد اتجاه القوة من اتجاه التيار واتجاه المجال. بتطبيقها على الأشكال: الشكل (أ) (تيار لأعلى مع مجال أفقي لليمين) بيدّي قوة عمودية داخل الصفحة، والشكل (ب) (تيار خارج الصفحة مع مجال لليمين) بيدّي قوة لأعلى، والشكل (ج) (تيار لليمين مع مجال خارج الصفحة) بيدّي قوة لأسفل — فمفيش فيهم اتجاه لليمين. أما الشكل (د) فتياره لأسفل والمجال داخل الصفحة، فيطلّع القوة موازية للصفحة جهة اليمين. خد بالك إن اتجاه التيار في الشكل ده هو اللي بيحسم الإجابة: لو كان لأعلى في نفس المجال كانت القوة هتطلع لليسار مش لليمين. الطريقة: لكل شكل وجّه أصابع اليد اليمنى على اتجاه التيار واتجاه المجال، واقرأ اتجاه القوة من الإبهام، وبعدين قارنه بـ«موازي للصفحة لليمين».

1. أ٧٠

   ليه دي غلط٧٠ هي الكتلة بالكيلوجرام نفسها، مش الوزن بالنيوتن.

2. ب٧٠٠ الإجابة الصحيحة
3. ج٧٠٠٠

   ليه دي غلط٧٠٠٠ بيضرب الكتلة في ١٠٠ بدل عجلة الجاذبية ≈ ١٠.

ليه دي الصحالوزن = الكتلة × عجلة الجاذبية ≈ ٧٠٠.

الكيلوجرام وحدة كتلة، أما النيوتن فهو وحدة وزن أو قوة. الوزن يحسب من W = mg. إذا كانت الكتلة 70 kg ونستخدم g ≈ 10 m/s² في المسائل التقريبية، فإن W ≈ 70 × 10 = 700 N. إذن ٧٠ هو رقم الكتلة نفسها وليس الوزن، و٧٠٠٠ ينتج من ضرب زائد بعامل غير صحيح.

1. أطيف انبعاث / من مستويات طاقة أقل إلى مستويات أعلى

   ليه دي غلطالنوع غلط — ده طيف امتصاص مش انبعاث؛ الغاز البارد بيمتص الضوء، مش بيطلع طيفه لوحده، فالاتجاه أقل→أعلى وحده مش بيكتمل.

2. بطيف انبعاث / من مستويات طاقة أعلى إلى مستويات أقل

   ليه دي غلطدي بتصف غاز متوهّر بيبعث لما الإلكترون ينزل من أعلى لأقل، بس عندنا مصدر مستمر وغاز بارد، فالنوع والاتجاه الاتنين غلط.

3. جطيف امتصاص / من مستويات طاقة أقل إلى مستويات أعلى الإجابة الصحيحة
4. دطيف امتصاص / من مستويات طاقة أعلى إلى مستويات أقل

   ليه دي غلطالنوع صح إنه امتصاص، بس الاتجاه غلط؛ الامتصاص دايمًا رفع للإلكترون من مستوى أقل لأعلى، والنزول من أعلى لأقل ده بيطلع طيف انبعاث.

ليه دي الصحالضوء المستمر يمر خلال الغاز البارد. ذرات الغاز تمتص طاقة من الفوتونات لترتفع من مستويات أقل إلى أعلى. الطيف الناتج هو طيف امتصاص (خطوط سوداء على خلفية قوس قزح).

لما ضوء مستمر من مصباح التنغستن يمرّ على غاز بارد، ذرات الغاز بتمتص الفوتونات اللي طاقتها بتطابق فروق مستوياتها، فالإلكترونات بترتفع من مستويات أقل لأعلى. الأطوال الموجية دي بتختفي من الطيف المستمر وتظهر كخطوط سودا على خلفية قوس قزح → طيف امتصاص. الطريقة: مصدر مستمر + غاز بارد = امتصاص (خطوط سودا)؛ غاز متوهّر لوحده = انبعاث (خطوط مضيئة).

1. أ10⁻²

   ليه دي غلط10⁻² هو معامل التحويل الطولي (1 سم = 10⁻² م) من غير تربيع، والمساحة محتاجة تربيع.

2. ب10⁻⁴ الإجابة الصحيحة
3. ج10⁻⁶

   ليه دي غلط10⁻⁶ بيربّع معامل تحويل غلط أو بيحوّل لوحدة مكعبة بدل المربعة.

ليه دي الصحمساحة بتتحول مرتين — الأس بيركب الوحدة.

التحويل هنا لمساحة لا لطول. بما أن 1 cm = 10⁻² m، فإن 1 cm² = (10⁻² m)² = 10⁻⁴ m². الخطأ الشائع هو استخدام 10⁻² مباشرة كأن الوحدة غير مربعة. أما 10⁻⁶ فيظهر عند التعامل معها كتحويل حجمي أو عند تربيع معامل غير مناسب.