طرح سؤالات امتحانی 2

1- اسکیت بازی مانند شکل مقابل از مانعی بالا می‌رود. اگر 20% انرژی او ضمن بالا رفتن صرف غلبه بر اصطکاک شود،  حداقل سرعت اسکیت باز در پایین مانع چه قدر باشد تا بتواند به بالای مانع برسد؟ اگر سرعتش در مرحله ای بیش تر از این مقدار و در مرحله ای دیگر کم تر از این مقدار باشد، چه اتفاقی می‌افتد؟ البته سؤال بالا برای دانش آموز اول دبیرستان سؤال مشکلی است. برای ساده تر شدن مسئله می‌توانید سطح را بدون اصطکاک در نظر بگیرید، یا حتی سؤال را به صورت زیر مطرح کنید: اسکیت بازی قصد دارد از مانع رو به رو بالا رود. اگر در پایین مانع، سرعت او 5 متر بر ثانیه باشد، آیا می‌تواند به بالای مانع برسد؟ اگر نمی تواند، سرعت او حداقل چه قدر باشد تا موفق شود؟ اگر سرعتش از این مقدار بیش تر باشد، چه اتفاقی می افتد؟

جواب:

E₁=U₁+K₁=0+1/2m*5²=25m =انرژی اسکیت باز در پایین سطح

E₂=U₂+K₂=m*10*25+1/2m*v²=250m+1/2mv² = انرژی اسکیت باز در بالای سطح

اگر سرعت اسکیت باز در بالای مانع صفر باشد، داریم: E₂>E₁ و E₂=250m. در حالی که طبق قانون بقای انرژی وقتی اصطکاک نداریم، باید داشته باشیم E₁= E₂. پس اسکیت باز به بالای سطح شیب دار نمی رسد. برای این که اسکیت باز به بالای سطح شیب دار برسد، باید داشته باشیم E₁= E₂. پس 250m = 1/2m v². در نتیجه v²=2*250 و v²=500.

اگر سرعت اسکیت باز بیش تر از این مقدار باشد، در بالای مانع انرژی جنبشی هم خواهد داشت و به همین دلیل از آن جا پرتاب می‌شود.

2- جداول موجود نشان می‌دهند که یک دانش آموز دختر/ پسر* در روز به طور متوسط 10000/12000 کیلو ژول انرژی نیاز دارد. اگر بدن شما تنها 25% این انرژی را به کار مفید تبدیل کند و بقیه را به صورت گرما از دست دهد، شما با چه توانی محیط اطراف خود را گرم می‌کنید؟

جواب:

10000/100*75=(بازده -1) * کل انرژی = انرژی ای که بدن ما در یک روز به صورت گرما از دست می دهد.

7500kj =

وات 84 ~ 3600*24/7500000 = زمان از دست دادن انرژی / انرژی از دست داده = توان از دست دادن انرژی

3- گلوله ای را مطابق شکل از نقطه ی A  رها می‌کنیم. این گلوله از کدام یک از نقاط مشخص شده، می‌گذرد؟ چرا؟

جواب:

از نقاط 1 و 2. بدیهی است که از نقطه ی 3 نمی گذرد. هم چنین به نقطه ی 4 هم نمی رسد، زیرا نقطه ی 4 بالاتر از نقطه ی A است و انرژی لازم برای رسیدن به این نقطه را ندارد.

می توانید سؤال بالا را به شکل زیر نیز مطرح کنید، اما انتظار نداشته باشید دانش آموزان از پس آن برآیند: اگر میخی را مطابق شکل سر راه آونگ قرار دهیم، این آونگ از کدام یک از نقاط مشخص شده، می‌گذرد؟ چرا؟

از نقاط 1 و 2. آونگ در مسیر  نقاط 3 و 2 و 1 حرکت می‌کند و به هیچ وجه از نقطه ی 4 عبور نمی کند. نقطه ی 3 هم به دلیل این که بالاتر از مکان اولیه ی آونگ است، طبق قانون بقای انرژی، آونگ به آن نمی رسد.

4- با کمک جدول های داده شده و با توجه به این که شما 6 ساعت در روز، در کلاس درس هستید، انرژیی را که هر روز  صرف کلاس های درس می‌کنید، به دست آورید. آیا صبحانه ای شامل 10 گرم کره، 50 گرم پنیر، 40 گرم نان و 5 گرم شکر، می‌تواند انرژی مورد نیاز شما را در مدرسه تأمین کند؟ اگر به مقدار فوق 50 گرم شکلات اضافه کنیم چه طور؟ در غیر این صورت ما بقی انرژی مورد نیاز شما در مدرسه از کجا تأمین می‌شود؟

15kj/minانرژی لازم برای نشستن در کلاس،

انرژی موجود در مواد غذایی:

5kj/gr پنیر ،10kj/gr نان،25kj/gr شکلات، 30kj/gr کره، 20kj/gr شکر

جواب:

بقیه ی انرژی مورد نیاز بدن، با مصرف انرژی های ذخیره شده به صورت چربی و ... تأمین می‌ شود.

5- می‌دانیم که یخ رسانای ضعیف گرماست. هم چنین چگالی آن از آب کم تر می‌باشد. به نظر شما این دو خاصیت در زمستان، چگونه ماهی های دریاهای سردسیر را از سرما حفظ می‌کنند؟

جواب:

 زمانی که دریاهای سردسیر در زمستان شروع به یخ زدن می‌کنند، یخ به دلیل این که چگالی کم تری نسبت به آب دارد، روی آن باقی می‌ماند و چون رسانای ضعیف گرماست، گرمای آب زیر خود را منتقل نمی کند. پس آب زیر یخ، سرد نمی شود و ماهی‌ها از سرما محافظت می شوند.

6- دمای طبیعی بدن شما 37 درجه ی سانتی گراد است. وقتی بیمار هستید و دچار تب می‌شوید، دمای بدن شما به 39 درجه ی سانتی گراد می‌رسد. اگر ظرفیت گرمایی ویژه ی متوسط بدن خود را یک ژول بر گرم-درجه سانتی گراد در نظر بگیرید، چه میزان انرژی گرمایی باید از دست بدهید تا دمای بدن شما به حد نرمال برسد؟ ( جرم خود را 55/45 کیلوگرم فرض کنید ). اگر بخواهید با کمک مقداری آب با دمای 17 درجه ی سانتی گراد، تب خود را از بین ببرید، چه قدر آب لازم است؟ ( ظرفیت گرمایی ویژه آب = یک ژول بر گرم - درجه سانتی گراد )

جواب:

7- یک اتاق نشیمن معمولی را در نظر بگیریم. 5 مورد از کارهایی که برای بهینه سازی مصرف انرژی در آن در نظر گرفته شده است را نام ببرید.

جواب:

این سؤال بدون این که جواب دقیقی داشته باشد، توجه دانش آموز را به اهمیت "بهینه سازی مصرف انرژی" جلب می‌کند. شما می‌توانید برای دانش آموزانی که به جوابی جالب و درست اشاره می‌کنند، نمره ی امتیازی در نظر بگیرید. برای مثال اشاره به پرده یا عدم استفاده از شومینه و ...

8- در کدام یک از حالت‌ها بار الکتریکی میان دو کره شارش می‌کند؟ وضعیت بار کره‌ها را بعد از گذشت چند دقیقه مشخص کنید. دقت کنید که همه ی کره‌ها هم اندازه هستند.

جواب:

بین دو کره ی شکل 1 بار شارش می کند و پس از چند دقیقه بار هر کره 3q+ می شود.

دو کره ی شکل 3 خنثی می شوند.

9- چرا موهای این دانش آموز سیخ شده است؟ توضیح مختصری بدهید.

جواب:

وقتی دانش آموز به کره ی باردار رسانا دست می‌زند، قسمتی از بار کره به بدن او منتقل می‌شود. این بارها ی هم نام تمایل دارند در بیش ترین فاصله از هم قرار گیرند، پس بارهای روی موهای وی، باعث سیخ شدن موها می‌شوند.

سؤالات زیر نمونه ای از سؤالات الکتریسیته ی جاری هستند که دانش آموزانی که مفهوم جریان، مدار، اختلاف پتانسیل و ... را به خوبی متوجه شده اند، به راحتی از پس آن بر می‌آیند. هر کدام از این سؤالات نکته ای کلیدی در مدارهای الکتریکی را شامل می‌شود، بدون این که محاسبات سخت و حل مدارهای عجیب را به همراه داشته باشد.

10- اگر سیم های رابط مدار را به صورت جاده، الکترون هایی که از سیم می‌گذرند را دونده و هر مقاومت را یک پل باریک در جاده در نظر بگیریم، به نظر شما چرا مقاومت معادل مدار 2 کم تر از مدار 1 است؟

جواب:

در مدار 2 الکترون‌ها برای عبور از سمت چپ به سمت راست مدار، می‌توانند از روی هر کدام از دو پل موجود عبور کنند، در حالی که در مدار 1، تنها یک پل وجود دارد و در نتیجه عبور الکترون‌ها در مدار 1 سخت از مدار 2 است.

11- در کدام حالت اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت 1 بیش تر است؟ در کدام حالت جریان بیش تری از مقاومت 1 می‌گذرد؟ جواب:

در هر دو مدار، اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت 1، همان اختلاف پتانسیل دو سر باتری، یعنی 3 ولت است و چون مقاومت یکسان است، پس طبق قانون اهم داریم I=V/R. پس شدت جریان عبوری از مقاومت 1 هم در هر دو حالت یکسان است.

اگر بخواهید صورت سؤال را مشکل تر کنید، می‌توانید بپرسید: لامپ شماره ی 1 در کدام حالت پر نورتر است؟

جواب:

دقیقاًمانند حالت قبل است و در هر دو حالت نور لامپ یکسان است.

12- در کدام مدار اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت  همان اختلاف پتانسیل دو سر باتری است؟

جواب:

در هر سه مدار. چون ابزارهای اندازه گیر. تأثیری در مدار ندارند.

13- به دو شکل زیر نگاه کنید. چند شباهت بین آن‌ها پیدا کنید و نام ببرید.

این سؤال نمونه ای از سؤالات "کتاب کار و راهنمای مطالعه ی دانش آموز" می‌باشد.

نویسنده: نازنین حسن نیا