سوالات تشریحی فصل اول فیزیک یازدهم (الکتریسیته ساکن)
- مقالات منتخب
- مدیر سایت
- 4 دقیقه
۲۰ سوال تشریحی و مفهومی از مبحث الکتریسیته ساکن (فیزیک یازدهم)
۱. قانون کولن و نیروی الکتریکی
سوال ۱:
دو بار نقطهای $q_1 = +3\mu C$ و $q_2 = -5\mu C$ در فاصله $4cm$ از یکدیگر قرار دارند. بزرگی نیروی الکتریکی بین آنها را محاسبه کنید.
$$F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$$
سوال ۲:
اگر فاصله بین دو بار الکتریکی نصف شود، نیروی بین آنها چگونه تغییر میکند؟ (با استناد به قانون کولن توضیح دهید.)
۲. میدان الکتریکی
سوال ۳:
میدان الکتریکی حاصل از بار نقطهای $+8nC$ در فاصله $2m$ از آن چقدر است؟
$$E = k \frac{|q|}{r^2}$$
سوال ۴:
در شکل زیر (دو بار ناهمنام)، جهت میدان الکتریکی در نقطه $P$ را مشخص کنید. (نیازی به محاسبه عددی نیست.)
۳. پتانسیل الکتریکی
سوال ۵:
پتانسیل الکتریکی در فاصله $3m$ از بار $-6\mu C$ را محاسبه کنید.
$$V = k \frac{q}{r}$$
سوال ۶:
تفاوت پتانسیل بین دو نقطه در میدان الکتریکی یکنواخت $E = 200 N/C$ که $5cm$ از هم فاصله دارند چقدر است؟
$$\Delta V = -E \cdot d$$
۴. انرژی پتانسیل الکتریکی
سوال ۷:
انرژی پتانسیل الکتریکی سیستمی متشکل از دو بار $+4\mu C$ و $-2\mu C$ که در فاصله $1m$ از هم قرار دارند را محاسبه کنید.
$$U = k \frac{q_1 q_2}{r}$$
سوال ۸:
اگر فاصله بین دو بار همعلامت دو برابر شود، انرژی پتانسیل سیستم چگونه تغییر میکند؟ (افزایش/کاهش مییابد؟ چرا؟)
۵. خازنها و ظرفیت الکتریکی
سوال ۹:
ظرفیت خازن تخت با مساحت صفحات $0.2m^2$، فاصله بین صفحات $1mm$ و دیالکتریک هوا را محاسبه کنید.
$$C = \epsilon_0 \frac{A}{d}$$
سوال ۱۰:
اگر به یک خازن $10\mu F$، بار $50\mu C$ داده شود، انرژی ذخیرهشده در آن چقدر است؟
$$U = \frac{Q^2}{2C}$$
۶. توزیع بار و القای الکترواستاتیکی
سوال ۱۱:
اگر یک میله باردار مثبت را به یک کره رسانای خنثی نزدیک کنیم (بدون تماس)، توزیع بار روی کره چگونه میشود؟ (با رسم شکل توضیح دهید.)
سوال ۱۲:
چرا در یک کره رسانای توخالی، بارهای الکتریکی روی سطح خارجی تجمع میکنند؟
۷. قانون گاوس (مفهومی)
سوال ۱۳:
با استفاده از قانون گاوس، میدان الکتریکی در فاصله $r$ از یک بار نقطهای $+Q$ را استخراج کنید.
$$\oint \vec{E} \cdot d\vec{A} = \frac{Q_{enc}}{\epsilon_0}$$
سوال ۱۴:
میدان الکتریکی داخل یک کره رسانای توپر باردار چقدر است؟ (با استدلال فیزیکی پاسخ دهید.)
۸. ترکیب خازنها
سوال ۱۵:
خازنهای $C_1 = 2\mu F$ و $C_2 = 4\mu F$ را به صورت موازی به باتری $12V$ وصل میکنیم. بار ذخیرهشده روی هر خازن چقدر است؟
$$Q_{total} = C_{eq} \cdot V$$
سوال ۱۶:
اگر دو خازن $3\mu F$ و $6\mu F$ را به صورت سری به باتری $9V$ وصل کنیم، ولتاژ دو سر هر خازن چقدر است؟
$$\frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}$$
۹. کاربردهای عملی
سوال ۱۷:
چرا در روزهای مرطوب، آزمایشهای الکتریسیته ساکن به خوبی کار نمیکنند؟ (توضیح فیزیکی دهید.)
سوال ۱۸:
اصطکاک چگونه میتواند باعث ایجاد بار الکتریکی شود؟ (مثال: شانه و مو.)
۱۰. سوالات مفهومی پیشرفته
سوال ۱۹:
اگر در یک خازن تخت، فاصله بین صفحات را افزایش دهیم اما ولتاژ ثابت بماند، انرژی ذخیرهشده در خازن چگونه تغییر میکند؟ (با استناد به فرمولهای مربوطه توضیح دهید.)
$$U = \frac{1}{2}CV^2$$
سوال ۲۰:
میدان الکتریکی در نزدیکی یک صفحه رسانای تخت با چگالی بار سطحی $\sigma$ چقدر است؟ (با استفاده از قانون گاوس محاسبه کنید.)
$$E = \frac{\sigma}{2\epsilon_0}$$
پاسخهای کلیدی (به صورت خلاصه):
۱. $F = 84.375N$
۲. نیرو ۴ برابر میشود.
۳. $E = 18N/C$
۵. $V = -18kV$
۶. $\Delta V = -10V$
۷. $U = -72mJ$
۹. $C = 1.77nF$
۱۰. $U = 125\mu J$
۱۵. $Q_1 = 24\mu C$، $Q_2 = 48\mu C$
۱۶. $V_1 = 6V$، $V_2 = 3V$
۱۹. انرژی کاهش مییابد.
این سوالات ترکیبی از محاسبات، تحلیل مفهومی و کاربردهای عملی هستند که احتمال حضورشان در امتحانات نهایی و کنکور بالاست. برای پاسخهای تشریحی کاملتر میتوانید به کتاب درسی یا جزوه مراجعه کنید. 😊
