نمونه سوالات فصل دوم فیزیک یازدهم

۲۰ سوال تستی و مفهومی از مبحث جریان الکتریکی فیزیک یازدهم با فرمت LaTeX

سوالات تستی:

1. در مدار زیر اگر مقاومت $R_1 = 2\,\Omega$ و $R_2 = 4\,\Omega$ به صورت سری باشند، مقاومت معادل چقدر است؟
   $$R_{eq} = R_1 + R_2 = 2 + 4 = 6\,\Omega$$
   ✅ گزینه صحیح: $6\,\Omega$
2. اگر جریان $3\,A$ از مقاومت $5\,\Omega$ عبور کند، ولتاژ دو سر مقاومت چقدر است؟
   $$V = I \times R = 3 \times 5 = 15\,V$$
   ✅ گزینه صحیح: $15\,V$
3. کدام یک از موارد زیر یکای صحیح برای مقاومت الکتریکی نیست؟
   الف) اهم
   ب) ولت بر آمپر
   ج) آمپر بر ولت
   د) وات بر مجذور آمپر
   ✅ پاسخ صحیح: ج

سوالات مفهومی:

4. چرا با افزایش دما، مقاومت فلزات افزایش می‌یابد؟

• ✅ پاسخ: به دلیل افزایش برخورد الکترون‌های آزاد با یون‌های شبکه و کاهش تحرک آن‌ها

4. تفاوت بین اتصال سری و موازی مقاومت‌ها را در یک جمله توضیح دهید.

• ✅ پاسخ: در اتصال سری جریان یکسان و ولتاژ تقسیم می‌شود، در موازی ولتاژ یکسان و جریان تقسیم می‌شود

سوالات ترکیبی:

6. در مدار زیر اگر $R_1 = 3\,\Omega$ و $R_2 = 6\,\Omega$ به صورت موازی باشند و ولتاژ کل $12\,V$ باشد، جریان هر مقاومت چقدر است؟
   $$I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{12}{3} = 4\,A$$
   $$I_2 = \frac{V}{R_2} = \frac{12}{6} = 2\,A$$
   ✅ پاسخ: $I_1 = 4\,A$ و $I_2 = 2\,A$

سوالات نموداری:

7. در نمودار ولتاژ-جریان زیر، شیب خط نشان‌دهنده چیست؟

• ✅ پاسخ: مقدار مقاومت الکتریکی ($R = \frac{\Delta V}{\Delta I}$)

سوالات محاسباتی پیشرفته:

8. اگر توان مصرفی یک resistor $50\,W$ و ولتاژ دو سر آن $10\,V$ باشد، جریان عبوری چقدر است؟
   $$P = V \times I$$
   $$I = \frac{P}{V} = \frac{50}{10} = 5\,A$$
   ✅ پاسخ: $5\,A$

سوالات مفهومی پیشرفته:

9. چرا در محاسبات توان الکتریکی از رابطه $P = I^2 R$ نیز می‌توان استفاده کرد؟

• ✅ پاسخ: چون با جایگزینی $V = I \times R$ در $P = V \times I$ به این رابطه می‌رسیم

سوالات تستی ترکیبی:

10. اگر طول سیمی دو برابر شود و سطح مقطع آن نصف شود، مقاومت جدید آن نسبت به مقاومت اولیه چقدر می‌شود؟
    $$R = \rho \frac{L}{A}$$
    $$R_{new} = \rho \frac{2L}{A/2} = 4\rho \frac{L}{A} = 4R$$
    ✅ گزینه صحیح: ۴ برابر می‌شود

سوالات محاسباتی:

11. مقاومت معادل مدار زیر را محاسبه کنید: ($R_1 = 2\,\Omega$، $R_2 = 3\,\Omega$ سری و $R_3 = 6\,\Omega$ موازی)
    $$R_{series} = R_1 + R_2 = 2 + 3 = 5\,\Omega$$
    $$\frac{1}{R_{parallel}} = \frac{1}{5} + \frac{1}{6} = \frac{11}{30}$$
    $$R_{eq} = \frac{30}{11} \approx 2.72\,\Omega$$
    ✅ پاسخ: $\frac{30}{11}\,\Omega$

سوالات تحلیل نمودار:

12. در نمودار مقاومت-دما برای یک نیمه‌هادی، شیب نمودار چگونه است؟
    • ✅ پاسخ: منفی (با افزایش دما، مقاومت نیمه‌هادی کاهش می‌یابد)

سوالات کاربردی:

13. اگر بخواهیم توان مصرفی یک وسیله برقی را کاهش دهیم، باید:
    الف) ولتاژ را افزایش دهیم
    ب) جریان را کاهش دهیم
    ج) مقاومت را کاهش دهیم
    د) زمان استفاده را افزایش دهیم
    ✅ پاسخ صحیح: ب

سوالات مفهومی:

14. چرا در محاسبات توان الکتریکی از دو رابطه $P = V I$ و $P = I^2 R$ می‌توان استفاده کرد؟
    • ✅ پاسخ: چون با جایگزینی قانون اهم ($V = I R$) به روابط معادل می‌رسیم

سوالات تستی پیشرفته:

15. اگر در مداری با سه مقاومت یکسان، دو تا موازی و یکی سری باشند، مقاومت معادل نسبت به حالت همه سری:
    الف) بیشتر می‌شود
    ب) کمتر می‌شود
    ج) برابر می‌شود
    د) اطلاعات ناکافی است
    ✅ پاسخ صحیح: ب

سوالات محاسباتی:

16. جریان عبوری از مدار زیر را محاسبه کنید: ($V = 24\,V$، $R_1 = 4\,\Omega$، $R_2 = 8\,\Omega$ سری)
    $$R_{eq} = 4 + 8 = 12\,\Omega$$
    $$I = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{24}{12} = 2\,A$$
    ✅ پاسخ: $2\,A$

سوالات مفهومی:

17. مقاومت الکتریکی یک سیم با کدام یک از موارد زیر نسبت مستقیم دارد؟
    الف) سطح مقطع
    ب) طول سیم
    ج) رسانایی
    د) دمای محیط
    ✅ پاسخ صحیح: ب

سوالات ترکیبی:

18. در مدار موازی با دو مقاومت $R_1 = 10\,\Omega$ و $R_2 = 40\,\Omega$، نسبت جریان‌های $I_1$ به $I_2$ چقدر است؟
    $$\frac{I_1}{I_2} = \frac{R_2}{R_1} = \frac{40}{10} = 4$$
    ✅ پاسخ: $4$

سوالات مفهومی پیشرفته:

19. چرا در اتصال موازی مقاومت‌ها، مقاومت معادل کمتر از کوچک‌ترین مقاومت است؟
    • ✅ پاسخ: چون مسیرهای بیشتری برای عبور جریان ایجاد می‌شود

سوالات محاسباتی نهایی:

20. اگر در مداری با سه مقاومت $2\,\Omega$، $3\,\Omega$ و $6\,\Omega$ به صورت موازی، ولتاژ دو سر مدار $12\,V$ باشد، جریان کل چقدر است؟
    $$\frac{1}{R_{eq}} = \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{6} = 1$$
    $$R_{eq} = 1\,\Omega$$
    $$I_{total} = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{12}{1} = 12\,A$$
    ✅ پاسخ: $12\,A$

نکات کلیدی:

• در اتصال سری مقاومت‌ها: $R_{eq} = \sum R_i$
• در اتصال موازی: $\frac{1}{R_{eq}} = \sum \frac{1}{R_i}$
• قانون اهم: $V = I R$
• توان الکتریکی: $P = V I = I^2 R = \frac{V^2}{R}$