ملخص صفحة اختبار مقنن في الفيزياء
أسئلة الاختيار من متعدد
1. وجه شعاع من مصباح يدوي على بركة سباحة في الظلام بزاوية 46° بالنسبة للعمود المقام على سطح الماء. ما مقدار زاوية انكسار الشعاع في الماء؟ (معامل انكسار الماء 1.33)
الخيارات: A) 18° ، B) 30° ، C) 33° ، D) 44°
الحل: نستخدم قانون سنيل للانكسار: n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)
حيث الهواء هو الوسط الأول (\(n_1 \approx 1\)) والماء هو الوسط الثاني (\(n_2 = 1.33\))، وزاوية السقوط \(\theta_1 = 46^\circ\).
بالتعويض: 1 \times \sin(46^\circ) = 1.33 \times \sin(\theta_2)
\sin(\theta_2) = \frac{\sin(46^\circ)}{1.33} = \frac{0.7193}{1.33} \approx 0.5409
\theta_2 = \arcsin(0.5409) \approx 32.7^\circ \approx 33^\circ
الإجابة الصحيحة: C
2. إذا كانت سرعة الضوء في الألماس 1.24 × 10⁸ m/s فما معامل انكسار الألماس؟
الخيارات: A) 0.0422 ، B) 0.413 ، C) 1.24 ، D) 2.42
الحل: معامل الانكسار \(n\) هو نسبة سرعة الضوء في الفراغ \(c\) إلى سرعته في الوسط \(v\).
n = \frac{c}{v} = \frac{3.00 \times 10^8 \text{ m/s}}{1.24 \times 10^8 \text{ m/s}} \approx 2.419 \approx 2.42
الإجابة الصحيحة: D
3. أي مما يأتي لا يؤثر في تشكيل قوس المطر؟
الخيارات: A) الحيود ، B) التشتت ، C) الانعكاس ، D) الانكسار
الحل: يتشكل قوس المطر نتيجة لانكسار الضوء داخل قطرات الماء، ثم انعكاسه داخلياً، ثم انكساره مرة أخرى عند الخروج، بالإضافة إلى تشتت الضوء الأبيض إلى ألوان الطيف. ظاهرة الحيود لا تلعب دوراً أساسياً في تشكيل قوس المطر.
الإجابة الصحيحة: A
4. التقط أحمد صورة لأخيه أسامة كما في الشكل مستخدمًا كاميرا بعدسة محدبة بعدها البؤري 0.0470m حدد موضع صورة أسامة.
(البيانات من الشكل: طول الجسم = 1.91 m، بعد الجسم عن العدسة = 1.86 m)
الخيارات: A) 1.86 cm ، B) 4.70 cm ، C) 4.82 cm ، D) 20.7 cm
الحل: نستخدم معادلة العدسة الرقيقة: \frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i}
حيث البعد البؤري \(f = 0.0470 \text{ m}\)، وبعد الجسم \(d_o = 1.86 \text{ m}\).
\frac{1}{d_i} = \frac{1}{f} - \frac{1}{d_o} = \frac{1}{0.0470} - \frac{1}{1.86}
\frac{1}{d_i} \approx 21.2766 - 0.5376 \approx 20.739
d_i \approx \frac{1}{20.739} \approx 0.0482 \text{ m} = 4.82 \text{ cm}
الإجابة الصحيحة: C
5. أي مما يأتي لا يؤثر في تشكيل السراب؟
الخيارات: A) تسخين الهواء القريب من الأرض ، B) موجات هيجنز ، C) الانعكاس ، D) الانكسار
الحل: يتشكل السراب بسبب اختلاف كثافة طبقات الهواء القريبة من الأرض الساخنة عن الطبقات الأعلى، مما يؤدي إلى انكسار الضوء وانعكاسه الكلي الداخلي. مفهوم "موجات هيجنز" هو نموذج نظري لانتشار الموجات وليس عاملاً مباشراً في تشكيل السراب.
الإجابة الصحيحة: B
6. ما بعد الصورة للحالة الموضحة في الشكل؟
(البيانات من الشكل: بعد الجسم \(d_o = 3.00 \text{ m}\)، البعد البؤري \(f = 2.00 \text{ m}\))
الخيارات: A) -6.00 m ، B) -1.20 m ، C) 0.167 m ، D) 0.833 m
الحل: نستخدم معادلة العدسة الرقيقة: \frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i}
\frac{1}{d_i} = \frac{1}{f} - \frac{1}{d_o} = \frac{1}{2.00} - \frac{1}{3.00} = 0.500 - 0.333 = 0.167
d_i = \frac{1}{0.167} \approx 6.00 \text{ m}
بما أن الصورة حقيقية وتتكون على الجانب الآخر من العدسة (كما هو موضح في الشكل)، فإن بعد الصورة موجب.
الإجابة الصحيحة: A
7. ما الزاوية الحرجة للانعكاس الكلي الداخلي، عندما ينتقل الضوء من زجاج معامل انكساره 1.52 إلى الماء الذي معامل انكساره 1.33؟
الخيارات: A) 29.0° ، B) 41.2° ، C) 48.8° ، D) 61.0°
الحل: الزاوية الحرجة \(\theta_c\) تحسب من العلاقة: \sin(\theta_c) = \frac{n_2}{n_1}
حيث \(n_1 = 1.52\) (الزجاج، الوسط الأكثف)، \(n_2 = 1.33\) (الماء، الوسط الأقل كثافة).
\sin(\theta_c) = \frac{1.33}{1.52} \approx 0.875
\theta_c = \arcsin(0.875) \approx 61.0^\circ
الإجابة الصحيحة: D
8. ماذا يحدث للصورة المتكونة من عدسة محدبة عندما يغطى نصفها؟
الخيارات: A) تختفي نصف الصورة ، B) تعتم الصورة ، C) تصبح الصورة ضبابية ، D) تنعكس الصورة
الحل: عندما يُغطى نصف العدسة، يستمر الضوء في المرور من النصف المكشوف. لذلك، تتكون الصورة كاملة ولكن بكثافة ضوئية أقل (أكثر عتامة) لأن كمية الضوء الواصلة تقل.
الإجابة الصحيحة: B
الأسئلة الممتدة
9. إذا كانت الزاوية الحرجة للانعكاس الكلي الداخلي عند الحد الفاصل بين الألماس والهواء 24.4°، فما زاوية الانكسار في الهواء إذا كانت زاوية سقوط الشعاع على الحد الفاصل 20°؟
الحل: الزاوية الحرجة معطاة، مما يعني أن معامل انكسار الألماس \(n_1\) يمكن حسابه بالنسبة للهواء (\(n_2 \approx 1\)):
\sin(\theta_c) = \frac{n_2}{n_1} \Rightarrow \sin(24.4^\circ) = \frac{1}{n_1}
n_1 = \frac{1}{\sin(24.4^\circ)} \approx \frac{1}{0.4132} \approx 2.42
الآن، عند زاوية سقوط \(\theta_1 = 20^\circ\) من الألماس إلى الهواء، نطبق قانون سنيل:
n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)
2.42 \times \sin(20^\circ) = 1 \times \sin(\theta_2)
\sin(\theta_2) = 2.42 \times 0.3420 \approx 0.8276
\theta_2 = \arcsin(0.8276) \approx 55.8^\circ
إذن، زاوية الانكسار في الهواء تقريباً \(55.8^\circ\).
10. يتكون جسم يبعد 6.98 cm عن عدسة صورة تبعد 2.95 cm عن العدسة في الجانب نفسه. حدد نوع العدسة، ووضح كيف عرفت ذلك؟
الحل: معطى: بعد الجسم \(d_o = 6.98 \text{ cm}\)، وبعد الصورة \(d_i = 2.95 \text{ cm}\).
الإشارة الموجبة لكل من \(d_o\) و \(d_i\) تعني أن الصورة تتكون على نفس الجانب الذي يوجد فيه الجسم (الجانب نفسه). هذا يحدث فقط للصور الافتراضية (الوهمية). الصور الافتراضية تتكون بواسطة عدسات محدبة عندما يكون الجسم داخل البعد البؤري، أو بواسطة عدسات مقعرة. لحساب البعد البؤري نستخدم إشارة \(d_i\) سالبة للصورة الافتراضية في معادلة العدسة:
\frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{-d_i} = \frac{1}{6.98} - \frac{1}{2.95} \approx 0.1433 - 0.3390 = -0.1957
f \approx -5.11 \text{ cm}
البعد البؤري سالب، مما يدل على أن العدسة مقعرة.