مثال 1

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 2 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

نوع: محتوى تعليمي

الطاقة الحركية للإلكترونات الضوئية إذا كان جهد الإيقاف خلية ضوئية معينة V 4.0 فما مقدار الطاقة الحركية التي يكسبها الضوء الساقط للإلكترونات المتحررة؟ عبّر عن إجابتك بوحدتي الجول والإلكترون فولت.

نوع: محتوى تعليمي

لاحظ واتجاه حركة الإلكترون المتحرر.

نوع: محتوى تعليمي

لاحظ أن جهد الإيقاف يحول دون تدفق الإلكترونات عبر الخلية الضوئية.

تحليل المسألة

نوع: محتوى تعليمي

ارسم المخطط والمصعد والمهبط وإشعاع ساقط واتجاه حركة الإلكترون المتحرر.

نوع: محتوى تعليمي

المعلوم

نوع: محتوى تعليمي

KE = (eV) و I (بوحدة )؟

نوع: محتوى تعليمي

V₀ = 4.0 V

نوع: محتوى تعليمي

q = -1.60 × 10⁻¹⁹ C

إيجاد الكمية المجهولة

نوع: محتوى تعليمي

يبذل المجال الكهربائي شغلاً على الإلكترونات. عندما يكون الشغل الابتدائي KE فإن الإلكترونات لا تتدفق عبر الخلية الضوئية.

نوع: محتوى تعليمي

حل المعادلة لحساب الطاقة الحركية KE.

نوع: محتوى تعليمي

بالتعويض عن W = qV₀

نوع: محتوى تعليمي

بالتعويض عن V₀ = 4.0 V, q = -1.60 × 10⁻¹⁹ C

نوع: محتوى تعليمي

KE + W = 0 J

نوع: محتوى تعليمي

KE = -W

نوع: محتوى تعليمي

= -qV₀

نوع: محتوى تعليمي

= -(-1.60 × 10⁻¹⁹ C) (4.0 V)

نوع: محتوى تعليمي

= +6.4 × 10⁻¹⁹ J

نوع: محتوى تعليمي

KE = (6.4 × 10⁻¹⁹ J) (1 eV / 1.60 × 10⁻¹⁹ J)

نوع: محتوى تعليمي

حول وحدة قياس الطاقة الحركية من جول إلى إلكترون فولت.

نوع: محتوى تعليمي

= 4.0 eV

نوع: محتوى تعليمي

وحدات قياس الطاقة الحركية جول والإلكترون فولت.

تقويم الجواب

نوع: محتوى تعليمي

هل الوحدات صحيحة؟ الجول والإلكترون فولت كلاهما وحدات قياس للطاقة.
هل للإشارات معنى؟ الطاقة الحركية دائمًا موجبة.
هل الجواب منطقي؟ الطاقة بوحدة الإلكترون فولت تساوي المقدار فرق جهد الإيقاف بوحدة فولت.

مسائل تدريبية

نوع: محتوى تعليمي

مسائل تدريبية

1

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما طاقة إلكترون بوحدة الجول إذا كانت طاقته 2.3 eV؟

2

نوع: QUESTION_HOMEWORK

إذا كانت سرعة إلكترون 6.2 × 10⁶ m/s فإن طاقته بوحدة eV؟

3

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما سرعة الإلكترون في المسألة 1؟

4

نوع: QUESTION_HOMEWORK

إذا كان جهد الإيقاف لخلية كهروضوئية 5.7 V فإنسب الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات المتحررة بوحدة eV.

5

نوع: QUESTION_HOMEWORK

يلزم جهد إيقاف مقداره V 3.2 لمنع سريان التيار الكهربائي في خلية ضوئية. احسب الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات الضوئية بوحدة الجول.

🔍 عناصر مرئية

رسم توضيحي للخلية الكهروضوئية

A diagram illustrating the photoelectric effect. It shows two parallel plates (anode and cathode) separated by a gap. The left plate is labeled 'مهبط' (cathode) and the right plate is labeled 'مصعد' (anode). A light ray labeled 'إشعاع ساقط' (incident radiation) is shown hitting the cathode, causing an electron to be emitted. An arrow indicates the direction of electron flow from cathode to anode, labeled 'حركة الإلكترون المتحرر' (movement of the emitted electron). The diagram includes labels for the negative and positive terminals of the plates.

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: مثال 1 ---
الطاقة الحركية للإلكترونات الضوئية إذا كان جهد الإيقاف خلية ضوئية معينة V 4.0 فما مقدار الطاقة الحركية التي يكسبها الضوء الساقط للإلكترونات المتحررة؟ عبّر عن إجابتك بوحدتي الجول والإلكترون فولت.

لاحظ واتجاه حركة الإلكترون المتحرر.

لاحظ أن جهد الإيقاف يحول دون تدفق الإلكترونات عبر الخلية الضوئية.

--- SECTION: تحليل المسألة ---
ارسم المخطط والمصعد والمهبط وإشعاع ساقط واتجاه حركة الإلكترون المتحرر.

المعلوم

KE = (eV) و I (بوحدة )؟

V₀ = 4.0 V

q = -1.60 × 10⁻¹⁹ C

--- SECTION: إيجاد الكمية المجهولة ---
يبذل المجال الكهربائي شغلاً على الإلكترونات. عندما يكون الشغل الابتدائي KE فإن الإلكترونات لا تتدفق عبر الخلية الضوئية.

حل المعادلة لحساب الطاقة الحركية KE.

بالتعويض عن W = qV₀

بالتعويض عن V₀ = 4.0 V, q = -1.60 × 10⁻¹⁹ C

KE + W = 0 J

KE = -W

= -qV₀

= -(-1.60 × 10⁻¹⁹ C) (4.0 V)

= +6.4 × 10⁻¹⁹ J

KE = (6.4 × 10⁻¹⁹ J) (1 eV / 1.60 × 10⁻¹⁹ J)

حول وحدة قياس الطاقة الحركية من جول إلى إلكترون فولت.

= 4.0 eV

وحدات قياس الطاقة الحركية جول والإلكترون فولت.

--- SECTION: تقويم الجواب ---
هل الوحدات صحيحة؟ الجول والإلكترون فولت كلاهما وحدات قياس للطاقة.
هل للإشارات معنى؟ الطاقة الحركية دائمًا موجبة.
هل الجواب منطقي؟ الطاقة بوحدة الإلكترون فولت تساوي المقدار فرق جهد الإيقاف بوحدة فولت.

--- SECTION: مسائل تدريبية ---
مسائل تدريبية

--- SECTION: 1 ---
ما طاقة إلكترون بوحدة الجول إذا كانت طاقته 2.3 eV؟

--- SECTION: 2 ---
إذا كانت سرعة إلكترون 6.2 × 10⁶ m/s فإن طاقته بوحدة eV؟

--- SECTION: 3 ---
ما سرعة الإلكترون في المسألة 1؟

--- SECTION: 4 ---
إذا كان جهد الإيقاف لخلية كهروضوئية 5.7 V فإنسب الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات المتحررة بوحدة eV.

--- SECTION: 5 ---
يلزم جهد إيقاف مقداره V 3.2 لمنع سريان التيار الكهربائي في خلية ضوئية. احسب الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات الضوئية بوحدة الجول.

--- VISUAL CONTEXT ---
**DIAGRAM**: رسم توضيحي للخلية الكهروضوئية
Description: A diagram illustrating the photoelectric effect. It shows two parallel plates (anode and cathode) separated by a gap. The left plate is labeled 'مهبط' (cathode) and the right plate is labeled 'مصعد' (anode). A light ray labeled 'إشعاع ساقط' (incident radiation) is shown hitting the cathode, causing an electron to be emitted. An arrow indicates the direction of electron flow from cathode to anode, labeled 'حركة الإلكترون المتحرر' (movement of the emitted electron). The diagram includes labels for the negative and positive terminals of the plates.
Context: Illustrates the setup for the photoelectric effect, showing the emission of electrons from a metal surface when light strikes it and the direction of electron flow under an applied potential.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 5

سؤال س:1: ما طاقة إلكترون بوحدة الجول إذا كانت طاقته 2.3 eV؟

الإجابة: $E = 3.7 imes 10^{-19} ext{ J}$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لدينا طاقة الإلكترون بوحدة الإلكترون فولت (eV): - الطاقة: $E = 2.3 \text{ eV}$
**الخطوة 2 (القانون/المفهوم):** لتحويل الطاقة من وحدة الإلكترون فولت (eV) إلى وحدة الجول (J)، نستخدم ثابت التحويل الذي ينص على أن: $$1 \text{ eV} = 1.60 \times 10^{-19} \text{ J}$$
**الخطوة 3 (الحل):** نضرب قيمة الطاقة المعطاة بوحدة eV في ثابت التحويل: $$E_{\text{Joule}} = E_{\text{eV}} \times (1.60 \times 10^{-19} \text{ J/eV})$$ $$E_{\text{Joule}} = 2.3 \times (1.60 \times 10^{-19})$$ $$E_{\text{Joule}} = 3.68 \times 10^{-19}$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن طاقة الإلكترون بوحدة الجول هي: **$3.7 \times 10^{-19} \text{ J}$** (بالتقريب لأقرب منزلتين معنويتين)

سؤال س:2: إذا كانت سرعة إلكترون $6.2 imes 10^6 ext{ m/s}$ فما طاقته بوحدة eV؟

الإجابة: $KE \approx 1.1 imes 10^2 ext{ eV}$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - سرعة الإلكترون: $v = 6.2 \times 10^6 \text{ m/s}$ - كتلة الإلكترون (ثابت فيزيائي): $m_e = 9.11 \times 10^{-31} \text{ kg}$
**الخطوة 2 (القانون/المفهوم):** لحساب الطاقة الحركية (KE) لإلكترون، نستخدم القانون التالي: $$KE = \frac{1}{2} m v^2$$ وبعد حساب الطاقة بالجول، نحولها إلى وحدة الإلكترون فولت (eV) باستخدام ثابت التحويل: $$1 \text{ eV} = 1.60 \times 10^{-19} \text{ J}$$
**الخطوة 3 (الحل):** أولاً، نحسب الطاقة الحركية بوحدة الجول: $$KE = \frac{1}{2} \times (9.11 \times 10^{-31} \text{ kg}) \times (6.2 \times 10^6 \text{ m/s})^2$$ $$KE = \frac{1}{2} \times 9.11 \times 10^{-31} \times (38.44 \times 10^{12})$$ $$KE = 175.14 \times 10^{-19} \text{ J}$$ (تقريباً $1.75 \times 10^{-17} \text{ J}$) ثانياً، نحول الطاقة الحركية من الجول إلى الإلكترون فولت بالقسمة على ثابت التحويل: $$KE_{\text{eV}} = \frac{KE_{\text{Joule}}}{1.60 \times 10^{-19} \text{ J/eV}}$$ $$KE_{\text{eV}} = \frac{1.7514 \times 10^{-17}}{1.60 \times 10^{-19}}$$ $$KE_{\text{eV}} \approx 109.46 \text{ eV}$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن الطاقة الحركية للإلكترون بوحدة eV هي: **$KE \approx 1.1 \times 10^2 \text{ eV}$** (بالتقريب لأقرب منزلتين معنويتين)

سؤال س:3: ما سرعة الإلكترون في المسألة 1؟

الإجابة: $v \approx 9.0 imes 10^5 ext{ m/s}$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** من المسألة 1، لدينا طاقة الإلكترون: - الطاقة: $E = 2.3 \text{ eV}$ - كتلة الإلكترون (ثابت فيزيائي): $m_e = 9.11 \times 10^{-31} \text{ kg}$
**الخطوة 2 (القانون/المفهوم):** لإيجاد سرعة الإلكترون، نحتاج أولاً إلى تحويل طاقته من الإلكترون فولت (eV) إلى الجول (J) باستخدام ثابت التحويل: $$1 \text{ eV} = 1.60 \times 10^{-19} \text{ J}$$ ثم نستخدم قانون الطاقة الحركية، والذي يمكن إعادة ترتيبه لإيجاد السرعة: $$KE = \frac{1}{2} m v^2 \implies v = \sqrt{\frac{2 KE}{m}}$$
**الخطوة 3 (الحل):** أولاً، نحول الطاقة من eV إلى الجول: $$E_{\text{Joule}} = 2.3 \text{ eV} \times (1.60 \times 10^{-19} \text{ J/eV})$$ $$E_{\text{Joule}} = 3.68 \times 10^{-19} \text{ J}$$ ثانياً، نستخدم قانون السرعة: $$v = \sqrt{\frac{2 \times (3.68 \times 10^{-19} \text{ J})}{9.11 \times 10^{-31} \text{ kg}}}$$ $$v = \sqrt{\frac{7.36 \times 10^{-19}}{9.11 \times 10^{-31}}}$$ $$v = \sqrt{0.8079 \times 10^{12}}$$ $$v = \sqrt{8.079 \times 10^{11}}$$ $$v \approx 8.988 \times 10^5 \text{ m/s}$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن سرعة الإلكترون هي: **$v \approx 9.0 \times 10^5 \text{ m/s}$** (بالتقريب لأقرب منزلتين معنويتين)

سؤال س:4: إذا كان جهد الإيقاف لخلية كهروضوئية 5.7 V فاحسب الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات المتحررة بوحدة eV.

الإجابة: $KE_{ ext{max}} = 5.7 ext{ eV}$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لدينا جهد الإيقاف لخلية كهروضوئية: - جهد الإيقاف: $V_s = 5.7 \text{ V}$
**الخطوة 2 (القانون/المفهوم):** الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات المتحررة في التأثير الكهروضوئي ترتبط بجهد الإيقاف (الجهد اللازم لإيقاف أسرع الإلكترونات) بالعلاقة: $$KE_{\text{max}} = e V_s$$ حيث $e$ هي شحنة الإلكترون. إذا أردنا الطاقة بوحدة الإلكترون فولت (eV)، فإن القيمة العددية للطاقة الحركية العظمى بوحدة eV تكون مساوية للقيمة العددية لجهد الإيقاف بوحدة الفولت (V). هذا لأن $1 \text{ eV}$ هو الطاقة التي يكتسبها إلكترون عند تسريعه عبر فرق جهد مقداره $1 \text{ V}$.
**الخطوة 3 (الحل):** بما أن جهد الإيقاف هو $5.7 \text{ V}$، فإن الطاقة الحركية العظمى بوحدة الإلكترون فولت ستكون ببساطة: $$KE_{\text{max}} = 5.7 \text{ eV}$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات المتحررة بوحدة eV هي: **$KE_{\text{max}} = 5.7 \text{ eV}$**

سؤال س:5: يلزم جهد إيقاف مقداره 3.2 V لمنع سريان التيار الكهربائي في خلية ضوئية. احسب الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات الضوئية بوحدة الجول.

الإجابة: $KE_{ ext{max}} = 5.1 imes 10^{-19} ext{ J}$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - جهد الإيقاف: $V_s = 3.2 \text{ V}$ - شحنة الإلكترون (ثابت فيزيائي): $e = 1.60 \times 10^{-19} \text{ C}$
**الخطوة 2 (القانون/المفهوم):** الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات الضوئية (KE_max) ترتبط بجهد الإيقاف ($V_s$) بالعلاقة: $$KE_{\text{max}} = e V_s$$ حيث $e$ هي شحنة الإلكترون. هذه العلاقة تعطينا الطاقة مباشرة بوحدة الجول عندما يكون جهد الإيقاف بالفولت وشحنة الإلكترون بالكولوم.
**الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون: $$KE_{\text{max}} = (1.60 \times 10^{-19} \text{ C}) \times (3.2 \text{ V})$$ $$KE_{\text{max}} = 5.12 \times 10^{-19} \text{ J}$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات الضوئية بوحدة الجول هي: **$KE_{\text{max}} = 5.1 \times 10^{-19} \text{ J}$** (بالتقريب لأقرب منزلتين معنويتين)