موضوع امتحان بكالوريا 2015 في العلوم الفيزيائية مع الحل – شعبة علوم تجريبية

نحقق التركيب التجريبي المكون من مولد توتر مستمر E=12V، ناقل أومي R=1kOhm، مكثف C، وقاطع K.

1. نضع قاطع التيار في الوضع (1) لشحن المكثف.

• أ – بين كيفية تطور التوتر u_c عبر المكثف أثناء الشحن.
• ب – أكتب المعادلة التفاضلية لشحن المكثف بدلالة u_c(t).
• ج – حلاً للمعادلة هو: u_c(t) = E (1 – e^(-t/tau)). عرف tau.

2. باستغلال منحنى u_c(t):

• أ – أحسب قيمة tau.
• ب – استنتج قيمة C.
• ج – أحسب الطاقة المخزنة في المكثف عند الشحن الكامل.

3. بعد الشحن نضع القاطع في الوضع (2).

• أ – ماذا يحدث؟ أكتب المعادلة التفاضلية.
• ب – أحسب u_c بعد ثابت زمني واحد من التفريغ.

نقذف كرة m=100g من سطح الأرض بسرعة v0=20m/s بزاوية alpha=30 مع الأفقي. نهمل مقاومة الهواء ونأخذ g=10m/s2.

1. بتطبيق قانون نيوتن الثاني، أوجد معادلات الحركة.

2. أحسب:

• أ – زمن التحليق.
• ب – أقصى ارتفاع.
• ج – المدى الأفقي.

3. إذا كان الهدف على بعد 40m، هل تصيبه الكرة؟

نعطي الثنائيات: Cu2+/Cu, Zn2+/Zn, Ag+/Ag, Fe3+/Fe2+.

جهود الأقطاب القياسية: Cu2+/Cu (+0.34V), Zn2+/Zn (-0.76V), Ag+/Ag (+0.80V), Fe3+/Fe2+ (+0.77V).

1. رتب الثنائيات تصاعدياً حسب القوة المؤكسدة.

2. نغمس صفيحة Zn في محلول Cu2+ (0.1M).

• أ – هل يحدث تفاعل؟ اكتب المعادلة.
• ب – أحسب FEM للخلية.

3. نركب خلية: Zn(s)/Zn2+(aq)//Ag+(aq)/Ag(s).

• أ – حدد المهبط والمصعد.
• ب – اكتب معادلتي التفاعلين.
• ج – أحسب FEM القياسية.

4. إذا كان Ag+ = 0.01M و Zn2+ = 1M، أحسب FEM باستعمال نيرنست.

1.

• أ – يتزايد u_c من 0 إلى E بشكل أسي: u_c(t) = E(1 – e^(-t/tau)).
• ب – E = R.i + u_c و i = C.du_c/dt يصبح RC.du_c/dt + u_c = E
• ج – tau = RC ثابت الزمن (الزمن للوصول لـ 63% من E).

2.

• أ – tau هو الزمن الذي عنده u_c = 0.63 * 12 = 7.56V. من المنحني نجد tau = 1.5 ms.
• ب – C = tau/R = 1.5e-3 / 1000 = 1.5e-6 F = 1.5 ميكروفاراد.
• ج – الطاقة = 0.5 * C * E^2 = 0.5 * 1.5e-6 * 144 = 1.08e-4 J.

3.

• أ – تفريغ المكثف: RC.du_c/dt + u_c = 0. الحل: u_c(t) = E.e^(-t/RC).
• ب – u_c(tau) = E.e^(-1) = 12 * 0.368 = 4.42 V.

1. a_x = 0, a_y = -g = -10 m/s2

v_x = v0.cos(alpha) = 20 * 0.866 = 17.32 m/s

v_y = -10t + 20 * 0.5 = -10t + 10

x(t) = 17.32t

y(t) = -5t^2 + 10t

2.

• أ – y=0 يصبح t(-5t+10)=0. زمن التحليق = 2s.
• ب – v_y=0 عند t=1s. أقصى ارتفاع = -5(1)^2 + 10(1) = 5m.
• ج – المدى الأفقي = 17.32 * 2 = 34.64m.

3. لا تصيبه لأن 34.64m < 40m.

1. الترتيب من الأضعف: Zn2+/Zn < Cu2+/Cu < Fe3+/Fe2+ < Ag+/Ag

2.

• أ – Zn(s) + Cu2+(aq) -> Zn2+(aq) + Cu(s)
• ب – E = 0.34 – (-0.76) = 1.10 V

3.

• أ – المصعد: Zn (يتأكسد). المهبط: Ag (يختزل).
• ب – Zn -> Zn2+ + 2e- ; Ag+ + e- -> Ag
• ج – E = 0.80 – (-0.76) = 1.56 V

4. E = 1.56 – (0.059/2) * log(1/0.0001) = 1.56 – 0.118 = 1.442 V

📍 دروس مشابهة

🐘 موضوع امتحان بكالوريا 2024 في علوم الطبي
🐘 موضوع امتحان بكالوريا 2024 في التاريخ وا
🐘 موضوع امتحان بكالوريا 2023 في العلوم الف