ملف تدريبي: طاقة الحركة النسبية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على حساب طاقة الحركة النسبية للأجسام الضخمة التي تتحرَّك بالنسبة إلى راصد.

س١:

يوضِّح التمثيل البياني طاقة الحركة، EK، مقابل السرعة، 𝑣، للجسمين، 𝐴، 𝐵. طاقة الحركة النسبية للجسم 𝐴 موضَّحة بالخط الأحمر، في حين أن طاقة الحركة الكلاسيكية للجسم 𝐵 موضَّحة بالخط الأزرق. الجسم 𝐴 له كتلة سكون 𝑚، والجسم 𝐵 له كتلة سكون 𝑚. سرعة الضوء، 𝑐، مُعرَّفة لتكون 1.

ما الجسم الذي له كتلة سكون أكبر؟

  • أالجسم 𝐵
  • بالجسم 𝐴

عند السرعة، 0.8𝑐، طاقة الحركة الكلاسيكية للجسم 𝐵 لها نفس قيمة طاقة الحركة النسبية للجسم 𝐴. المعادلة: 𝑚=2𝑚1𝑣+1𝑣𝑣1𝑣 يمكن استخدامها لإيجاد كتلة سكون الجسم 𝐵 من كتلة سكون الجسم 𝐴؛ حيث 𝑣=0.8𝑐. إذا كان 𝑚=1 kg، فما كتلة سكون الجسم 𝐵؟

  • أ 6 2 1 6 kg
  • ب 2 5 1 2 kg
  • ج 2 5 2 4 kg
  • د 1 2 2 5 kg
  • ه 7 5 1 6 kg

س٢:

تتحرَّك سفينة فضاء بسرعة 0.1𝑐 بالنسبة إلى الأرض. تبلغ كتلة السكون لسفينة الفضاء 200‎ ‎000 kg. ما طاقة الحركة النسبية للسفينة في الإطار الساكن للأرض؟ السفينة تبعُد عن الأرض مسافة كافية بحيث يمكن إهمال تأثير الجاذبية الأرضية. قرِّب إجابتك لأقرب 3 أرقام معنوية.

  • أ 9 . 0 7 × 1 0 J
  • ب 1 . 8 2 × 1 0 J
  • ج 2 . 0 0 × 1 0 J
  • د 1 . 8 1 × 1 0 J
  • ه 9 . 7 3 × 1 0 J

س٣:

تتحرَّك سفينتا فضاء في الفضاء السحيق. طاقة الحركة النسبية للسفينة أ بالنسبة إلى السفينة ب تساوي 4.51×10 J. سرعة السفينة أ بالنسبة إلى السفينة ب تساوي 0.05𝑐. ما كتلة السفينة أ؟ قرِّب إجابتك لأقرب 3 أرقام معنوية.

س٤:

تم تعجيل إلكترون في معجِّل جسيمات خطِّي إلى سرعة تساوي 0.99𝑐. كتلة سكون الإلكترون 511/𝑐keV. ما طاقة الحركة النسبية للإلكترون؟ أهمل جاذبية الأرض. اكتب إجابتك بوحدة كيلو-إلكترون فولت (keV) لأقرب 3 أرقام معنوية.

  • أ 4‎ ‎600 keV
  • ب 3‎ ‎620 keV
  • ج 25‎ ‎200 keV
  • د 25‎ ‎700 keV
  • ه 3‎ ‎110 keV

س٥:

تم تعجيل بروتون في معجِّل جسيمات خطِّي إلى سرعة 0.5𝑐. كتلة سكون البروتون تساوي 1.67×10 kg. ما طاقة الحركة النسبية للبروتون؟ أهمل الجاذبية الأرضية. اكتب إجابتك لأقرب 3 أرقام معنوية.

  • أ 2 . 1 3 × 1 0 J
  • ب 2 . 3 3 × 1 0 J
  • ج 6 . 2 3 × 1 0 J
  • د 5 . 0 1 × 1 0 J
  • ه 1 . 7 4 × 1 0 J

س٦:

مكعب معدني كتلة سكونه 2 kg يتحرَّك بسرعة 0.2𝑐 بالنسبة إلى راصد.

ما طاقة الحركة الكلاسيكية للمكعب بالنسبة إلى الراصد؟ قرِّب إجابتك لأقرب رقمين معنويين.

  • أ 1 . 8 × 1 0 J
  • ب 3 . 6 × 1 0 J
  • ج 7 . 2 × 1 0 J
  • د 9 . 0 × 1 0 J
  • ه 3 . 7 × 1 0 J

ما طاقة الحركة النسبية للمكعب بالنسبة إلى الراصد؟ قرِّب إجابتك لأقرب 3 أرقام معنوية.

  • أ 2 . 0 1 × 1 0 J
  • ب 1 . 8 4 × 1 0 J
  • ج 7 . 5 0 × 1 0 J
  • د 2 . 1 2 × 1 0 J
  • ه 3 . 7 1 × 1 0 J

ما الفرق في طاقة الحركة النسبية وطاقة الحركة الكلاسيكية للمكعب؟ قرِّب إجابتك لأقرب 3 أرقام معنوية.

  • أ 1 . 1 2 × 1 0 J
  • ب 1 . 9 7 × 1 0 J
  • ج 1 . 7 6 × 1 0 J
  • د 1 . 8 0 × 1 0 J
  • ه 3 . 9 0 × 1 0 J

س٧:

يتحرَّك بوزيترون في مُعجِّل جُسيمات خطي بسرعة 0.998𝑐. طاقة الحركة النسبية للبوزيترون 7‎ ‎570 keV. ما كتلة البوزيترون؟ اكتب إجابتك بوحدة keV/𝑐 لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

  • أ 3 5 4 / 𝑐 k e V
  • ب 4 5 2 / 𝑐 k e V
  • ج 4 7 9 / 𝑐 k e V
  • د 5 1 1 / 𝑐 k e V
  • ه 3 3 9 / 𝑐 k e V

س٨:

يوضِّح التمثيل البياني طاقة الحركة النسبية، 𝐸، لجسم مقابل سرعته، 𝑣؛ حيث سرعة الضوء، 𝑐، محدَّدة على أنها تساوي 1. الجسم له كتلة سكون تساوي 1 kg. أيُّ العبارات الآتية تفسِّر كيف يوضِّح هذا التمثيل البياني أنه من غير الممكن تعجيل جسم له كتلة لتصل سرعته إلى سرعة الضوء؟

  • أالتمثيل البياني تقاربي عند 𝑣=1. هذا يعني أنه لتعجيل جسم له كتلة لتصل سرعته إلى سرعة الضوء، يجب أن يُعطَى كمية لا نهائية من طاقة الحركة.
  • بالتمثيل البياني تقاربي عند 𝑣=1. هذا يعني أنه لكي يتحرَّك جسم ضخم بسرعة الضوء، يجب أن يزوَّد بكمية غير محدودة من طاقة الحركة.
  • جالتمثيل البياني تقاربي عند 𝑣=1. هذا يعني أن الجسم يكون ذا كتلة سالبة ليتمكَّن من الحركة بسرعة الضوء.
  • دطاقة الحركة النسبية لجسم لا يمكن أن تتجاوز 𝑚𝑐، وهي على هذا التمثيل البياني بقيمة تساوي 1.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.