ملف تدريبي: الطاقة النسبوية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على حساب طاقة حركة أجسام تتحرَّك بسرعات كبيرة للدرجة التي يجب عندها أخذ التأثيرات النسبية في الاعتبار.

س١:

يستخدم مُعجِّل فان دي جراف فرق جهد كهربي مقداره 50.0 MV لتعجيل جُسيمات مشحونة مثل البروتونات. تُعدُّ طاقة الحركة الناتجة من فرق الجهد الكهربي هذا كبيرة بما يكفي لمراعاة التأثيرات النسبوية عند إيجاد سرعة الجُسيمات المُعجَّلة.

ما سرعة البروتون المعجَّل بواسطة هذا الجهد؟

  • أ 0 . 3 0 6 𝑐
  • ب 0 . 3 1 8 𝑐
  • ج 0 . 3 1 4 𝑐
  • د 0 . 3 1 0 𝑐
  • ه 0 . 3 0 2 𝑐

ما سرعة الإلكترون المعجَّل بواسطة هذا الجهد؟

  • أ 0 . 9 9 9 9 7 𝑐
  • ب 0 . 9 9 9 9 9 𝑐
  • ج 0 . 9 9 9 9 2 𝑐
  • د 0 . 9 9 9 9 0 𝑐
  • ه 0 . 9 9 9 9 5 𝑐

س٢:

ما طاقة السكون لإلكترون، علمًا بأن كتلته تساوي 9.11×10 kg؟

س٣:

أوجد الفرق بين كتلتي السكون للبروتون والنيوترون بمعلومية طاقتَيْ سكونهما. اعتبر 938.3 MeV قيمة طاقة سكون البروتون، و939.6 MeV قيمة طاقة سكون النيوترون.

  • أ 2 . 3 × 1 0 kg
  • ب 3 . 3 × 1 0 kg
  • ج 1 . 3 × 1 0 kg
  • د 2 . 0 × 1 0 kg
  • ه 3 . 0 × 1 0 kg

س٤:

ما سرعة إلكترون طاقة حركته تساوي 0.750 MeV؟

  • أ 0 . 9 1 4 𝑐
  • ب 0 . 9 2 3 𝑐
  • ج 0 . 9 0 5 𝑐
  • د 0 . 9 1 9 𝑐
  • ه 0 . 9 1 0 𝑐

س٥:

افترض أن سرعة الضوء في الفراغ هي 45.0 m/s فقط.

احسب طاقة الحركة النسبوية لسيارة كتلتها 1.00×10 kg وسرعتها 30.0 m/s.

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

أوجد نسبة طاقة الحركة النسبوية للسيارة إلى طاقة الحركة الكلاسيكية.

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

س٦:

𝜋 ميزون له كتلة سكون مقدارها 135 MeV. فترة العمر الطبيعية للـ 𝜋 ميزون 8.40×10 s، وقاس مراقب في أحد المعامل فترة عمره، فوجدها 1.40×10 s. ما مقدار طاقة حركة الـ 𝜋 ميزون حسب قياس المراقب؟

س٧:

متوسِّط فترة العمر للميزونات K في إطارها السكوني يساوي 1.24×10 s. تُظهر الخطط الموضوعة لصنع مسرع جسيمات ينتج عنه حزمة ثانوية من الميزونات K لتتشتت عن الأنوية بغرض دراسة القوة النووية القوية أن طاقة حركتها يجب أن تساوي 500 MeV.

كم يمكن أن تكون الكمية النسبوية 𝛾=11 لهذه الجسيمات؟

ما متوسِّط فترة العمر لهذه الجسيمات إذا قِيسَتْ بواسطة مُراقِب في مختبر؟

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

ما المسافة التي تستطيع هذه الجسيمات قطعها خلال متوسِّط فترة عمرها مثلما يقيسها مُراقِب في مختبر؟

س٨:

اضمحلال بيتا عبارة عن نوع من الاضمحلال النووي الذي ينبعث فيه إلكترون من نواة ذرية. إذا اكتسب الإلكترون طاقة حركة مقدارها 6.000 MeV، فما سرعته؟

  • أ 0 . 9 6 5 2 𝑐
  • ب 0 . 9 9 9 9 𝑐
  • ج 0 . 9 5 6 3 𝑐
  • د 0 . 9 7 8 5 𝑐
  • ه 0 . 9 9 6 9 𝑐

س٩:

بالقرب من مركز مجرتنا، يتحرَّك غاز الهيدروجين مباشرةً مبتعدًا عنا في مداره حول ثقب أسود. نرصد الإشعاع الكهرومغناطيسي على أن طوله الموجي 1895 nm، لكننا نعلم أن الطول الموجي المُنبعث يساوي 1870 nm. ما السرعة النسبية للغاز؟

  • أ 0 . 0 1 3 3 𝑐
  • ب 0 . 0 2 3 5 𝑐
  • ج 0 . 1 5 8 0 𝑐
  • د 0 . 0 1 6 8 𝑐
  • ه 0 . 1 2 5 6 𝑐

س١٠:

الكايون المتعادل هو جسيم يضمحل إلى ميزونَين من النوع 𝜋. طاقة كتلة السكون للكايون هي 497.6 MeV، وطاقة كتلة السكون للميونات هي 105.7 MeV. افترض أن الكايون في حالة سكون، وأن الكتلة المفقودة تتحول إلى طاقة حركة للميونين. بافتراض أن الطاقة مقسمة بالتساوي بين الميونين، ما سرعة حركة الميون؟

  • أ 0 . 9 0 5 3 𝑐
  • ب 0 . 8 5 4 6 𝑐
  • ج 0 . 9 6 2 9 𝑐
  • د 0 . 9 2 9 3 𝑐
  • ه 0 . 6 7 4 1 𝑐

س١١:

البوزيترون هو المادة المضادة للإلكترون، وله نفس الكتلة. عندما يجتمع بوزيترون وإلكترون، يفنيان مُحوِّلَيْنِ كتلتَيْهما بالكامل إلى طاقة.

أوجد الطاقة المُحرَّرة، بافتراض أن طاقة الحركة قبل الفناء مُهمَلة.

إذا أُعطيت الطاقة المُحرَّرة نتيجة لعملية الفناء إلى بروتون في صورة طاقة حركة، فما سرعة البروتون؟

  • أ 0 . 1 2 1 𝑐
  • ب 0 . 0 5 2 𝑐
  • ج 0 . 1 1 5 𝑐
  • د 0 . 0 3 3 𝑐
  • ه 0 . 0 4 7 𝑐

إذا أُعطيت الطاقة المُحرَّرة نتيجة لعملية الفناء إلى إلكترون في صورة طاقة حركة، فما سرعة الإلكترون؟

  • أ 0 . 8 8 9 𝑐
  • ب 0 . 8 5 4 𝑐
  • ج 0 . 8 1 7 𝑐
  • د 0 . 9 1 2 𝑐
  • ه 0 . 9 4 3 𝑐

س١٢:

تُقدَّر الطاقة المُحرَّرة من الانفجار العظيم الذي نشأ عنه الكون بحوالي 4×10 J. ما عدد النجوم التي يُمكِن أن تنشأ عن نصف مقدار هذه الطاقة إذا كان متوسِّط كتلة النجم 5.00×10 kg؟

  • أ 4 × 1 0 نجم
  • ب 8 × 1 0 نجم
  • ج 2 × 1 0 نجم
  • د 4 × 1 0 نجم
  • ه 1 × 1 0 نجم

س١٣:

تحوَّلت مادة كتلتها 2.00 kg إلى طاقة.

احسب الطاقة الناتجة عن تدمير المادة.

  • أ 2 5 0 × 1 0 J
  • ب 1 . 8 0 × 1 0 J
  • ج 1 . 8 0 × 1 0 J
  • د 6 0 0 × 1 0 J
  • ه 5 . 4 0 × 1 0 J

كم كيلوجرامًا يُمكِن رفعه إلى ارتفاع 20.0 km بواسطة الطاقة الناتجة عن المادة؟

  • أ 9 . 1 8 × 1 0 kg
  • ب 9 . 8 1 × 1 0 kg
  • ج 9 . 1 8 × 1 0 kg
  • د 9 . 8 1 × 1 0 kg
  • ه 9 . 1 8 × 1 0 kg

س١٤:

أوجد بوحدة ميجا إلكترون فولت طاقة حركة بيون مشحون فترة العمر المقيسة له 5.96×10 s، بمعلومية أن له طاقة سكون مقدارها 139.6 MeV وفترة العمر الطبيعية له 2.60×10 s.

س١٥:

عند اصطدام إلكترون وبوزيترون في معجل خطي، كان لكلٍّ منهما طاقة حركة مقدارها 48.5 GeV. ما طاقة الاصطدام الكلية المتاحة؟ بافتراض أن الطاقة الناتجة من دُثُور الجسيمين مهملة.

  • أ 146 GeV
  • ب 48.5 GeV
  • ج 24.3 GeV
  • د 20.6 GeV
  • ه 97.0 GeV

س١٦:

يمكن قياس طاقة السكون لإلكترون بوحدة joules أو electron volts.

أوجد طاقة سكون الإلكترون بوحدة joules، بدقة، لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

  • أ 7 . 6 0 × 1 0 J
  • ب 2 . 7 3 × 1 0 J
  • ج 8 . 2 0 × 1 0 J
  • د 8 . 5 0 × 1 0 J
  • ه 3 . 5 2 × 1 0 J

أوجد طاقة سكون الإلكترون بوحدة ميجا إلكترون فولت، بدقة، لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

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

س١٧:

جسيم كتلته تساوي 20 u. إذا حُوِّلت هذه الكتلة بالكامل إلى طاقة، فما مقدار الطاقة المُحررة. اكتب إجابتك بوحدة ميجا إلكترون فولت.

  • أ 2 × 1 0 MeV
  • ب 6 × 1 0 MeV
  • ج 2 × 1 0 MeV
  • د 6 × 1 0 MeV
  • ه 2 × 1 0 MeV

س١٨:

سرعة نيوترون من شعاع كوني تساوي 0.240 c بالنسبة إلى الأرض.

ما الطاقة الكلية للنيوترون بالميجا إلكترون فولت؟

ما كمية حركة النيوترون؟

  • أ 2 . 5 3 × 1 0 kg⋅m/s
  • ب 1 . 5 8 × 1 0 kg⋅m/s
  • ج 1 . 2 4 × 1 0 kg⋅m/s
  • د 2 . 3 2 × 1 0 kg⋅m/s
  • ه 1 . 3 8 × 1 0 kg⋅m/s

س١٩:

الطاقة المُحرَّرة من انشطار اليورانيوم بواسطة قنبلة بحجم قنبلة هيروشيما تحتوي على 1.00 kg من اليورانيوم تساوي 4.2×10 J.

احسب الكتلة المُحوَّلة إلى الطاقة عن طريق التفاعل الانشطاري.

  • أ 4 . 7 × 1 0 kg
  • ب 4 7 × 1 0 kg
  • ج 4 7 × 1 0 kg
  • د 4 7 × 1 0 kg
  • ه 4 7 × 1 0 kg

ما نسبة كتلة اليورانيوم التي دُمِّرت بواسطة التفاعل الانشطاري إلى الكتلة الأصلية لليورانيوم الموجود في القنبلة؟

  • أ 4 . 7 × 1 0
  • ب 4 . 7 × 1 0
  • ج 4 . 7 × 1 0
  • د 4 . 7 × 1 0
  • ه 4 . 7 × 1 0

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