ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΑΚΡΟΠΟΛΕΩΣ ΛΕΥΚΩΣΙΑΣ Γ Ρ Α Π Τ Ε Σ Α Π Ο Λ Υ Τ Η Ρ Ι Ε Σ Ε Ξ Ε Τ Α Σ Ε Ι Σ Μ Α Ϊ Ο Υ - Ι Ο Υ Ν Ι Ο Υ ολογράφως: πεντηκοστά

Transcript

1 ΓΥΜΝΣΙΟ ΚΡΟΠΟΛΕΩΣ ΛΕΥΚΩΣΙΣ Γ Ρ Π Τ Ε Σ Π Ο Λ Υ Τ Η Ρ Ι Ε Σ Ε Ξ Ε Τ Σ Ε Ι Σ Μ Ϊ Ο Υ - Ι Ο Υ Ν Ι Ο Υ 2018 ΜΘΗΜ : ΦΥΣΙΚΗ Βαθμός από πενήντα ΒΘΜΟΛΟΓΙ Τελικός βαθμός (από είκοσι) ΤΞΗ : Γ αριθμητικά: /50 αριθμητικά: /20 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙ: 06/06/2018 ολογράφως: πεντηκοστά ολογράφως: εικοστά ΩΡ : 07:45-09:15 Υπογραφή Καθηγητή: ΟΝΟΜΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΤΜΗΜ: ΟΔΗΓΙΕΣ Η διάρκεια της εξέτασης είναι μία ώρα και 30 λεπτά. παγορεύεται η χρήση διορθωτικού υγρού ή ταινίας. Επιτρέπεται η χρήση μη προγραμματιζόμενης υπολογιστικής μηχανής. Να γράφετε μόνο με στυλό (πέννα) χρώματος μπλε και όχι με μολύβι (μπορείτε να κάνετε με μολύβι τα σχήματα και τις γραφικές παραστάσεις). Το εξεταστικό δοκίμιο έχει έκταση 10 σελίδων και αποτελείται από δύο μέρη ( και Β), στα οποία αντιστοιχούν συνολικά 50 μονάδες. Όπου χρειάζεται, να θεωρείτε ότι: Η επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια της Γης έχει τιμή g = 10 m s 2 και, Η σταθερά του νόμου του Coulomb έχει τιμή k = N m 2 C 2 ΜΕΡΟΣ : (30 μονάδες) Το ΜΕΡΟΣ αποτελείται από 6 ερωτήσεις που βαθμολογούνται με 5 μονάδες η καθεμιά. Πρέπει να απαντήσετε ΚΙ ΣΤΙΣ ΕΞΙ ερωτήσεις. ΕΡΩΤΗΣΗ 1. (α) (i) Να αντιστοιχίσετε το καθένα από τα τέσσερα παρακάτω φυσικά μεγέθη με τη μονάδα μέτρησής του, συμπληρώνοντας τέσσερις από τους αριθμούς 1 μέχρι 5 στις κατάλληλες θέσεις στη στήλη ντιστοίχιση. Φυσικά Μεγέθη Μονάδες Μέτρησης ντιστοίχιση. = ένταση ηλεκτρικού ρεύματος 1. = C. Β. = Θερμότητα 2. = Ω Β. Γ. = ηλεκτρική αντίσταση 3. = J Γ. Δ. = ηλεκτρικό φορτίο 4. = A Δ. 5. = V - 1 -

2 (ii) Ποια από τις παρακάτω σχέσεις μεταξύ των μονάδων V, A και Ω είναι η ορθή;. A = V Ω Β. V = A Ω Γ. V = A Ω Δ. A = Ω V Ε. Ω = V πάντηση: Ορθή είναι η σχέση (β) Η πιο κάτω εικόνα μας δείχνει την τροχιά που ακολούθησε η μπάλα σε ένα εκπληκτικό γκολ, που μπήκε κατά τη διάρκεια της προπόνησης κάποιας ομάδας. 9 1 ν Ε Δ1 είναι η βαρυτική δυναμική ενέργεια της μπάλας όταν αυτή βρίσκεται στη θέση 1 και Ε Δ9 είναι η βαρυτική δυναμική ενέργεια της μπάλας όταν βρίσκεται στη θέση 9 (βλ. την εικόνα), τότε να βρείτε ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι η ορθή.. Β. Γ. Δ. Ε. Ε Δ1 > Ε Δ9 Ε Δ1 = Ε Δ9 Ε Δ1 < Ε Δ9 Ε Δ9 Ε Δ1 = 0 κανένα από τα προηγούμενα πάντηση: Ορθή είναι η πρόταση (γ) Ένας μαθητής διάβασε ένα άρθρο (*)1 σε μια επιστημονική ιστοσελίδα. Παρακάτω παραθέτουμε ένα απόσπασμα από αυτό το άρθρο. Μελετήστε προσεχτικά το απόσπασμα: «.Το διάστημα από μόνο του δεν είναι ούτε θερμό ούτε κρύο. Όταν απουσιάζουν τα "σωματίδια" που ταλαντώνονται θερμικά, τότε η θερμοκρασία δεν έχει νόημα. Όμως υπάρχουν πολλά ψυχρά αντικείμενα στο διάστημα. Το ψυχρότερο σημείο στο ηλιακό μας σύστημα είναι αρκετά κοντά μας. Το διαστημικό σκάφος της ΝS, LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), το 2009 προσδιόρισε την θερμοκρασία κρατήρων στον νότιο πόλο της Σελήνης (που δεν τους βλέπει ποτέ ο ήλιος) στους 240 βαθμούς Κελσίου 1, μια θερμοκρασία μικρότερη ακόμη και από τη θερμοκρασία του σκοτεινού και απομακρυσμένου Πλούτωνα. (*)1 Προσαρμογή από το άρθρο:

3 .. Ένα νεφέλωμα που ονομάζεται Boomerang, έτη φωτός μακριά, έχει θερμοκρασία περίπου 290 o C 2. Το νεφέλωμα διαστέλλεται γρήγορα και γι αυτό ψύχεται. Το αν το νεφέλωμα Boomerang παραμένει το πιο ψυχρό φυσικό αντικείμενο στο σύμπαν είναι υπό έρευνα. Στα γήινα όμως εργαστήρια, όπως στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, το 2003, ένα νέφος ατόμων Νατρίου έφθασε σε θερμοκρασία 0,45 nk (νανοκέλβιν), δηλ. 0, K, 3 θερμοκρασία που είναι η μικρότερη που παρατηρήθηκε μέχρι τώρα στο σύμπαν.» Μέσα στο πιο πάνω απόσπασμα περιέχονται ορισμένες ποσοτικές πληροφορίες τις οποίες έχουμε υπογραμμίσει και τις έχουμε αριθμήσει με τους αριθμούς 1, 2 και 3. Κάποια, ή κάποιες, από αυτές τις πληροφορίες ενδέχεται να είναι λανθασμένες λόγω τυπογραφικού λάθους. Επιλέξτε από τον παρακάτω πίνακα ποια ή ποιες από αυτές τις πληροφορίες αποκλείεται να είναι ορθές, επιλέγοντας έναν από τους συνδυασμούς, Β, Γ, Δ, Ε.. Β. Γ. Δ. Ε. Η 3 αποκλείεται να είναι ορθή, η 1 και η 2 όμως μπορεί να είναι ορθές. Οι 1 και 2 αποκλείεται να είναι ορθές, η 3 όμως μπορεί να είναι ορθή. Η 1 αποκλείεται να είναι ορθή, η 2 και η 3 όμως μπορεί να είναι ορθές. Οι 1 και 3 αποκλείεται να είναι ορθές, η 2 όμως μπορεί να είναι ορθή. Η 2 αποκλείεται να είναι ορθή, η 1 και η 3 όμως μπορεί να είναι ορθές. πάντηση: Ορθός είναι ο συνδυασμός ΕΡΩΤΗΣΗ 2. (α) (i) Πόση είναι η Κινητική Ενέργεια ενός αθλητή του στίβου, μάζας 70 kg, ο οποίος τρέχει με ταχύτητα 9 m/s; (ii) Με πόση ταχύτητα πρέπει να τρέχει ένα αυτοκίνητο μάζας 1000 kg έτσι ώστε να έχει Κινητική Ενέργεια 200 kj; (β) (i) Πόσο θα είναι το έργο της δύναμης του βάρους ενός ορειβάτη μάζας 90 kg, όταν αυτός ανέβει από τους πρόποδες ενός λόφου ύψους 250 m, στην κορυφή του λόφου; Το βάρος παράγει ή καταναλώνει έργο κατά την ανάβαση του ορειβάτη; - 3 -

4 (ii) Να υπολογίσετε τη Βαρυτική Δυναμική Ενέργεια του καθενός από τα 3 μήλα που φαίνονται στη διπλανή εικόνα. (Να θεωρήσετε ότι η βαρυτική δυναμική ενέργεια ενός αντικειμένου που βρίσκεται στο έδαφος, είναι μηδέν). 100 g 80 g 2,2 m 2,8 m 90 cm 150 g ΕΔΦΟΣ ΕΡΩΤΗΣΗ 3. (α) (i) Δύο μπάλες του ping pong είναι δεμένες με κλωστές και ισορροπούν κρεμασμένες κατακόρυφα η μια δίπλα από την άλλη, όπως δείχνει το διπλανό σχήμα (). Κάποιος τρίβει τις δύο μπάλες με ένα ύφασμα, με αποτέλεσμα και οι δύο μπάλες να φορτιστούν ηλεκτρικά με θετικό φορτίο. Ποια από τις παρακάτω διατάξεις Β1, Β2, Β3, Β4 και Β5, μας δείχνει πώς θα ισορροπούν οι μπάλες μετά τη φόρτισή τους; Β1 Β2 Β3 Β4 Β πάντηση: Ορθή είναι η διάταξη του σχήματος (ii) Δύο μικρές σφαίρες, φέρουν η μια θετικό ηλεκτρικό φορτίο q και η άλλη αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο 2q και απέχουν μεταξύ τους απόσταση r όπως δείχνει το επόμενο σχήμα. q 2q r Να βρείτε ποιο από τα παρακάτω σχήματα παριστάνει ορθά τις ηλεκτρικές δυνάμεις που ασκούν οι δύο σφαίρες η μια πάνω στην άλλη. [Τα μήκη των βελών αντιπροσωπεύουν τα μέτρα των δυνάμεων]. (Τα σχήματα είναι στην επόμενη σελίδα)

5 . Β. Γ. Δ. πάντηση: Ορθό είναι το σχήμα Ε. ΣΤ. Ζ. Η. (β) (i) Οι δύο μικρές ηλεκτρικά φορτισμένες μπάλες της διπλανής εικόνας έλκονται με ηλεκτρική 40 Ν δύναμη μέτρου 40 Ν. Πόσο θα γίνει το μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης, αν διπλασιάσουμε την μεταξύ τους απόσταση; 40 Ν (ii) Ο παρακάτω πίνακας αναφέρεται στην ηλεκτρική αλληλεπίδραση μεταξύ δύο ηλεκτρικά φορτισμένων σωμάτων και Β. Να συμπληρώσετε τα κενά τετραγωνάκια του πίνακα. Ηλ. φορτίο του σώματος Ηλ. φορτίο του σώματος Β πόσταση μεταξύ των δύο σωμάτων Μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης q 1 q 2 r F 3q 1 2q 2 r 2q 1 r 10F q 1 q 2 3r q 1 q 2 16F ΕΡΩΤΗΣΗ 4. (α) Να συμπληρώσετε την παρακάτω φράση: Η στα άκρα μιας συνδεσμολογίας αντιστατών, οι οποίοι είναι συνδεδεμένοι, είναι ίση με το άθροισμα των στα άκρα του καθενός από τους αντιστάτες

6 (β) Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα ηλεκτρικό κύκλωμα αποτελούμενο από μια πηγή τάσης (μπαταρία), μερικούς αντιστάτες, και κάποια όργανα μέτρησης. Θεωρούμε δεδομένο ότι η επίδραση των οργάνων στη λειτουργεία του κυκλώματος είναι ασήμαντη. Β?? Γ R 1 =?? 8 Ω 5 Ω 40 v 20 v (i) Πώς ονομάζονται τα όργανα μέτρησης, Β και Γ; Όργανο = Όργανο Β = Όργανο Γ = (ii) Να υπολογίσετε τις ενδείξεις των οργάνων, Β, Γ καθώς και την άγνωστη αντίσταση R1. Να γράψετε όλους τους αναγκαίους υπολογισμούς: Ένδειξη οργάνου Β = Ένδειξη οργάνου Γ = Ένδειξη οργάνου = ντίσταση R1 = ΕΡΩΤΗΣΗ 5. (α) Το πιο κάτω σχήμα δείχνει ένα δωμάτιο με θερμομονωτικά τοιχώματα (δηλ. ούτε μπορεί να βγει από το δωμάτιο προς τα έξω θερμότητα, ούτε μπορεί να μπει από έξω θερμότητα μέσα στο δωμάτιο). Μέσα στο δωμάτιο υπάρχει ένα συνηθισμένο ψυγείο το οποίο λειτουργεί κανονικά, έχοντας όμως την πόρτα του ανοικτή. (Η ερώτηση συνεχίζει στην επόμενη σελίδα) ψυγείο Δωμάτιο με θερμομονωτικά τοιχώματα νοικτή πόρτα - 6 -

7 Τη στιγμή που θέσαμε σε λειτουργία το ψυγείο, μετρήσαμε τη θερμοκρασία του δωματίου και βρήκαμε ότι είναι 30 o C. (i) ν μετρήσουμε ξανά, μετά από μερικές μέρες τη θερμοκρασία του δωματίου (ενώ το ψυγείο λειτουργεί σε όλο αυτό το χρονικό διάστημα με την πόρτα του ανοικτή και το δωμάτιο παραμένει κλειστό), τότε θα τη βρούμε μεγαλύτερη από 30 o C, μικρότερη από 30 o C, ή ίση με 30 o C; (ii) Δικαιολογήστε την προηγούμενη απάντησή σας. (β) (i) Να συμπληρώσετε την παρακάτω φράση: Όταν δίνουμε σε ένα αντικείμενο τότε η θερμοκρασία του, ενώ όταν αφαιρούμε από το αντικείμενο τότε η θερμοκρασία του μειώνεται. (ii) Να εξηγήσετε με συντομία γιατί, όταν βάλουμε παγάκια σε ένα ποτήρι με πορτοκαλάδα, η πορτοκαλάδα θα κρυώσει. ΕΡΩΤΗΣΗ 6. (α) Να διατυπώσετε τον νόμο του Coulomb συμπληρώνοντας τα κενά στο παρακάτω κείμενο: [2,5μ.] Το της ηλεκτρικής που ασκούν δύο πολύ μικρά, ηλεκτρικά σώματα, το ένα πάνω στο άλλο, είναι με το γινόμενο των τους και με το της μεταξύ τους. (β) Να γράψετε τον μαθηματικό τύπο που περιγράφει τον πιο πάνω νόμο και να εξηγήσετε τι παριστάνει το κάθε σύμβολο μέσα στον τύπο, καθώς και ποια είναι η μονάδα μέτρησης, στο σύστημα S.I., του κάθε φυσικού μεγέθους που αναφέρεται μέσα στον τύπο. [2,5μ.] ΤΕΛΟΣ ΤΟΥ ΜΕΡΟΥΣ. ΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΟ ΜΕΡΟΣ Β - 7 -

8 ΜΕΡΟΣ Β : (20 μονάδες) Το ΜΕΡΟΣ Β αποτελείται από 2 ερωτήσεις που βαθμολογούνται με 10 μονάδες η καθεμιά. Πρέπει να απαντήσετε ΚΙ ΣΤΙΣ ΔΥΟ ερωτήσεις. ΕΡΩΤΗΣΗ 1. (α) Δύο σώματα και Β έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες. Κάποια στιγμή φέραμε σε θερμική επαφή τα δύο σώματα, οπότε οι θερμοκρασίες τους άρχισαν να μεταβάλλονται όπως δείχνει η παρακάτω γραφική παράσταση. 60 Β Θ ( o C) t (min) (i) Να συμπληρώσετε την παρακάτω φράση χρησιμοποιώντας τις λέξεις που βρίσκονται στο πιο κάτω κουτί: [3μ.] Θερμοκρασίες, χαμηλή, εξισωθούν, ψηλή, θερμότητα, θερμοκρασίας Όταν φέρουμε σε επαφή δύο σώματα διαφορετικής, τότε αρχίζει να μεταφέρεται από το σώμα με την πιο θερμοκρασία προς το σώμα με την πιο θερμοκρασία. υτό έχει σαν αποτέλεσμα οι των δύο σωμάτων τελικά να. Όταν αυτό συμβεί τότε λέμε ότι έχει επέλθει θερμική ισορροπία. (ii) Να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις οι οποίες αφορούν τη γραφική παράσταση που βλέπετε πιο πάνω: (1) Ποιο από τα δύο σώματα δίνει θερμότητα και ποιο παίρνει θερμότητα; (2) Ποια είναι η κοινή θερμοκρασία στην οποία καταλήγουν τελικά τα δύο σώματα; - 8 -

9 (3) Για πόσο χρόνο περίπου διαρκεί ή μεταφορά θερμότητας από το ένα αντικείμενο προς το άλλο; (β) (i) Ο νόμος της θερμιδομετρίας περιγράφεται από τον τύπο: Q = m c ΔΘ. Να εξηγήσετε τι παριστάνει το κάθε σύμβολο μέσα σ αυτόν τον τύπο και σε ποια μονάδα μετράται το καθένα. Q = m = c = ΔΘ = (ii) Ένα μπουκάλι περιέχει 0,5 kg γάλα θερμοκρασίας 25 o C. ν τοποθετήσουμε το μπουκάλι με το γάλα στο ψυγείο, πόση θερμότητα πρέπει να αφαιρέσει το ψυγείο από το γάλα έτσι ώστε να κατεβάσει τη θερμοκρασία του στους 5 o C; [Η ειδική θερμότητα του γάλακτος είναι 3900 J ] kg o C ΕΡΩΤΗΣΗ 2. (α) Να συμπληρώσετε τις παρακάτω φράσεις: (i) Όταν δύο ή περισσότερα στοιχεία ενός κυκλώματος είναι συνδεδεμένα, τότε η ένταση του ρεύματος που τα διαρρέει είναι η ίδια. (ii) Όταν δύο ή περισσότερα στοιχεία ενός κυκλώματος είναι συνδεδεμένα, τότε η τάση στα άκρα τους είναι η ίδια. (β) Το κύκλωμα της διπλανής εικόνας περιλαμβάνει, μεταξύ άλλων, τρεις διακόπτες Δ1, Δ2 και Δ3, καθώς και τρία αμπερόμετρα 1, 2 και 3. Η αντίσταση του κάτω αντιστάτη είναι 8 Ω, όπως φαίνεται στο σχήμα. (i) Γνωρίζοντας ότι, όταν είναι κλειστός μόνο ο διακόπτης Δ3, (όπως δείχνει το σχήμα) τότε η ένδειξη του αμπερομέτρου 1 είναι 3., να υπολογίσετε την τάση της πηγής (της μπαταρίας). A 1 A 2 Δ 1 Δ 2 R 1 R 2 A 3 R 3 = 8Ω Δ 3-9 -

10 (ii) Όταν είναι ΝΟΙΚΤΟΣ μόνο ο διακόπτης Δ1, τότε η ένδειξη του αμπερομέτρου 1 είναι 5.. Να υπολογίσετε την αντίσταση του μεσαίου αντιστάτη (την R2). (iii) Όταν είναι ΝΟΙΚΤΟΣ μόνο ο διακόπτης Δ3 τότε η ένδειξη του αμπερομέτρου 1 είναι 3.. Να βρείτε την αντίσταση του πάνω αντιστάτη (την R1) (iv) Να βρείτε ποιες θα είναι οι ενδείξεις των τριών αμπερομέτρων όταν είναι κλειστός μόνον ο διακόπτης Δ1. [Για κάθε συνδυασμό ανοικτών/κλειστών διακοπτών να σκεφτείτε: (α) Τι αποτελεί και τι ΔΕΝ αποτελεί μέρος του κυκλώματος, και (β) Ποια σημεία αποτελούν κόμβους.] Τ Ε Λ Ο Σ Τ Ο Υ Ε Ξ Ε Τ Σ Τ Ι Κ Ο Υ Δ Ο Κ Ι Μ Ι Ο Υ Οι Εισηγητές ντώνης Παφίτης Νίκη Δημοσθένους Η Διευθύντρια θηνά Κλεάνθους