ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΕΤΟΥΣ 2002 ΚΛΑΔΟΣ ΠΕ 04 ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ ΦΥΣΙΚΩΝ. EΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ «Γνωστικό Αντικείμενο: Φυσική»

Transcript

1 ΑΝΩΤΑΤΟ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΠΡΟΣΩΠΙΚΟΥ ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΕΤΟΥΣ 00 ΚΛΑΔΟΣ ΠΕ 04 ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ ΦΥΣΙΚΩΝ EΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ «Γνωστικό Αντικείμενο: Φυσική» Κυριακή Η εξέταση θα γίνει με τη μέθοδο των ολλαλών ειλογών με βάση το ακόλουθο ερωτηματολόγιο. Σε κάθε μια αό τις εόμενες ερωτήσεις (-40) να ειλέξετε τη σωστή αάντηση και να τη σημειώσετε στο ΑΠΑΝΤΗΤΙΚΟ ΦΥΛΛΟ. Ο αρακάτω ίνακας σταθερών δίνεται για να χρησιμοοιηθούν οι ααιτούμενες σταθερές όου και αν χρειάζεται. ΟΝΟΜΑ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ΣΥΜΒΟΛΟ ΤΙΜΗ Ταχύτητα του φωτός c 8 3,00 0 /s Φορτίο του ηλεκτρονίου e 9,60 0 C Βαρυτική Σταθερά G 6, 67 0 N / kg Σταθερά του Planck h 34 6,63 0 J s h 34 h =,06 0 J s Σταθερά του Boltzann k 3,38 0 J/K Μάζα του ηλεκτρονίου e 3 9, 0 kg Μάζα του νετρονίου n 7,68 0 kg Μάζα του ρωτονίου p 7,67 0 kg Ειτρετότητα του κενού ε ο 8,85 0 C /N 9 /4ε o 8,99 0 N / C Διαερατότητα του κενού μ o Wb/A Εμειρική σταθερά για υολογισμό 5 R o,0 0 των διαστάσεων υρήνων Σταθερά Rydbeg R 7 -, 0 0 Μαγνητόνη του Boh eh 4 J 9,7 0 T e Δίνεται είσης ότι ev είναι ίσο ρος, J ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Σελίδα αό 0

2 . Η ρόταση «Είναι αδύνατο ένα σώμα να κινείται σε δύο διαστάσεις με ειτάχυνση a σε μία σταθερή κατεύθυνση» είναι λανθασμένη είναι γενικά ορθή είναι ορθή υό τον όρο ότι η κίνηση γίνεται σε οριζόντιο είεδο μόνο. είναι ορθή υό τον όρο ότι η κίνηση γίνεται σε κατακόρυφο είεδο μόνο.. Μάζα αναρτάται αό ελατήριο ου έχει σταθερά δύναμης k. Θέλουμε να ειτύχουμε διλασιασμό της μέγιστης ταχύτητας ταλάντωσης αλλάζοντας μόνο την μάζα του ταλαντωτή. Θα ρέει να διλασιάσουμε την μάζα του σώματος υοδιλασιάσουμε την μάζα του σώματος τετραλασιάσουμε την μάζα του σώματος υοτετραλασιάσουμε την μάζα του σώματος 3. Ένα στερεό σώμα εκτελεί μόνο εριστροφική κίνηση γύρω αό σταθερό άξονα ου 4. διέρχεται μέσα αό αυτό. Αν F είναι η συνισταμένη των εξωτερικών δυνάμεων και τ είναι η συνισταμένη των ροών ως ρος τον άξονα αυτό, τότε το σώμα βρίσκεται σε ισορροία αν F = 0, τ = 0 το σώμα βρίσκεται σε ισορροία αν F 0, τ = 0 το σώμα οτέ δεν βρίσκεται σε ισορροία. το σώμα βρίσκεται σε ισορροία αν F = 0, τ 0 Το όριο θραύσης ενός υλικού είναι 0 7 Pa. Ένα σύρμα κυκλικής διατομής αό το υλικό αυτό υόκειται σε δύναμη εφελκυσμού 50 Ν χωρίς να θραυστεί. Η ελάχιστη διάμετρος του σύρματος είναι, 0 0 4, 0 0 6, 0 0 7, 0 c 5. Σε ένα σημείο οριζόντιου σωλήνα κυκλικής διατομής αροχής νερού υκνότητας 3 kg 4, 00 0 η στατική ίεση είναι 5, 0 0 Pa και η ταχύτητα ροής του νερού είναι 3 υ = 4, 00 /s. Σε ένα δεύτερο σημείο, αν η διάμετρος του σωλήνα είναι διλάσια αό την διάμετρο στο ρώτο σημείο, η στατική ίεση p στο δεύτερο σημείο είναι ίση ρος 5 6, 00 0 Pa 4 8, 0 0 Pa 4 5, 75 0 Pa 6, 08 0 Pa Σελίδα αό 0

3 6. Αν η ταχύτητα ήχου στον αέρα είναι 340 /s, τότε η συχνότητα f ου αντιλαμβάνεται αρατηρητής () ο οοίος αομακρύνεται με ταχύτητα 68, 0 /s αό στάσιμη ηχητική ηγή (η) ου εκέμει ημιτονοειδές κύμα συχνότητας f η = 300 Hz είναι f = 480 Hz f = 00 Hz f = 40 Hz f = 370 Hz 7. o Όταν ο άγος λειώνει στους 0 C υό ατμοσφαιρική ίεση ο όγκος του ελαττώνεται. Αν Q είναι το οσό της θερμότητας ου ανταλλάσσεται στην μεταβολή αυτή, η μεταβολή στην εσωτερική ενέργεια ΔU είναι ΔU > Q ΔU < Q ΔU = Q ΔU = 0 8. Μία θερμική μηχανή Canot ροσλαμβάνει σε κάθε κύκλο λειτουργίας της θερμότητα 000 J αό θερμή ηγή θερμοκρασίας 500 Κ και αοδίδει κάοιο οσό θερμότητας σε ψυχρή δεξαμενή θερμοκρασίας 350 Κ. Το έργο ου αράγει σε κάθε κύκλο λειτουργίας της είναι τότε W = 400 J W = 400 J W = 600 J W = 600 J 9. Παραβιάζει το Δεύτερο Θερμοδυναμικό Αξίωμα η λήρης μετατροή μηχανικής ενέργειας W σε θερμότητα Q ; Ναι Όχι μόνο όταν Q> W μόνο όταν W > Q 0. Σημειακό φορτίο q =+ pc βρίσκεται στην αρχή των αξόνων. Σε αόσταση 0,0 8,99 και κατά την θετική φορά του άξονα των x αό το φορτίο q τοοθετούμε φορτίο q = pc. Η ένταση του ηλεκτρικού εδίου στην κορυφή ισόλευρου τριγώνου το 8,99 οοίο έχει ως βάση την αόσταση μεταξύ των δύο φορτίων δίνεται αό την σχέση E = ( 5, 0 0 N/C)î E = (, 0 0 N/C)î E = (, 0 0 N/C)î E = 0 Σελίδα 3 αό 0

4 . Σημειακό φορτίο q βρίσκεται στο κέντρο νοητού κύβου λευράς α. Πόση είναι η ηλεκτρική ροή μέσα αό μία έδρα του κύβου; q Φ = ε o q Φ = 6 εo q Φ = 3εo 0. Σημειακό φορτίο q = + nc βρίσκεται στην αρχή των αξόνων. Σε αόσταση 0,0 c και κατά την θετική φορά του άξονα των x αό φορτίο q τοοθετούμε φορτίο q = nc. Το δυναμικό στην κορυφή ισοσκελούς τριγώνου το οοίο έχει ως βάση την αόσταση μεταξύ των δύο φορτίων και στο οοίο το μήκος κάθε μιας αό τις ίσες λευρές είναι 0 c, δίνεται αό την σχέση V = ( 830 V)î V = ( 830 V)î V = 830 V V = 0 3. Καλώδιο υψηλής τάσης έφτει άνω σε κλειστό αυτοκίνητο και το σώμα του αυτοκινήτου αοκτά δυναμικό 0000 V ως ρος το έδαφος. Οι ειβάτες του αυτοκινήτου είναι ασφαλείς μέσα στο αυτοκίνητο Οι ειβάτες του αυτοκινήτου δεν είναι ασφαλείς μέσα στο αυτοκίνητο Οι ειβάτες του αυτοκινήτου δεν είναι ασφαλείς έξω αό το αυτοκίνητο Δεν είναι ασφαλείς ούτε μέσα ούτε έξω αό το αυτοκίνητο 4. Πυκνωτής με αράλληλους ολισμούς φορτίζεται με την βοήθεια ματαρίας. Στην συνέχεια αοσυνδέεται η ματαρία και η αόσταση μεταξύ των ολισμών διλασιάζεται. Τότε η ολική ενέργεια του υκνωτή αραμένει σταθερή η ολική ενέργεια του υκνωτή αυξάνεται η ολική ενέργεια του υκνωτή μειώνεται Η χωρητικότητα του υκνωτή αραμένει σταθερή 5. Ο μέσος ελεύθερος χρόνος μεταξύ δύο κρούσεων σε μεταλλικό αγωγό με υκνότητα φορέων n, ειδική αντίσταση ρ, φορτίο και μάζα κάθε φορέα e και,αντίστοιχα,, δίνεται αό την σχέση τ = neρ τ = ne ρ τ = neρ τ = neρ Σελίδα 4 αό 0

5 6. Πυκνωτής χωρητικότητας,0 μf συνδέεται σε σειρά με αντίσταση 0 ΜΩ και ένα συσσωρευτή με ΗΕΔ,0 V. Στο κύκλωμα αρεμβάλλεται ένας διακότης. Πριν κλείσουμε τον διακότη την χρονική στιγμή t = 0 ο υκνωτής είναι αφόρτιστος. Αν e = 0, 37, το οσοστό του αρχικού ρεύματος τη χρονική στιγμή t = 0 s είναι 8,63 % 86,3 % 3,7 %, 37 % 7. Ένας ευθύγραμμος αγωγός ολύ μεγάλου μήκους διαρρέεται αό ρεύμα έντασης 00 Α. Η αόσταση αό τον αγωγό, στην οοία η ένταση του δημιουργούμενου μαγνητικού 4 εδίου Β είναι 0, 50 0 T, είναι ίση ρος = 0, 40 = 0,04 = 4,0 = 4,0 c 8. Ευθύγραμμος ρευματοφόρος αγωγός ολύ μεγάλου μήκους διέρχεται αό το κέντρο μεταλλικού δακτυλίου κάθετα στο είεδο του δακτυλίου. Ο δακτύλιος διαρρέεται αό ρεύμα μόνο όταν αυξάνεται η ένταση ρεύματος ου διαρρέει τον αγωγό Ο δακτύλιος διαρρέεται αό ρεύμα μόνο όταν μειώνεται η ένταση ρεύματος ου διαρρέει τον αγωγό Ο δακτύλιος διαρρέεται αό ρεύμα όταν μεταβάλλεται η ένταση ρεύματος ου διαρρέει τον αγωγό Ο δακτύλιος δεν διαρρέεται αό ρεύμα ούτε όταν αυξάνεται η ένταση ρεύματος ου διαρρέει τον αγωγό ούτε όταν μειώνεται αυτή 9. Πυκνωτής με αράλληλους ολισμούς και αέρα ανάμεσά τους είναι συνδεδεμένος με ηγή συνεχούς τάσης και φορτίζεται. Οι ολισμοί είναι κυκλικοί ακτίνας 0,0. Κάοια στιγμή το ρεύμα αγωγιμότητας στα σύρματα είναι 0,60 Α. Η υκνότητα του ρεύματος μετατόισης στο χώρο μεταξύ των ολισμών είναι τη στιγμή αυτή: 0 A 60 0, 60 9 A A Σελίδα 5 αό 0

6 0. Το λάτος του ηλεκτρικού εδίου του είεδου ηλεκτρομαγνητικού κύματος ου φθάνει σε μεγάλη (σε σχέση με το μήκος κύματος) αόσταση αό κεραία ραδιοφωνικού V σταθμού είναι E o = 0,0600. Η ένταση της ακτινοβολίας στην αόσταση αυτή είναι: 4 W 9, W, W 4, W 4, Ποια αό τις εόμενες ροτάσεις είναι λανθασμένη; Οι εξισώσεις του Maxwell δεν αλλάζουν μορφή κάτω αό μετασχηματισμούς Loentz. Η μαθηματική διατύωση της αρχής διατήρησης του φορτίου ροκύτει αό τις εξισώσεις του Maxwell. Η έκφραση για τη δύναμη Loentz ροκύτει ως ειδική εφαρμογή των εξισώσεων Maxwell. Ο νόμος του Gauss ισχύει και για κινούμενα φορτία. Ηλιακό φως ροσίτει σε λεία ειφάνεια νερού. Αν ο δείκτης διάθλασης του αέρα είναι n α =, 00 και του νερού n ν =, 33 το ανακλώμενο φως είναι λήρως ολωμένο όταν η γωνία ρόστωσης υολογίζεται αό την σχέση sin θ =, 33 tan θ =, 33 tan θ =,33 cosθ =, Ένα κοίλο σφαιρικό κάτοτρο με ακτίνα R δημιουργεί ραγματικό είδωλο όταν το αντικείμενο τοοθετηθεί μόνο σε αόσταση s > R R μόνο σε αόσταση R> s> R σε αόσταση s R σε αόσταση s Σελίδα 6 αό 0

7 4. Φακός σχηματίζει το είδωλο ενός αντικειμένου. Το αντικείμενο αέχει 6,0 c αό τον φακό. Το είδωλο αέχει,0 c αό τον φακό και βρίσκεται στην ίδια λευρά με το αντικείμενο. Η εστιακή αόσταση του φακού είναι f = 0, 48 f = 0, 48 f = 0,69 - f = 6, Στο είραμα συμβολής του Young μονοχρωματικό φως μήκους κύματος λ διέρχεται σε φάση μέσα αό δύο κατακόρυφες λετές σχισμές ου βρίσκονται άνω σε ένα έτασμα και αέχουν κατά d. Μετά, το φως ροσίτει άνω σε ένα άλλο αράλληλο έτασμα, σε μεγάλη, σχετικά με το d, αόσταση. Αν Π είναι ένα σημείο αυτού του ετάσματος υό οριζόντια γωνία θ ως ρος τη μεσοκάθετο των δύο σχισμών, τότε έχουμε ενισχυτική συμβολή σε γωνίες θ ου ικανοοιούν τη σχέση d sin θ = λ, = 0,,,3,... η διαφορά φάσης μεταξύ των δύο ακτίνων ου συμβάλλουν στο Π είναι d φ= sin θ λ d η ένταση στο σημείο Π είναι I = Io cos sin θ λ έχουμε ενισχυτική συμβολή σε γωνίες θ για τιις οοίες ο κυματαριθμός της ακτινοβολίας είναι ακέραιο ολλαλάσιο του d. 6. Στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο η γραφική αράσταση της μέγιστης κινητικής ενέργειας K ax των φωτοηλεκτρονίων συναρτήσει της συχνότητας f του ροσίτοντος φωτός, η τομή της ευθείας με τον άξονα των συχνοτήτων δίνει ακριβώς την σταθερά του Planck h το έργο εξαγωγής του μετάλλου την οσότητα h e τίοτε αό τα αραάνω 6 7. Η ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου του νατρίου είναι s s p 3s. Η ενέργεια ου ααιτείται για να αφαιρεθεί ένα ηλεκτρόνιο αό την στιβάδα 3s του νατρίου είναι 5 ev. Για να αφαιρεθεί ένα εί λέον ηλεκτρόνιο ααιτείται Ενέργεια >5 ev Ενέργεια 5 ev Ενέργεια =5 ev Ενέργεια <5 ev 8. Για την ερμηνεία της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στα μέταλλα λαμβάνεται υόψη η Aαγορευτική Αρχή του Pauli μόνο στο ρότυο των ελεύθερων ηλεκτρονίων μόνο στο ρότυο Fei-Diac και στα δύο σε κανένα αό αυτά τα ρότυα. Σελίδα 7 αό 0

8 9 Η ακτίνα ενός υρήνα με μαζικό αριθμό 64 είναι ίση ρος 5 4, , , 9 0 5, Ένα ραδιενεργό δείγμα έχει ενεργότητα λ 8 =,95 0 s. Οι υρήνες ου εριέχει είναι 0 5,00 0 υρήνες 5,00 0 υρήνες,00 0 υρήνες 3,00 0 υρήνες 3. * Ίδε Σημείωση 4 5,90 0 Bq και σταθερά διάσασης 3. Ένα ηλεκτρόνιο και ένα οζιτρόνιο( θετικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο ) συναντώνται και εξαφανίζονται (εξαϋλώνονται) δημιουργώντας ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Αν κάθε σωματίδιο έχει μάζα 9,x0-3 kg και αυτά βρίσκονται ρακτικά σε ηρεμία τη στιγμή της εξαΰλωσης, η ολική ενέργεια της ακτινοβολίας είναι:, 0 kev 3 0, 8 0 J 3 3, 8 0 J 3, 66 0 J 33. Ένα σωμάτιο με μάζα ηρεμίας κινείται σε ευθεία γραμμή υό την είδραση σταθερής δύναμης F ου δρα κατά μήκος της γραμμής αυτής εί αεριόριστο χρόνο. Αν γ =, η ειτάχυνση a ου θα αοκτήσει το σωμάτιο δίνεται αό την έκφραση : υ c Fγ a = F a = F a = 3 γ Fγ a = 34. * Ίδε Σημείωση Σελίδα 8 αό 0

9 35 Το μήκος κύματος de Boglie ενός ηλεκτρονίου μάζας και φορτίου e ου έχει ειταχυνθεί με μια διαφορά δυναμικού V είναι: h ev ev h h ev h V c 36. Τα άτομα του αερίου ου εριέχονται σε σωλήνα διαφημίσεων διεγείρονται σε μια ενεργειακή στάθμη ου έχει μέσο χρόνο ζωής τ = 0-8 s. Ποια είναι η τάξη μεγέθους του φυσικού εύρους Δν της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ου εκέμεται κατά την αοδιέγερση; khz MHz Hz GHz 37. Ποια ρόταση είναι αληθής; Μορούμε να αοδείξουμε την εξίσωση Schödinge αό γνωστές αρχές της φυσικής Οι ενεργειακές στάθμες για ένα αγιδευμένο σωματίδιο σε ένα ηγάδι δυναμικού αίρνουν ορισμένες τιμές γιατί ρέει η κυματοσυνάρτηση να είναι συνεχής στα συνοριακά σημεία. Η κβάντωση της ενέργειας για ένα σωμάτιο εγκλωβισμένο σε ένα ηγάδι δυναμικού οφείλεται στην ααίτηση συνέχειας της κυματοσυνάρτησης ψ και της κλίσης της στα σημεία ασυνέχειας του δυναμικού. Το ενεργειακό φάσμα για ένα σωμάτιο εγκλωβισμένο σε ένα ηγάδι δυναμικού είναι ασυνεχές γιατί η ψ και η κλίση της ρέει να είναι συνεχείς στα συνοριακά σημεία. 38. Με ένα φασματόμετρο μετρήθηκε ότι το μήκος κύματος μιας γραμμής του φάσματος 7 υδρογόνου είναι λ = 485 n. Αν η σταθερά Rydbeg είναι R =, 0, τότε η γραμμή αυτή ροέκυψε αό μετάτωση μεταξύ των ενεργειακών σταθμών Ε 5 και Ε Ε 4 και Ε Ε 3 και Ε Ε και Ε Σελίδα 9 αό 0

10 39. Όταν το άτομο του υδρογόνου στην κατάσταση n=, l = 0 τοοθετηθεί σε ομογενές μαγνητικό εδίο με κατεύθυνση + z, οια αό τις δύο στάθμες s =+ και s = έχει χαμηλότερη ενέργεια; s = δεν υάρχει διαφορά j =+ s =+ 40. Ποια ρόταση είναι σωστή; Σε ένα ημιαγωγό σε συνήθεις θερμοκρασίες η ζώνη σθένους είναι τελείως λήρης και αέχει μερικά ev αό τη ζώνη αγωγιμότητας ου είναι τελείως κενή. Σε ένα αγωγό η ζώνη σθένους είναι λήρης. Σε ένα μονωτή η ζώνη σθένους είναι τελείως λήρης σε θερμοκρασία αολύτου μηδενός και αέχει μερικά ev αό τη ζώνη αγωγιμότητας. Σε ένα αγωγό τα ηλεκτρόνια της ζώνης σθένους δεν είναι ελεύθερα να κινηθούν αν εφαρμοστεί κάοιο ηλεκτρικό εδίο. * Σημείωση Η εόμενη διευκρίνιση δόθηκε στους υοψηφίους του κλάδου ΠΕ 04 Φυσικών: "Εειδή διαιστώθηκε ότι όταν εστάλησαν οι διορθώσεις και οι διευκρινίσεις για το μάθημα της Φυσικής στις ερωτήσεις 3 και 34, υήρξε αριθμός υοψηφίων ου είχαν ήδη αοχωρήσει, διευκρινίζεται ότι με αόφαση της Κεντρικής Ειτροής οι ερωτήσεις αυτές (3 & 34) δεν θα ληφθούν υόψη για τη βαθμολογία η οοία και θα ισοκατανεμηθεί στο σύνολο των 38 ερωτήσεων αντί των 40. Κυριακή 8 Δεκεμβρίου 00 Αό την Κεντρική Ειτροή Διαγωνισμού" Σελίδα 0 αό 0