ΛΥΚΕΙΟ ΑΓΙΟΥ ΣΠΥΡΙΔΩΝΑ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΙΟΥ ΤΑΞΗ: Β ΗΜΕΡ.: 29/05/2013

Transcript

1 ΛΥΚΕΙΟ ΑΓΙΟΥ ΣΠΥΡΙΩΝΑ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΙΟΥ ΤΑΞΗ: Β ΗΜΕΡ.: 9/05/013 ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΙΑΡΚΕΙΑ:,5 ώρες Οδηγίες: α) Το εξεταστικό δοκίμιο αποτελείται από μέρη, 7 σελίδες στο σύνολό του. β) Επιτρέπεται η χρήση μη προγραμματιζόμενης υπολογιστικής μηχανής. γ) εν επιτρέπεται η χρήση διορθωτικού υγρού (Tippex). δ) Όπου χρειάζεται να μεταφέρετε τα σχήματα στο φύλλο απαντήσεων. ε) Τα σχήματα και οι γραφικές παραστάσεις μπορούν να γίνουν και με μολύβι. ΜΕΡΟΣ Α Αποτελείται από 1 ερωτήσεις. Να απαντήσετε μόνο στις 10. Κάθε ορθή απάντηση βαθμολογείται με 5 μονάδες. 1. α) Να ορίσετε την ομαλή κυκλική κίνηση ενός σώματος. (μ) β) Σώμα μάζας m βρίσκεται στην περιφέρεια οριζόντιου δίσκου ακτίνας, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. i) Να σχεδιάσετε το διάνυσμα της γωνιακής ταχύτητας. (1,5μ) ii) Αν η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής είναι ω=5πad/s, να υπολογίσετε την περίοδο περιστροφής. (1,5μ). α) Να διατυπώσετε το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα (θεμελιώδης νόμος της δυναμικής). (μ) β) Μέσα σε ένα ανελκυστήρα βρίσκεται ένα κιβώτιο μάζας m=0,1kg. Να υπολογίσετε την επιτάχυνση που ανέρχεται ο ανελκυστήρας, εάν η κάθετη δύναμη που ασκεί ο ανελκυστήρας στο κιβώτιο είναι κατά 0,5Ν μεγαλύτερη από το βάρος του. 3. α) Να ορίσετε το έργο εξαγωγής ενός μετάλλου. (μ) β) Σ ένα μέταλλο, με έργο εξαγωγής b=3ev, προσπίπτει ακτινοβολία μήκους κύματος λ=1,5x10-6 m. Να εξηγήσετε αν θα παρατηρηθεί το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ή όχι. 1

2 h=0m 4. α) Να ορίσετε την τριβή ολίσθησης. (μ) β) Σώμα Σ μάζας m=kg βρίσκεται αρχικά ακίνητο σε οριζόντιο επίπεδο και πάνω σ αυτό ασκείται οριζόντια δύναμη F. Μεταξύ Σ σώματος και επίπεδου υπάρχει τριβή. Ο συντελεστής στατικής F τριβής μεταξύ του σώματος και του επιπέδου, είναι μ στ =0,5 και ο συντελεστής τριβής ολίσθησης μεταξύ του σώματος και του επιπέδου, μ ολ =0,4. i) Να υπολογίσετε τη μεγίστη στατική τριβή και την τριβή ολίσθησης. (μ) ii) Να εξηγήσετε αν το σώμα θα κινηθεί η όχι, αν η οριζόντια δύναμη F είναι 9Ν. 5. α) Να αναφέρετε ποιες κινήσεις συνθέτουν την οριζόντια βολή ενός σώματος. β) Το σώμα στη διπλανή εικόνα βάλλεται οριζόντια με ταχύτητα u=5m/s από ύψος 0m από το έδαφος. i) Να υπολογίσετε το χρόνο που χρειάζεται για να φτάσει στο έδαφος. ii) Να υπολογίσετε την ταχύτητα του σώματος τη στιγμή που χτυπά στο έδαφος (μέτρο διεύθυνση και φορά). u o=5m/s g 6. α) Να ορίσετε την ροπή δύναμης ως προς σημείο. (μ) β) Πάνω στην ομογενή ράβδο ασκούνται οι δυνάμεις F 1 =4N και F =N, σε αποστάσεις από το σημείο στήριξης Κ (το κέντρο της ράβδου), x 1 =5cm και x =5cm αντίστοιχα. x 1 x K F F 1 i) Να υπολογίσετε την ροπή των δυνάμεων F 1 και F. (μ) ii) Να υπολογίσετε το μέτρο της συνολικής ροπής που προκαλούν οι δυνάμεις, ως προς το ακλόνητο σημείο Κ της ράβδου.

3 7. α) Να διατυπώσετε το νόμο του Coulomb. (μ) β) ύο ακίνητα σημειακά ηλεκτρικά φορτία Q 1 και Q βρίσκονται σε απόσταση (όπως φαίνεται στο πιο κάτω σχήμα), ασκώντας το ένα στο άλλο ηλεκτρική δύναμη F. F F Q 1 Q Αν το φορτίο Q 1 απομακρυνθεί οριζόντια κατά 1m από το Q, η ηλεκτρική δύναμη που ασκείται μεταξύ των φορτίων υποτετραπλασιάζεται ( 4 F ). Να υπολογίσετε την αρχική απόσταση μεταξύ των δυο φορτίων. 8. α) Να εξηγήσετε τι εκφράζει η ηλεκτρική αντίσταση ενός αγωγού. β) Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η ηλεκτρική αντίσταση ενός συρμάτινου κυλινδρικού αγωγού όταν αυτός βρίσκεται σε σταθερή θερμοκρασία; γ) Ένας κυλινδρικός αγωγός Α έχει ηλεκτρική αντίσταση R A = 40Ω. Να υπολογίσετε την αντίσταση αγωγού Β ο οποίος είναι κατασκευασμένος από το ίδιο υλικό με τον αγωγό Α, έχει το ίδιο μήκος και διπλάσιο εμβαδόν διατομής. 9. Α) Να ορίσετε την ένταση ηλεκτρικού πεδίου. (μ) Β)Στο πιο κάτω σχήμα φαίνεται το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται από δυο στατικά ηλεκτρικά φορτία Q 1 και Q. Q 1 Q i) Να εξηγήσετε ποιο είναι το είδος των φορτίων Q 1 και Q. ii) Να εξηγήσετε σε ποιο από τα σημεία Β ή Γ, η ένταση του πεδίου έχει τη μεγαλύτερη τιμή. (μ) 3

4 10. Α) ίνονται τα ακόλουθα όργανα και υλικά: Βολτόμετρο, αμπερόμετρο, ηλεκτρική πηγή, αντιστάτης, ρυθμιστική αντίσταση, καλώδια. Να σχεδιάσετε ένα κύκλωμα με το οποίο μπορούμε να μελετήσουμε το νόμο του Ωμ. (μ) Β) Η γραφική παράσταση που φαίνεται στο διπλανό σχήμα δείχνει τη χαρακτηριστική καμπύλη της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος σε συνάρτηση με τη τάση, I = f ( V ), για δύο αγωγούς Χ και Ψ. i) Να εξηγήσετε ποιος από τους δυο αγωγούς είναι ωμικός. (μ) ii) Από τη γραφική παράσταση να υπολογίσετε την αντίσταση του ωμικού αγωγού. 11. Ένα σώμα μάζας m=800g βάλλεται από το σημείο Ο της επιφάνειας του εδάφους κατακόρυφα προς τα πάνω, με αρχική ταχύτητα μέτρου u 0 = 40m/s. Θεωρήστε την αντίσταση του αέρα αμελητέα. Σε ύψος h=10m από την επιφάνεια του εδάφους το σώμα συναντά στρώμα από φελλό πάχους d=50cm ο οποίος είναι κατάλληλα στερεωμένος στο ύψος αυτό. Τα σημεία Γ και στο σχήμα βρίσκονται στην κάτω και πάνω επιφάνεια του φελλού αντίστοιχα. Το στρώμα φελλού ασκεί σταθερή δύναμη αντίστασης μέτρου 400Ν στο σώμα όταν κινείται από το Γ στο. Να υπολογίσετε: I(A) 1 X Ψ 0 V(V) α) Το μέτρο της ταχύτητας στο σημείο Γ πριν το σώμα κτυπήσει στο φελλό. (,5μ) β) Το μέτρο της ταχύτητας με την οποία το σώμα εξέρχεται από το φελλό (σημείο ). (,5μ) Γ u 0 Ο m d h 1. Α) Οι δυο πανομοιότυποι λαμπτήρες του πιο κάτω κυκλώματος, συμπεριφέρονται σαν ωμικοί αγωγοί και έχουν ακριβώς την ίδια αντίσταση R. Η διαφορά δυναμικού στα άκρα της ιδανικής ηλεκτρικής πηγής είναι Ε. Λ 1 Λ Να συγκρίνετε τη φωτοβολία του λαμπτήρα Λ 1 με τη φωτοβολία του λαμπτήρα Λ όταν ο διακόπτης είναι ανοικτός. Να δικαιολογήσετε την απάντηση σας. (μ) Β) Στην συνέχεια κλείνουμε το διακόπτη. Να Ε συγκρίνετε τη φωτοβολία του λαμπτήρα Λ 1 πριν και μετά το κλείσιμο του διακόπτη. Να δικαιολογήσετε την απάντηση σας. 4

5 ΜΕΡΟΣ Β Αποτελείται από 6 ερωτήσεις. Να απαντήσετε μόνο στις 5. Η κάθε ερώτηση βαθμολογείται με 10 μονάδες. 13. Α) Να γράψετε τις συνθήκες ισορροπίας ενός στερεού σώματος. (μ) Β) Μια ομογενής δοκός μάζας m=10kg στερεώνεται σε κατακόρυφο τοίχωμα με τη βοήθεια καλωδίου που είναι κάθετο στη δοκό όπως δείχνει το σχήμα. Το κάτω άκρο της δοκού στηρίζεται σε άρθρωση. Το καλώδιο στερεώνεται στη δοκό σε απόσταση 7m από το πάνω άκρο της. Να υπολογίσετε: i) Την τάση του καλωδίου. ii) Τη δύναμη που ασκεί η άρθρωση στη δοκό (κατά μέτρο διεύθυνση και φορά). (5μ) ίνονται: ημ37 = 0,6 και συν37 = 0,8 37 7m 10m 14. α) Να γράψετε για τα πιο κάτω τους ορισμούς: i) Ηλεκτρεγερτική δύναμη ηλεκτρικής πηγής. (μ) ii) Πολική τάση ηλεκτρικής πηγής. (μ) β) Ομάδα μαθητών χρησιμοποίησε μπαταρία, αμπερόμετρο, βολτόμετρο, μεταβλητή αντίσταση και καλώδια, για να φτιάξει κύκλωμα, ώστε να μετρήσει τα χαρακτηριστικά μεγέθη της μπαταρίας (ηλεκτρεγερτική δύναμη Ε και εσωτερική αντίσταση, ). Να σχεδιάσετε τη συνδεσμολογία του κυκλώματος που χρησιμοποίησε η ομάδα των μαθητών. (μ) γ) Η ομάδα κατέγραψε τις πιο κάτω μετρήσεις. Πίνακας μετρήσεων Ένταση ρεύματος, I(A) 0,5 1,0 1,5,0,5 3,0 Πολική τάση, V π ( V ) 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 i) Με τη βοήθεια του πίνακα μετρήσεων να χαράξετε σε βαθμολογημένους άξονες τη γραφική παράσταση V π =f(i). (μ) ii) Με τη βοήθεια της γραφικής παράστασης V π = f ( I ), να προσδιορίσετε την ηλεκτρεγερτική δύναμη Ε και την εσωτερική αντίσταση,, της πηγής. (μ) 5

6 15. Α) Ένα σώμα μάζας m=1kg ωθείται προς τα αριστερά και συσπειρώνει ελατήριο αμελητέας μάζας κατά x. Η σταθερά του ελατηρίου είναι k=600n/m. Όταν αφεθεί ελεύθερο, το σώμα κινείται κατά μήκος μιας λείας οριζόντιας επιφάνειας, έως το σημείο Α, που είναι το χαμηλότερο σημείο μιας κατακόρυφης λείας κυκλικής τροχιάς ακτίνας R=m. Το σώμα μόλις που καταφέρνει να εκτελέσει ανακύκλωση μέσα στην κυκλική τροχιά. u Γ k x Α u A Ε Ζ Να υπολογίσετε: 5m Περιοχή φρεναρίσματος i) Την αρχική συσπείρωση x του ελατηρίου. (4μ) ii) Τη δύναμη που δέχεται το σώμα από την κυκλική τροχιά, όταν βρίσκεται στο χαμηλότερο σημείο Α της τροχιάς. Β) Στη συνέχεια το σώμα συνεχίζει να κινείται και εισέρχεται σε περιοχή όπου υπάρχει τριβή μεταξύ του σώματος και του εδάφους (ΕΖ). Αν το σώμα διανύει απόσταση d=5m, μέχρι να σταματήσει, να υπολογίσετε το συντελεστή τριβής ολίσθησης μ ολ μεταξύ σώματος και επίπεδου. 16. Τα φορτία q 1 = -6μC και q =+8μC είναι τοποθετημένα στις δυο κορυφές τετραγώνου μήκους α=1m, όπως φαίνεται στο σχήμα. α) Να υπολογίσετε στο σημείο τομής των διαγωνίων του τετραγώνου: i) Την ένταση (μέτρο, διεύθυνση, φορά) του ηλεκτρικού πεδίου. (4μ) ii) Το ηλεκτρικό δυναμικό (μ) β) Αν στο σημείο τομής των διαγωνίων τοποθετηθεί φορτίο q=1μc, να υπολογίσετε: i) Τη δύναμη που ασκείται πάνω του. (μ) ii) Tο έργο που προκαλεί η δύναμη του ηλεκτρικού πεδίου κατά τη μετακίνηση του φορτίου από το σημείο () μέχρι αυτό να βγει εκτός πεδίου. (μ) α = 1m q 1 = - 6μC q =+8μC 6

7 17. Α) Να διατυπώσετε τους κανόνες του Kichhoff. (μ) Β) Να αναφέρετε σε ποια αρχή της φυσικής στηρίζεται ο κάθε κανόνας (μ) Γ) Στο πιο κάτω ηλεκτρικό κύκλωμα δίνονται τα εξής : Ε 1 = 33V, E = 4V, E 3 = 6V, E 4 = 15V, R 1 = 4Ω, R = 1Ω, R 3 = 6Ω, R 4 = 9Ω, R 5 = 5Ω. Α R 1 Β E 4 R 3 Γ E 1 R E 3 E Ζ R 5 Η R 4 Να υπολογίσετε: i) Την ένταση του ρεύματος που διαρρέει την κάθε αντίσταση. ii) Τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των σημείων Β και. (μ) iii) Τη θερμική ενέργεια που απελευθερώνεται στην αντίσταση R 1 μετά από χρόνο t=5min. 18. α) Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η τριβή ολίσθησης; (μ) β) Μια ομάδα μαθητών θέλει να υπολογίσει το συντελεστή τριβής ολίσθησης μεταξύ δυο τριβόμενων επιφανειών. Έχουν στη διάθεσή τους: ζυγαριά, δυναμόμετρο, ξύλινο σώμα, βαρίδια και οριζόντιο διάδρομο. Να περιγράψετε την πειραματική διαδικασία που θα ακολουθήσουν για να προσδιορίσουν τον συντελεστή τριβής ολίσθησης μεταξύ των τριβόμενων επιφανειών. Στην περιγραφή σας να περιλαμβάνεται η πειραματική διάταξη (σχήμα), μετρήσεις, τρόπος επεξεργασίας των πειραματικών δεδομένων και τρόπος υπολογισμού του συντελεστή τριβής ολίσθησης. (8μ) ιευθύντρια Συντονίστρια Εισηγητές Γεωργιάδου Κάτια Β..Α Ευαγγέλου Νεοφύτα Τζιάμπος Χρίστος Αδάμου Κατερίνα Φαρκονίδης Ανδρέας 7

8 ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ, Β ΛΥΚΕΙΟΥ 1 Μηχανική Υλικού Σημείου σε μια διάσταση 1.1 Νόμος του Νεύτωνα F ma 1. Βάρος B mg 1.3 Νόμος του Hooke F K( x) 1.4 Εξισώσεις κίνησης x 1 at x 0 0 t, 0 at Κινητική ενέργεια Ek m 1.6 Έργο δύναμης και θεώρημα έργου-κινητικής ενέργειας W Fx W E K 1.7 Θεώρημα διατήρησης μηχανικής ενέργειας 1 m mgh ό 1.8 Στατική τριβή και τριβή ολίσθησης T, T Μηχανική Υλικού Σημείου σε δύο διαστάσεις.1 Κυκλική κίνηση 1, f, a k T 3 Ροπές Ισορροπία στερεού σώματος 3.1 Ροπή δύναμης M Fd 3. Συνθήκες ισορροπίας στερεού σώματος F 0, M 0 4 Βαρύτητα 4.1 Νόμος παγκόσμιας έλξης m1m F G 4. Ένταση πεδίου βαρύτητας για πλανήτη μάζας M και ακτίνας R. M F g G, R, g m 5 Στατικός Ηλεκτρισμός 5.1 Νόμος του Coulomb q1q F K 5. Ένταση ηλεκτρικού πεδίου και πεδίου Coulomb F Q E, E K q 5.3 ιαφορά δυναμικού και έργο ηλεκτρικού πεδίου W q V 5.4 Ένταση ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου V E 5.5 υναμικό σημειακού ηλεκτρικού φορτίου Q V K 6 Συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα 6.1 Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος q I t 6. Ηλεκτρική αντίσταση κυλινδρικού αγωγού l R, s 6.3 Νόμος του Ohm V R I 6.4 Σύνδεση αντιστάσεων σε σειρά και παράλληλα R R1 R R3... 8

9 Σύνδεση αντιστάσεων παράλληλα... R R R 6.6 Ηλεκτρική ισχύς, νόμος του Joule P IV, Q I Rt 6.7 Ηλεκτρεγερτική δύναμη πηγής και πολική τάση V E I 6.8 Κανόνες του Kichhoff I 0, E IR 6.9 ιαφορά δυναμικού V IR E 7 Σύγχρονη Φυσική 7.1 Ταχύτητα διάδοσης κύματος f 7. Φωτοηλεκτρική εξίσωση του Einstein hc b b EK, f h 7.3 Ενέργεια διέγερσης ή αποδιέγερσης στο άτομο του Η E hf 7.4 Ισοδυναμία μάζας και ενέργειας E mc 8 ΣΤΑΘΕΡΕΣ 8.1 Επιτάχυνση της βαρύτητας κοντά στην επιφάνεια της Γης g 0 =10m/s 8. Παγκόσμια σταθερά βαρύτητας G 6,67x10 N. m kg Μέση ακτίνα της Γης R 6,37x10 m 8.4 Μάζα της Γης 8.5 Σταθερά Coulomb R 4 M 6x10 kg K x10 N. m Ορισμός ev 1eV 1,6 x10 J Ταχύτητα του φωτός στο κενό 8 c 3x10 m/ s 8.8 Ατομική μονάδα μάζας 7 1u 1,66 x10 kg 931MeV Σταθερά του Planck h 6,66x10 J. s Φορτίο του ηλεκτρονίου q e 1,6 x10 C Φορτίο του πρωτονίου q p 1,6 x10 C 8.11 Μάζα του ηλεκτρονίου 8.1 Μάζα του πρωτονίου 8.13 Μάζα του νετρονίου 31 me 9,11x10 kg C 7 mp 1,673 x10 kg 7 mn 1,675 x10 kg 9