ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ. Φυσική. Λύσεις ασκήσεων B ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ. Φυσική. Λύσεις ασκήσεων B ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ"

Ζηνόβιος Γεωργιάδης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ Φυσικ Λύσεις ασκσεων B ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΚΔΟΣΕΩΝ «ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ»

2 Φυσικ Γενικς Παιδείας Β ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

3 Το κεφάλαιο 1 προέρχεται από το βιβλίο «Φυσικ Γενικς Παιδείας Β' τάξης Γενικού Λυκείου», ΙΤΥΕ «Διόφαντος» 2013 Το κεφάλαιο 2 προέρχεται από το βιβλίο «Φυσικ Γενικς Παιδείας Α' τάξης Γενικού Λυκείου», ΙΤΥΕ «Διόφαντος» 2013 ΟΜΑΔΑ ΣΥΓΓΡΑΦΗΣ Νίκος Αλεξάκης, Msc Φυσικός, Καθηγητς 5ου Λυκείου Κορυδαλλού Σταύρος Αμπατζς, Δρ. Φυσικός, Καθηγητς Γενναδείου Σχολς Γιώργος Γκουγκούσης, Φυσικός, Ιδιοκττης - Διευθυντς Φροντιστηρίου Βαγγέλης Κουντούρης, Φυσικός, Καθηγητς 1ου Γυμνασίου Ιλίου Νίκος Μοσχοβίτης, Φυσικός, Καθηγητς Εκπαιδευτηρίων Κωστέα-Γείτονα Σάββας Οβαδίας, Φυσικός, Καθηγητς Λυκείου Ν. Αρτάκης Κλεομένης Πετρόχειλος, Φυσικός, Καθηγητς Αμερικανικού Κολλεγίου Μενέλαος Σαμπράκος, Φυσικός, Ιδιοκττης - Διευθυντς Φροντιστηρίου Αργύρης Ψαλίδας, Δρ. Φυσικός, Καθηγητς Κολλεγίου Αθηνών ΣΥΝΤΟΝΙΣΤΗΣ ΣΥΓΓΡΑΦΙΚΗΣ ΟΜΑΔΑΣ Κλεομένης Πετρόχειλος, Φυσικός, Καθηγητς Αμερικανικού Κολλεγίου ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΣΤΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΟΥ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟΥ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟΥ Χρστος Ραγιαδάκος, Πάρεδρος στον τομέα Φυσικών Επιστημών του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΝΤΥΠΟΥ ΚΑΙ ΚΑΛΛΙΤΕΧΝΙΚΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ Δανάη Γαβριηλίδου ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Δανάη Γαβριηλίδου ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Πάρης Κοψιαύτης, Φυσικός Καθηγητς Εκπαιδευτηρίων Κωστέα-Γείτονα ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ευχαριστούμε τον Γεν. Γραμματέα της Ε.Ε.Φ. κ. Παναγιώτη Φιλντίση για την πολύτιμη συμπαράσταση και συμβολ του στην υλοποίηση του έργου μας. Τα κεφάλαια 3 και 4 προέρχονται από το βιβλίο «Φυσικ Γενικς Παιδείας Γ' τάξης Γενικού Λυκείου», ΙΤΥΕ «Διόφαντος» 2013 ΟΜΑΔΑ ΣΥΓΓΡΑΦΗΣ Πέτρος Γεωργακάκος, Φυσικός, Καθηγητς 3ου Λυκείου Ηλιούπολης Αθανάσιος Σκαλωμένος, Φυσικός, Καθηγητς 1ου Λυκείου Ζωγράφου Νικόλαος Σφαρνάς, Φυσικός, Καθηγητς 56ου Λυκείου Αθηνών Ιωάννης Χριστακόπουλος, Φυσικός, Καθηγητς του Ε.Π.Λ. Νέας Φιλαδέλφειας «Μίλτος Κουντουράς» ΟΜΑΔΑ ΚΡΙΣΗΣ Ευάγγελος Κούκλης, Φυσικός, Καθηγητς 6ου Λυκείου Ζωγράφου Σπύρος Τζαμαρίας, Φυσικός στοιχειωδών σωματιδίων. Κύριος ερευνητς Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. «Δημόκριτος» Χρστος Χρονόπουλος, Φυσικός, Καθηγητς 4ου Λυκείου Αμαρουσίου ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΣΤΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΟΥ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟΥ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟΥ Χρστος Δούκας, Πάρεδρος Παιδαγωγικού Ινστιτούτου, τομέας Φυσικών Επιστημών ΓΛΩΣΣΙΚΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ Μαιρίτα Κλειδωνάρη, Φιλόλογος, Καθηγτρια Λυκείου Αγίου Στεφάνου ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΠΑΝΕΚ ΟΣΗΣ Η επανέκδοση του παρόντος βιβλίου πραγματοποιθηκε από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών & Εκδόσεων «Διόφαντος» μέσω ψηφιακς μακέτας, η οποία δημιουργθηκε με χρηματοδότηση από το ΕΣΠΑ / ΕΠ «Εκπαίδευση & Διά Βίου Μάθηση» / Πράξη «ΣΤΗΡΙΖΩ». Οι αλλαγές που ενσωματώθηκαν στην παρούσα έκδοση έγιναν με βάση τις διορθώσεις του Ινστιτούτου Eκπαιδευτικς Πολιτικς.

4 ΥΠOΥΡΓΕIO ΠΑIΔΕIΑΣ ΚΑI ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ Φυσικ Γενικς Παιδείας Β ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Νίκος Αλεξάκης Σταύρος Αμπατζς Γιώργος Γκουγκούσης Βαγγέλης Κουντούρης Νίκος Μοσχοβίτης Σάββας Οβαδίας Κλεομένης Πετρόχειλος Μενέλαος Σαμπράκος Αργύρης Ψαλίδας Πέτρος Γεωργακάκος Αθανάσιος Σκαλωμένος Νικόλαος Σφαρνάς Ιωάννης Χριστακόπουλος Η συγγραφ και η επιμέλεια του βιβλίου πραγματοποιθηκε υπό την αιγίδα του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΚΔΟΣΕΩΝ «ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ»

6 1 ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΜΕΤΑΞΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ 1. Έστω φορτίο Q περιέχει n ηλεκτρόνια. Θα έχουμε Q=n q e, επομένως, άρα: A. n = e Β. n = e Γ. n = e Δ. n = e Ε. n = 10 7 e 2. Η δύναμη μεταξύ των φορτίων δίνεται από το Νόμο του Coulomb: (Οι δυνάμεις είναι απωθητικές) A. Β. 3. Από τον νόμο του Coulomb 2 4. Εφόσον δίδεται ότι η δύναμη είναι ελκτικ το φορτίο q είναι αρνητικό. Το μέτρο του φορτίου δίνεται από τη σχέση: 5. Η δύναμη που δέχεται το δοκιμαστικό φορτίο q είναι η συνισταμένη των δυνάμεων F 1 και F 2 από τα φορτία Q 1 και Q 2 αντίστοιχα.

7 6 Επομένως: όμοια άρα ΣF=F 1 -F 2 ΣF=(43,2-28,8)N ΣF = 14,4N και έχει τη φορά της F (ΒΓ) = (ΑΓ)-(ΑΒ) (ΒΓ) = 0,8m Επειδ οι δυνάμεις F A, F Γ είναι ομόρροπες η δύναμη που δέχεται το φορτίο Q 2 είναι: ΣF = F A +F B ΣF = 0,55N και έχει την ίδια κατεύθυνση με τις F A, F Γ. 7. Το μέτρο της έντασης του πεδίου είναι: και από το Ν. του Coulomb έχουμε: άρα Ε= Ν/C και έχει φορά προς το φορτίο πηγ Q.

8 8. Όπως γνωρίζουμε το μέτρο της έντασης δίνεται από τη σχέση, O, Επειδ οι εντάσεις είναι αντίθετες η ένταση στο μέσο θα υπολογισθεί από τη διαφορά των εντάσεων Ε 1 και Ε 2. άρα: Ε ολ = Ε 1 -Ε 2 Ε ολ = Ν/C και κατεύθυνση της Ε A. Η ένταση στο σημείο Σ έχει μέτρο: και κατεύθυνση την θετικ του άξονα x. Β. Το φορτίο q 2 θα δεχτεί δύναμη μέτρου: και κατεύθυνση αντίθετη της Ε. 12. Έστω σημείο Σ της ευθείας, όπου η ένταση θεωρείται μηδέν, και το σημείο απέχει απόσταση x από το Α. Πρέπει επομένως η ένταση από το φορτίο +2μC και η αντίθετης φοράς ένταση από το φορτίο +8μC, να έχουν ίσα μέτρα (ώστε η συνισταμένη τους να είναι μηδέν).

9 8 x 1 = 0,1m δεκτ όταν q 1 q 2 > 0 x 2 = 0,3m δεκτ όταν q 1 q 2 < 0 ( x 2 = 0,3m το σημείο (Α) εκτός της (ΑΒ)). 13. Η ένταση στο σημείο Σ υπολογίζεται από τη συνισταμένη των δύο εντάσεων που δημιουργούν τα q 1 και q 2 τα οποία επειδ είναι ίσα δημιουργούν ίσου μέτρου εντάσεις στο Σ, (ΑΣ)=(ΒΣ)=. Το μέτρο των εντάσεων είναι: άρα το μέτρο της συνισταμένης είναι: επειδ Ε 1 και Ε 2 είναι κάθετες μεταξύ τους. Άρα: Ε ολ = 2000 Ν/C και σχηματίζει γωνία 45 με κάθε μία από τις Ε 1 και Ε 2.

10 9 14. Το ηλεκτρικό φορτίο του δίσκου θα είναι αρνητικό ώστε η δύναμη που θα δέχεται από το ηλεκτρικό πεδίο να έχει φορά αντίθετη του βάρους και έτσι ο δίσκος να ισορροπεί. Άρα: F ηλ =Β Ε q=b q= C 15. Στη θέση ισορροπίας ασκούνται οι δυνάμεις όπως στο σχμα. Λόγω ισορροπίας ισχύουν: (1) Επειδ θ = 45 εφθ = 1 (2) Επομένως (3) όμως η απόσταση r 2 = (AB) 2 = 2 (4) από τις (3) και (4) έχουμε: και Q = C.

11 Οι εντάσεις λόγω των τεσσάρων φορτίων στο κέντρο του τετραγώνου έχουν μέτρα: άρα Ε Α = Ν/C άρα Ε B = Ν/C άρα Ε Γ = 17, Ν/C άρα Ε Δ = 35, Ν/C Υπολογίζουμε τη συνισταμένη με διεύθυνση (ΑΓ): Ε ΑΓ = Ε Α -Ε Γ = 0, Ν/C Υπολογίζουμε τη συνισταμένη με διεύθυνση (ΒΔ): Ε ΒΔ = Ε Β -Ε Δ = 0, Ν/C Και επομένως η συνισταμένη ένταση έχει μέτρο: και εφθ = 0, A. Η μετατόπιση δίνεται από τη σχέση: (1) Η επιτάχυνση που δέχεται είναι: (2) Η δύναμη από το ηλ. πεδίο είναι: (3) (3) F = Ν (2) α = 1,2m/s 2 από την (1) έχουμε: x = 0,6m.

12 11 Β. Η κινητικ ενέργεια του φορτίου είναι: άρα k = 7, Joule. 18. Έστω F η δύναμη από το αρχικό πεδίο, F η αντίστοιχη από το αντίρροπο πεδίο και υ ο η ταχύτητα που απέκτησε από την προηγούμενη κίνηση. Ο χρόνος που χρειάζεται μέχρι να μηδενιστεί η ταχύτητα του φορτίου δίνεται από τη σχέση από την οποία προκύπτει: (1) Επίσης από το νόμο του Νεύτωνα έχουμε: 19. Η δυναμικ ενέργεια του συστματος δίνεται από τη σχέση: άρα U = -0,54Joule 20. Από τη σχέση και βρίσκουμε ότι: r = 0,4m. 21. Από τη σχέση έχουμε U = -10, Joule. 22. Από τη σχέση του δυναμικού έχουμε: V = V. 23. Από τη σχέση και r = 0,45m. 24. A. Από τη σχέση του δυναμικού: U = q V βρίσκουμε U = J. Β. Εφόσον η δυναμικ του ενέργεια είναι αρνητικ πρέπει να του προσφερθεί ενέργεια ίση με Joule για τη μεταφορά του φορτίου στο άπειρο.

13 Έστω Q 1 = +2μC και Q 2 = +18μC που βρίσκονται στις θέσεις Α και Β αντίστοιχα και απέχουν απόσταση d = 16cm. A. Έστω ότι η ένταση μηδενίζεται στη θέση Μ που απέχει απόσταση x από το Α. Η ένταση στο σημείο Μ οφείλεται σε δύο πεδία που δημιουργούνται από τα φορτία Q 1 και Q 2. Εφόσον η ένταση στο Μ υποτέθηκε μηδενικ θα πρέπει Ε 1 =Ε 2 Επομένως οπότε x 1 =0,04m η λύση x 2 =-0,8m απορρίπτεται. Β. Στο σημείο Μ το δυναμικό θα είναι V M = V 1 +V 2 (1) (2) (3) από τη σχέση (1) λόγω των (2) και (3) έχουμε: V M = V. 26. A. Για r 1 = 2m: Για r 2 = 4m: Β. U 1 = q V 1 U 1 = J Γ. W F = q(v 1 -V 2 ) W F = J. 27. A. Η δυναμικ ενέργεια του ηλεκτρονίου είναι: από αυτ βρίσκουμε: U = -28, J. Β. Η κινητικ ενέργεια του ηλεκτρονίου είναι: (1)

14 13 η δύναμη Coulomb είναι κεντρομόλος και επομένως: (2) από την (1) λόγω της (2) έχουμε: και επομένως: Κ = 14, J. Γ. Η ολικ ενέργεια Ε = U+K βρίσκουμε: Ε = -14, J. 28. A. Το δυναμικό στο σημείο Μ είναι: από την οποία βρίσκουμε: V M = 110, V. Β. από την οποία βρίσκουμε V Κ = V. 29. A. Το έργο κατά τη μετακίνηση του φορτίου από το Μ στο άπειρο είναι: Β. Όμοια

15 Από το θεώρημα της κινητικς ενέργειας έχουμε: άρα υ = m/s. 31.A. Η ηλεκτρικ ενέργεια που ελευθερώθηκε κατά τη διάρκεια του κεραυνού, είναι ίση με τη μεταβολ δυναμικς ενέργειας του φορτίου. Ε ηλ = ΔU = q V Ε ηλ = +62, J Β. Η μέση ισχύς από τη σχέση 62, A.. Β. Η ενέργεια του πυκνωτ είναι από τον τύπο βρίσκουμε: Ε ηλ = J. 33. Το εμβαδόν κάθε οπλισμού είναι S = 200cm m 2 το μκος. Χωρητικότητα του πυκνωτ είναι: Επειδ ε = 1 έχουμε και από αυτ έχουμε: C = 3, F. 34. Από την έχουμε: από όπου βρίσκουμε = 1mm.

16 35. A. Η χωρητικότητα του πυκνωτ είναι: από όπου βρίσκουμε: C = 4, F. Β. Το φορτίο του πυκνωτ είναι: Q = CV από όπου Q = C ΠΡΙΝ (ΤΟ ΔΙΠΛΑΣΙΑΣΜΟ) C = F ΜΕΤΑ (ΤΟ ΔΙΠΛΑΣΙΑΣΜΟ) Q = C V = C V = 150V E = V/ = 7.500V/m 37. Η ένταση δίνεται από την από την οποία βρίσκουμε Ε = 160V/m 38. Η απόσταση μεταξύ των οπλισμών είναι από την οποία βρίσκουμε = 0,2m. 39. A. Για τη μετακίνηση του θετικού φορτίου από την αρνητικ στη θετικ πλάκα απαιτείται έργο εξωτερικς δύναμης ίσο με το αρνητικό έργο της δύναμης του πεδίου. Άρα: W Fεξ = q V = Joule Β. Σ αυτ την περίπτωση το πεδίο μετακινεί το φορτίο αυθόρμητα και επομένως θα πρέπει να ασκηθεί στο φορτίο εξωτερικ δύναμη ώστε να μετακινηθεί με σταθερ κινητικ ενέργεια. Το έργο αυτό θα είναι αντίθετο του έργου της δύναμης του πεδίου, άρα: W Fεξ = -9 V = Joule

Σχετικά έγγραφα

3.1. Δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων

ΛΥΣΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ 3.1 3.1. Δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων 1. Έστω φορτίο Q περιέχει n ηλεκτρόνια - θα έχουμε Q = n-q e, επομέ- Q νως n =, αρα: (α) n = 0,625 10 19 e (β) n = 0,625 10 16 e (γ) n = 0,625