ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 27 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ - ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Transcript

1 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 27 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ - ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1 ο 1. β 2. γ 3. δ 4. γ 5. α. Σ β. Λ γ. Λ δ. Λ ε. Λ ΘΕΜΑ 2 ο 1. Σωστή αϖάντηση είναι το γ. H µεταβολή είναι ισοβαρής, άρα το έργο ϖου ϖαράγει το αέριο είναι: W = p V (1). H θερµότητα ϖου ανταλλάσει το αέριο µε το ϖεριβάλλον είναι: Q = nc P T = n 5R 2 T = 5 2 Q= 5 2 W W= 2 5 Q. p V=nR Τ nr T Q = 5 p=σταθ. 2 p V (1)

2 2. Σωστή αϖάντηση είναι το γ. Αρχικά η δυναµική ενέργεια του συστήµατος των φορτίων q 1 και q 2 είναι: U ο = K c q q 1 2 ο (1) Εφαρµόζουµε την αρχή διατήρησης της µηχανικής ενέργειας για το σύστηµα των φορτίων: Ε ΜΗΧαρχ = Ε ΜΗΧτελ K αρχ +U αρχ = K τελ + U τελ 0 + U ο = 1 3 U ο + U τελ U τελ = 2 3 U ο (1) q q K c 1 2 = 2 3 K c q q 1 2 ο = 3 2 o. 3. Σωστή αϖάντηση είναι το β. Κατά την είσοδό του στο ηλεκτρικό ϖεδίο το σωµατίδιο εϖιταχύνεται, δηλαδή δέχεται δύναµη F ηλ µε κατεύθυνση αϖό την αρνητική ϖρος τη θετική ϖλάκα. Άρα το σωµατίδιο είναι αρνητικά φορτισµένο. + Στη συνέχεια το σωµατίδιο + εισέρχεται στο µαγνητικό ϖεδίο και κάνει οµαλή κυκλική κίνηση. Άρα η ταχύτητά του είναι κάθετη στις δυναµικές F ηλ + + υ u F L υ u Β

3 γραµµές και δέχεται δύναµη Loentz F L κατακόρυφη µε φορά ϖρος τα ϖάνω. Αϖό τον κανόνα των τριών δαχτύλων (για αρνητικά φορτισµένο σωµατίδιο) ϖροκύϖτει ότι οι δυναµικές γραµµές του οµογενούς µαγνητικού ϖεδίου είναι κάθετες στο εϖίϖεδο της σελίδας µε φορά ϖρος τα έξω. ΘΕΜΑ 3 ο αδιαβατικη α. (Α) εκτονωση ισοθερµη (Β) συµϖιεση ισοχωρη (Γ) (Α) θερµανση Η µεταβολή Α Β είναι αδιαβατική, άρα: VB p Α V Α γ = p Β V Β γ p Β = p Α V = p Β = N 2 γ m. 8V = V V Β = 8V Α V Β = m 3. H µεταβολή Β Γ είναι ισόθερµη, άρα: Α γ 5 = = 8 V = p Β V B = p Γ V Γ Γ V =10 5 N. 2 m p Β 8V Α = p Γ V Α p Γ = 8p Β p Γ V Γ = V Α V Γ = m 3. Τ Γ = Τ Β.

4 H µεταβολή Γ Α είναι ισόχωρη, άρα: Τ p Α = 4p Γ Τ Α =4Τ Γ Τ Γ = Τ Β = Α. 4 Συγκεντρώνουµε τις τιµές της ϖίεσης, του όγκου και της αϖόλυτης θερµοκρασίας σε ϖίνακα: Καταστάσεις Α Β Γ Α p ( 10 5 N/m 2 ) 4 1/8 1 4 V ( 10 3 m 3 ) T(K) Τ Α Τ Α /4 Τ Α /4 Τ Α β. p Γ B 0 V γ. Είναι: γ = 5 3 C C P + R) 2 C V = 3 R V = C V = 3 C P 5 C V = 3 ( C V

5 C V = 3R 2 και C p = 5R 2. Για την αδιαβατική µεταβολή Α Β ισχύει: Q B = 0 U B = n C V T B = n 3R 2 (T B T ) = 3 2 (n R T Β - n R T Α ) U B = 3 2 (p B V B p V ) = 3 2 ( ) = 3 ( ) 2 U B = 900 J W B = U B W B = 900 J Για την ισόθερµη µεταβολή Β Γ ισχύει: U BΓ = 0 W ΒΓ = Q ΒΓ = n R T B ln V VΓ ln 1 8 = 200 ln2 3 Β -3 = p B V B ln 2 10 = W ΒΓ = Q ΒΓ = 200( 3) ln2 = 600 0, 7 W ΒΓ = Q ΒΓ = 420 J Για την ισόχωρη µεταβολή Γ Α ισχύει: W ΓΑ =0

6 U Γ = n C V T Γ = 3 2 nr T Γ = 3 2 V Γ p Γ = U Γ = 900 J. δ. Ο συντελεστής αϖόδοσης e της µηχανής θα είναι: e = 1 Q c Qh = 1 Q ΒΓ QΓΑ = e = e = O θεωρητικά µέγιστος συντελεστής αϖόδοσης της θερµικής µηχανής είναι η αϖόδοση µιας µηχανής Canot ϖου λειτουργεί ανάµεσα στη µέγιστη και ελάχιστη θερµοκρασία του κύκλου ΑΒΓΑ. Άρα: e max = e c e max = 1 T T c h = 1 Τ Τ B 0,75. = 1 T 4 Τ = e max = ΘΕΜΑ 4 ο α. Τη χρονική στιγµή t=0 ο αγωγός ΚΛ εκτοξεύεται κατακόρυφα ϖρος τα κάτω και εµφανίζεται στα άκρα του ΗΕ αϖό εϖαγωγή, µε την ϖολικότητα ϖου φαίνεται στο σχήµα. Εϖειδή το κύκλωµα είναι εϖιϖλέον κλειστό διαρρέεται αϖό εϖαγωγικό ρεύµα έντασης Ι ο. Στον αγωγό ασκείται δύναµη Laplace µε φορά 1 2 K F L O w υ ο B R Io + Λ

7 ϖρος τα ϖάνω και το βάρος του w ϖρος τα κάτω. Τη στιγµή t=0: Ε ΕΠο = Β υ o L= 4V. Ι ο = Ε R ΕΠ ολ ο = Ε ΕΠ R +R FL O = B Ι ο L = 2N. ο = 4 2 Ι ο = 2. 1 w = mg = N w =5N. Αϖό το δεύτερο νόµο του Newton: ΣF = mα w FL O = mα 5 2 = 0,5α α = 3 0,5 m/s2 α = 6 m/s 2. β. Αρχικά ο αγωγός κάνει εϖιταχυνόµενη κίνηση. Η ταχύτητά του αυξάνεται, άρα η ΗΕ αϖό εϖαγωγή,ϖου εµφανίζεται στα άκρα του, αυξάνεται (Ε ΕΠ = ΒυL) και το εϖαγωγικό ρεύµα ϖου διαρρέει το κύκλωµα αυξάνεται (Ι = Ε RΕΠ ολ ).Η δύναµη Laplace ϖου ασκείται στον αγωγό εϖίσης αυξάνεται ( F L = BΙL). Όσο η F L είναι µικρότερη αϖό το βάρος, ο αγωγός κάνει εϖιταχυνόµενη κίνηση µε εϖιτάχυνση ϖου συνεχώς µειώνεται. Κάϖοια στιγµή η δύναµη Laplace γίνεται ίση µε το βάρος (ΣF =0), ο αγωγός αϖοκτά σταθερή(οριακή) ταχύτητα και κάνει ϖλέον ευθύγραµµη οµαλή κίνηση. Άρα: υ = υ op ΣF=0 F L = w =5N.

8 F L = BΙL Ι = F L Ι =5Α. BL Ι = Ε RΕΠ ολ Ε ΕΠ = Ι R ολ = 5 2V Ε ΕΠ = 10V. Ε ΕΠ = Β υ op L υ op = E ΕΠ υ op = 10 m/s. BL γ. Όταν ο αγωγός κινείται µε την οριακή του ταχύτητα, η διαφορά δυναµικού στα άκρα του είναι: V ΛΚ = Ε ΕΠ I R 1 = = 10 5 V ΛΚ = 5 V. Όµως V ΚΛ = V ΛΚ V ΚΛ = 5 V. Η θερµική ισχύς στον αγωγό είναι: P R1 = I 2 R 1 = 25 1 W P R1 = 25 W. δ. Ο αγωγός αρχίζει να κινείται έχοντας κινητική και δυναµική ενέργεια. Καθώς ο αγωγός κινείται ϖρος τα κάτω η δυναµική του ενέργεια µετατρέϖεται σε κινητική (η ταχύτητα αυξάνεται) και θερµότητα Q στους αντιστάτες. h K R1 υ ο B I + Λ U=0 Εφαρµόζουµε αρχή διατήρησης της ενέργειας µεταξύ της αρχικής και τη θέσης ϖου ο αγωγός αϖοκτά την οριακή του ταχύτητα : 1 υ ορ R 2

9 Ε αρχ = Ε τελ Κ αρχ + U αρχ = Κ τελ + Q 1 mυ o 2 + mgh = 1 mυ oρ 2 + Q 1 0, , = , Q = 25 + Q Q = 9 J.