1 ο ΓΕΝΘΚΟ ΛΤΚΕΘΟ ΚΩ «ΘΠΠΟΚΡΑΣΕΘΟ» ΓΡΑΠΣΕ ΠΡΟΑΓΩΓΘΚΕ ΕΞΕΣΑΕΘ Β ΛΤΚΕΘΟΤ ΣΡΘΣΗ 21 ΜΑΪΟΤ 2013 ΕΞΕΣΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΤΘΚΗ ΚΑΣΕΤΘΤΝΗ

Transcript

1 1 ο ΓΕΝΘΚΟ ΛΤΚΕΘΟ ΚΩ «ΘΠΠΟΚΡΑΣΕΘΟ» ΓΡΑΠΣΕ ΠΡΟΑΓΩΓΘΚΕ ΕΞΕΣΑΕΘ Β ΛΤΚΕΘΟΤ ΣΡΘΣΗ 1 ΜΑΪΟΤ 013 ΕΞΕΣΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΤΘΚΗ ΚΑΣΕΤΘΤΝΗ ΘΔΜΑ 1 ο 1.1 Πνζόηεηα ηδαληθνύ αεξίνπ εθηειεί κηα αληηζηξεπηή κεηαβνιή θαη κεηαηξέπεη όιν ην πνζό ζεξκόηεηαο πνπ απνξξόθεζε ζε κεραληθό έξγν. Η κεηαβνιή απηή είλαη: α) ηζνβαξήο εθηόλσζε β) ηζόζεξκε εθηόλσζε γ) αδηαβαηηθή εθηόλσζε δ) ηζόρσξε ζπκπίεζε 1. Η εζσηεξηθή ελέξγεηα ηδαληθνύ αεξίνπ πνπ βξίζθεηαη ζε θαηάζηαζε ζεξκνδπλακηθήο ηζνξξνπίαο εμαξηάηαη: α. κόλν από ηε ζεξκνθξαζία ηνπ. β. από ηελ πνζόηεηα θαη ηε ζεξκνθξαζία ηνπ. γ. κόλν από ηελ πνζόηεηά ηνπ. δ. κόλν από ηνλ όγθν ηνπ. 1.3 Οξηζκέλε πνζόηεηα ηδαληθνύ αεξίνπ ππόθεηηαη ζε κεηαβνιή θαηά ηε δηάξθεηα ηεο νπνίαο ε απόιπηε ζεξκνθξαζία παξακέλεη ζηαζεξή ελώ ε πίεζή ηνπ απμάλεηαη. Η κεηαβνιή νλνκάδεηαη: α. ηζόρσξε ζέξκαλζε β. ηζνβαξήο εθηόλσζε γ. ηζόζεξκε ζπκπίεζε δ. ηζόζεξκε εθηόλσζε 1.4 Πνζόηεηα αεξίνπ ζεξκαίλεηαη κε ζηαζεξό όγθν. Η ππθλόηεηα ηνπ α) Απμάλεηαη β) Μεηώλεηαη γ) Μέλεη ζηαζεξή δ) Τα ζηνηρεία είλαη αλεπαξθή γηα λα απαληήζνπκε 1. Δξσηήζεηο Σσζηνύ Λάζνπο. Σεκεηώζηε ζηελ θόιια ζαο ην γξάκκα θαη δίπια Σ (Σσζηό) ή Λ (Λάζνο). α. Σύκθσλα κε ηνλ ν ζεξκνδπλακηθό λόκν ε απζόξκεηε κεηαθνξά ζεξκόηεηαο γίλεηαη από έλα ζεξκό ζε έλα ςπρξό ζώκα. β. Ο ζεξκνδπλακηθόο θύθινο κηαο κεραλήο Carnot απνηειείηαη από δύν ηζόρσξεο θαη δύν αδηαβαηηθέο κεηαβνιέο. γ. Η θαηαζθεπή κηαο ζεξκηθήο κεραλήο κε απόδνζε 100 % κπνξεί λα επηηεπρζεί αλ ην ρξεζηκνπνηνύκελν αέξην είλαη ηδαληθό. δ. Σε κηα αδηαβαηηθή ζπκπίεζε ζπκβαίλεη αύμεζε ηεο ελεξγνύ ηαρύηεηαο ησλ κνξίσλ ηνπ αεξίνπ. ε. Σηελ θπθιηθή κεηαβνιή ε νιηθή ζεξκόηεηα είλαη κεδέλ. (Μονάδερ ++++) Σελίδα 1 από

2 ΘΔΜΑ ο.1 Ιδαληθό αέξην εθηειεί ηηο αληηζηξεπηέο κεηαβνιέο 1 θαη όπσο θαίλεηαη ζην δηπιαλό ζρήκα. Γηα ηελ 1 γλσξίδνπκε ην Q 1 = 0J θαη ην W 1 =0J. Γηα ηελ μέξνπκε όηη θαηά ηε δηάξθεηά ηεο ην αέξην απνβάιιεη ζεξκόηεηα 4J. α. Τν έξγν W ηζνύηαη κε : i) 1J ii) J iii) -1J iv) -J β. Τν νιηθό έξγν W νι πνπ παξάγεηαη ζηελ θπθιηθή κεηαβνιή Α -> Β -> Α ηζνύηαη κε: i) -10J ii) 10J iii) -J iv) J (Μονάδερ 6+4). Γύν νξηδόληηα ζύξκαηα ακειεηέαο αληίζηαζεο απέρνπλ κεηαμύ ηνπο L. Σηε κηα κεξηά, νη άθξεο ηνπο ζπλδένληαη κε ζύξκα αληίζηαζεο 1. Μηα αγώγηκε ξάβδνο, αληίζηαζεο θαη κάδαο m, κπνξεί λα νιηζζαίλεη ρσξίο ηξηβή πάλσ ζηα δύν πξνεγνύκελα ζύξκαηα. Τα ζύξκαηα βξίζθνληαη κέζα ζε νκνγελέο καγλεηηθό πεδίν έληαζεο Β, θάζεην ζην επίπεδν ησλ ζπξκάησλ. Αζθνύκε ζηε ξάβδν δύλακε ηέηνηα ώζηε λα θηλείηαη κε ζηαζεξή ηαρύηεηα π. Αλ δηπιαζηαζηεί ε έληαζε ηνπ πεδίνπ, γηα λα είλαη ε ηαρύηεηα θίλεζεο ηεο ξάβδνπ π =π/ (ζηαζεξήο ηηκήο), ε πνπ πξέπεη λα αζθώ ζα είλαη: i) ii) / iii) 4 iv) /4 (Μονάδερ 7).3 Αθήλνπκε έλα καγλήηε λα πέζεη θαηαθόξπθα κε ηνλ βόξεην πνιν πξνο ηα θάησ. Ο καγλήηεο πεξλάεη κέζα από νξηδόληην θπθιηθό αγσγό. Η επηηάρπλζε πνπ έρεη ν καγλήηεο ακέζσο κόιηο πεξάζεη νιόθιεξνο από ηνλ θπθιηθό αγσγό είλαη: i) g ii) κηθξόηεξε από g iii) κεγαιύηεξε από g (Μονάδερ 8) ΘΔΜΑ 3 ο Σσκαηίδην εθπέκπεηαη κε κεδεληθή ηαρύηεηα από ηελ πεγή Π θαη επηηαρύλεηαη από ειεθηξηθό πεδίν έληαζεο Δ = 10 N/C γηα ρξνληθό δηάζηεκα ms. Σηε ζπλέρεηα εηζέξρεηαη κε ηαρύηεηα π 1 ζε ρώξν πνπ ππάξρεη καγλεηηθό πεδίν έληαζεο 0, Τ. Γίλεηαη γηα ην ζσκαηίδην ν ιόγνο q/m = 10 7 C/kg. α. Υπνινγίζηε ηελ ηαρύηεηα π 1. Σελίδα από

3 β. Βξείηε ηελ απόζηαζε x αλάκεζα ζην ζεκείν εηζόδνπ ηνπ θνξηίνπ ζην καγλεηηθό πεδίν θαη ζην ζεκείν όπνπ ζα ζπγθξνπζηεί. γ. Δάλ ζέιακε ην ζσκαηίδην λα ζπλερίζεη λα θηλείηαη επζύγξακκα κε ζηαζεξή ηαρύηεηα όηαλ κπεί ζην καγλεηηθό πεδίν, ηί θαηεύζπλζεο θαη έληαζεο Δ ειεθηξηθό πεδίν ζα έπξεπε λα έρνπκε ζηνλ ίδην ρώξν κε ην καγλεηηθό πεδίν; (Μονάδερ ) ΘΔΜΑ 4 ο Μηα ζεξκηθή κεραλή απνξξνθά ζεξκόηεηα από ρώξν ζεξκνθξαζίαο 400Κ θαη απνβάιιεη ην πιεόλαζκα ηεο ζεξκόηεηαο ζε ρώξν ζεξκνθξαζίαο 300Κ. Η ζεξκηθή απηή κεραλή απνδίδεη κεραληθή ελέξγεηα 400Joule αλά θύθιν θαη απνβάιιεη ζεξκόηεηα ζηε δεμακελή ρακειήο ζεξκνθξαζίαο 1600Joule αλά θύθιν. Αλ ε ζπρλόηεηα ιεηηνπξγίαο ηεο κεραλήο είλαη f=0hz. α) Πνηνο είλαη ν ζπληειεζηήο απόδνζεο ηεο κεραλήο. β) Πνηα ε σθέιηκε ηζρύο ηεο κεραλήο θαη πνηα ε πξνζθεξόκελε αλά sec ζεξκόηεηα ζηε κεραλή. γ) Πόζε ζεξκόηεηα απνβάιιεη ζηελ ςπρξή δεμακελή ε κεραλή ζε κία ώξα. δ) Πνηα ε κέγηζηε δπλαηή απόδνζε πνπ ζα κπνξνύζε λα έρεη ε παξαπάλσ κεραλή. Με πνην ζεξκνδπλακηθό θύθιν κπνξεί λα πξαγκαηνπνηεζεί ε κέγηζηε δπλαηή απόδνζε ηεο κεραλήο; Να ζρεδηαζζεί ν θύθινο απηόο ζε δηάγξακκα P-V πνηνηηθά. (Μονάδερ ) Ο ΓΙΔΥΘΥΝΤΗΣ ΟΙ ΔΙΣΗΓΗΤΔΣ Βαπζάμηρ Βαζίλειορ Μαπκόγλος Αλέξανδπορ Μαθημαηικόρ Παπαδάκηρ Ιωάννηρ Φαπαμαπάρ Φπήζηορ ΑΚΟΛΟΥΘΔΙ ΦΥΛΛΟ ΑΠΑΝΤΗΣΔΩΝ Σελίδα 3 από

4 Φύλλο Απανηήζεων ΘΔΜΑ 1 ο 1.1 β) ηζόζεξκε εθηόλσζε 1. β) από ηελ πνζόηεηα θαη ηε ζεξκνθξαζία ηνπ. 1.3 γ) ηζόζεξκε ζπκπίεζε 1.4 γ) κέλεη ζηαζεξή 1. α-ζωζηό, β-λάθορ, γ-λάθορ, δ-ζωζηό, ε-λάθοο ΘΔΜΑ ο.1 Q W ΔU AB BA ABA 0 α. ΑΒ: oο Θ.Ν.: Q=W+ΓU άξα ΓU AB =30 J ΑΒA (θπθιηθή κεηαβνιή): ΓU=0 ή ΓU AB + ΓU BA =0 άξα ΓU BA =-30 J BA: oο Θ.Ν.: Q=W+ΓU άξα W BΑ = -1 J Σωζηό (iii) β. W νι = W AB + W BA =0+(-1)= J Σωζηό (iv).. ολ E 0 L B I l B. B l B l l B l B l B l Σωζηό (i).3 Σηνλ θπθιηθό αγσγό ζα δεκηνπξγεζεί ηέηνην ξεύκα ώζηε λα ζπγθξαηεζεί ν καγλήηεο, ζύκθσλα κε ηνλ θαλόλα ηνπ Lenz, νπόηε ζα αζθήζεη ζηνλ καγλήηε ειθηηθή δύλακε. Δπνκέλσο ζα πέθηεη κε επηηάρπλζε κηθξόηεξε ηνπ g πνπ αληηζηνηρεί ζηελ ειεύζεξε πηώζε. Δλαιιαθηηθά: Ακέζσο κόιηο πεξάζεη νιόθιεξνο από ηνλ θπθιηθό αγσγό, ή κόλε δύλακε πνπ δέρεηαη είλαη ε δύλακε ηεο βαξύηεηαο, ε νπνία ηνπ πξνζδίδεη επηηάρπλζε g. Σωζηό (ii) ή (i), απκεί να είναι ζωζηή η δικαιολόγηζη ηηρ απάνηηζηρ. Σελίδα 4 από

5 ΘΔΜΑ 3 ο α. ma ma E q a E q E q m E q 7 3 a t t εθαξκνγή: m/ s m β. Καη γ. κεντ. L. m m B q Bq m 410 x εθαξκνγή: x 0, m 7 B q 0, 10 Τν θνξηίν από ηελ πνιηθόηεηα ηεο πεγήο θαη κε δεδνκέλν όηη επηηαρύλεηαη πξνθύπηεη όηη είλαη ζεηηθό. Γηα λα ζπλερίζεη λα θηλείηαη επζύγξακκα πξέπεη λα δερηεί από ην ειεθηξηθό πεδίν κηα δύλακε πξνο ηα αξηζηεξά ώζηε λα κελ θάλεη πιένλ θπθιηθή θίλεζε. Η έληαζε ηνπ πεδίνπ πξέπεη λα είλαη νκόξξνπε ηεο δύλακεο αθνύ ην θνξηίν είλαη ζεηηθό, άπα ππορ ηα απιζηεπά. 4 ηλ. L. E q B q E B εθαπμογή: E 0, N / m ΘΔΜΑ 4 ο α. W=400 J, Q c =1600 J Q h =Qc+W= =.000 J W 400 e 0, ή 0% Q.000 β. h W P W t 1 ή 0 ΚW Q h P W t 1 γ. ή 100 ΚW N f t Q Q N Qc δ. e c f t Q c εθαπμογή: Tc , T h Με ηνλ θύθιν Carnot => Q , J Σελίδα από