Σχολικό έτος Πελόπιο, 30 Μαΐου 2013

Transcript

1 Σχολικό έτος 0-03 Πελόπιο, 30 Μαΐου 03 ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΡIΟΔΟΥ ΜΑΪΟΥ-ΙΟΥΝΙΟΥ 03 ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ:ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤ. ΚΑΙ ΤΕΧ. ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΙΣΗΓΗΤΕΣ: ΖΑΦΕΙΡΟΠΟΥΛΟΥ Ε., ΧΙΩΤΕΛΗΣ Ι. ΘΕΜΑ. Να σημειώσετε στο φύλλο απαντήσεων τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω προτάσεις και δίπλα σε αυτόν το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.. Μια πρότυπη θερμική μηχανή περιγράφεται από το διάγραμμα του διπλανού σχήματος. Τι είδους μεταβολές απαρτίζουν την κυκλική μεταβολή ΑΒΓΔ; α. Δύο ισοβαρείς και δύο ισόθερμες μεταβολές. β. Δύο ισοβαρείς και δύο ισόχωρες μεταβολές. γ. Δύο ισόχωρες και δύο ισόθερμες μεταβολές. δ. Δύο ισόθερμες και δύο αδιαβατικές μεταβολές.. Πάνω από έναν εργαστηριακό λύχνο θερμαίνουμε ένα στεγανό δοχείο που περιέχει ποσότητα αερίου. Η εσωτερική ενέργεια του αερίου: α. Μειώνεται. β. Αυξάνεται. γ. Δεν επηρεάζεται από τη μεταβολή της θερμοκρασίας. δ. Χρειάζονται και άλλα στοιχεία για να απαντήσουμε. 3. Μια θερμική μηχανή:

2 α. Έχει συνήθως απόδοση 70 με 80%. β. Έχει απόδοση 00% αν καταφέρουμε να εξαλείψουμε πλήρως τις τριβές. γ. Έχει συντελεστή απόδοσης που ισούται με το πηλίκο της ωφέλιμης ενέργειας που μας δίνει η μηχανή προς το ποσό θερμότητας που αποβάλλεται από τη μηχανή κατά τη λειτουργία της. δ. Λειτουργεί πάντα ανάμεσα σε δύο θερμοκρασίες. 4. Στον επιταχυντή του CEN οι επιστήμονες πραγματοποιούν δοκιμαστικές μετρήσεις για βαθμονόμηση των οργάνων. Για το σκοπό αυτό εκτοξεύουν ένα ηλεκτρόνιο με ταχύτητα u 0 παράλληλα στις δυναμικές γραμμές ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου, στην κατεύθυνση των δυναμικών γραμμών. Η κίνηση που θα κάνει είναι: α. Ευθύγραμμη ομαλά επιβραδυνόμενη. β. Ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη. γ. Ευθύγραμμη ομαλή. δ. Ομαλή κυκλική κίνηση. 5. Ανταγωνιστές των επιστημόνων στο ελβετικό CEN είναι οι επιστήμονες του Fermi Lab στις ΗΠΑ. Στον αγώνα ταχύτητας για την πρωτιά στην ανακάλυψη των μυστικών του σύμπαντος, πραγματοποιούν τις δικές τους μετρήσεις. Χρειάζονται κάποιες γνώσεις σχετικά με τη δύναμη που ασκεί το μαγνητικό πεδίο σε κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο. Μπορείτε να τους βοηθήσετε; α. Η δύναμη έχει τη διεύθυνση της ταχύτητας. β. Η δύναμη έχει διεύθυνση κάθετη στο επίπεδο που ορίζεται από το διάνυσμα της έντασης του μαγνητικού πεδίου Β και το διάνυσμα της ταχύτητα u. γ. Η δύναμη έχει διεύθυνση που σχηματίζει με τις δυναμικές γραμμές γωνία φ με δ. Η δύναμη έχει την κατεύθυνση των δυναμικών γραμμών αν πρόκειται για θετικό φορτίο και αντίθετη αν πρόκειται για αρνητικό.

3 ΘΕΜΑ Α. Δύο ηλεκτρόνια κινούνται κυκλικά, στο ίδιο μαγνητικό πεδίο, με ταχύτητες u και u για τις οποίες ισχύει u >u. Για τις ακτίνες περιστροφής τους ισχύει: α. = β. > γ. <. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. ΜΟΝΑΔΕΣ 7 ΜΟΝΑΔΕΣ Γ. Πόσα μπαλόνια όγκου L μπορούμε να φουσκώσουμε με το ήλιο που περιέχεται σε φιάλη όγκου 4 L; Το ήλιο στη φιάλη βρίσκεται υπό πίεση 00 atm, ενώ στα μπαλόνια υπό πίεση,5 atm. Υποθέστε ότι η φιάλη και τα μπαλόνια βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία. α. 00. β γ δ Δ. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. ΜΟΝΑΔΕΣ 8 ΜΟΝΑΔΕΣ 3 ΘΕΜΑ 3 Δύο μικρές φορτισμένες σφαίρες που έχουν ίσα φορτία q=3x0-9 C και μάζες m=3x0-7 Kg και 3m αντίστοιχα, είναι ενωμένες με λεπτό νήμα και ισορροπούν σε λείο οριζόντιο δάπεδο σε απόσταση l=3 cm μεταξύ τους. Κάποια στιγμή το νήμα σπάει και οι σφαίρες αρχίζουν να κινούνται λόγω των απωστικών δυνάμεων που αναπτύσσονται μεταξύ τους. Να υπολογιστεί η ταχύτητα που θα έχει κάθε σφαίρα τη στιγμή που η απόσταση ανάμεσά τους θα έχει γίνει 3l. Δίνεται η σταθερά K C =9x0 9 Nm /C. 3

4 ΘΕΜΑ 4 Ένα ιδανικό αέριο εκτελεί την κυκλική μεταβολή ΑΒΓΔΑ με τα ακόλουθα στάδια:. ΑΒ: Ισόθερμη εκτόνωση.. ΒΓ: Ισόχωρη ψύξη. 3. ΓΔ: Ισοβαρή ψύξη. 4. ΔΑ: Ισόχωρη θέρμανση. Με τη βοήθεια κατάλληλων μετρητικών οργάνων μετρήσαμε τις τιμές πίεσης, όγκου και θερμοκρασίας στην κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας Α: p =6 atm, =,4 l, =546 K. Επίσης γνωρίζουμε ότι =3 και Γ =73 Κ. α. Να υπολογίσετε όλες τις θερμοδυναμικές μεταβλητές στις καταστάσεις Β, Γ, Δ και να απεικονίσετε την κυκλική μεταβολή σε διάγραμμα p-, p- και - (ποιοτικά και ποσοτικά). ΜΟΝΑΔΕΣ 5 β. Να υπολογίσετε το έργο που παράγεται από το αέριο κατά την κυκλική μεταβολή ΑΒΓΔΑ. ΜΟΝΑΔΕΣ 0 Δίνονται ln3=, και L atm=0 J. ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ O ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ ΟΙ ΕΙΣΗΓΗΤΕΣ Μπίρμπας Γεώργιος Ζαφειροπούλου Ε. Χιωτέλης Ι. Χημικός Φυσικός Φυσικός 4

5 ΘΕΜΑ. γ. β 3. δ 4. α 5. β ΘΕΜΑ Α Β Γ β u u ά ΣΥΝΟΠΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ή δ u u mu q mu q. Με διαίρεση κατά μέλη έχουμε: 5

6 ΘΕΜΑ 3 Η ορμή του συστήματος των δύο σφαιρών διατηρείται: ρ ΑΡΧ =ρ ΜΕΤΑ επομένως: 0=mu -3mu άρα υ =3υ () Η μηχανική ενέργεια των δύο σφαιρών διατηρείται: Κ ΑΡΧ. +U ΑΡΧ.=K ME +U ME ή Από τη () λόγω της () έχουμε: ή ή ή () Και ΘΕΜΑ 4 Δεδομένα Ζητούμενα =6 atm p- =,4 l p- =546 K - =3 ΑΒΓΔΑ =; Γ =73 Κ ln3=, latm=0 J ΘΕΡΜΟ- ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΣΤΑΘΕΡΕΣ Α Β Γ Δ (atm) 6 6

7 7 (l),4 67, 67,,4 (K) α. atm 67,,4 6 atm 9

8 8 β. J atm l n 0407,04 03,04 ) ( 3 ln ) ( ln