Φυσική Γ Λυκείου Κατεύθυνσης. Προτεινόμενα Θέματα

Transcript

1 Φυσική Γ Λυκείου Κατεύθυνσης Προτεινόμενα Θέματα Θέμα ο Ένα σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση πλάτους Α. Η φάση της ταλάντωσης μεταβάλλεται με το χρόνο όπως δείχνει το παρακάτω σχήμα : φ(rad) 2π π 6 0,0 2 t(s) Η κινητική ενέργεια του σώματος μεγιστοποιείται κάθε : α. 2s β. 4s γ.6s δ. 2π s Θέμα 2 ο Το παρακάτω διάγραμμα παριστάνει την επιτάχυνση ενός σώματος που εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση σε συνάρτηση με το χρόνο. 2 a(m/s ) + α max - αma x 0 4 t(s) Το σώμα αποκτάει αποκτάει για πρώτη φορά ταχύτητα +υ max τη χρονική στιγμή : α. s β. 2s γ. s δ. 4s

2 Θέμα ο Ένας ταλαντωτής εκτελεί φθίνουσα ταλάντωση μικρής απόσβεσης με πλάτος που μειώνεται εκθετικά με το χρόνο σύμφωνα με τη σχέση -Λt Α =Α e, όπου Α ο το αρχικό πλάτος της ταλάντωσης και Λ θετική ο σταθερά.η αρχική ενέργεια του ταλαντωτή ισούται με Ε ο. Από τη χρονική στιγμή t = 0 έως τη χρονική στιγμή t που το πλάτος έχει μειωθεί κατά 25% σε σχέση με το αρχικό, η ενέργεια που έχει χάσει ο ταλαντωτής είναι ίση με : Εο α. 2 7Εο β. 6 5Εο γ. 6 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Θέμα 4 ο Όταν τα σώματα του διπλανού σχήματος, που είναι δεμένα στα ελατήρια, κάνουν ελεύθερες αμείωτες ταλαντώσεις, οι περίοδοι είναι Τ = s, Τ 2 = 2s, Τ = s αντίστοιχα. Θέτουμε τη σανίδα σε κατακόρυφη ταλάντωση με συχνότητα f = 0,5Ηz και με πλάτος Α = 2cm. Χαρακτηρίστε τις επόμενες προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες δικαιολογώντας τις απαντήσεις σας. α. Η περίοδος της ταλάντωσης του σώματος μάζας m είναι 2s. β. Το πλάτος ταλάντωσης του σώματος m είναι μικρότερο από το πλάτος της ταλάντωσης του σώματος μάζας m. γ. Το πλάτος ταλάντωσης του σώματος m 2 είναι μεγαλύτερο από το πλάτος της ταλάντωσης των άλλων δύο σωμάτων.

3 Θέμα 5 ο Ταλαντωτής εκτελεί ταυτόχρονα δύο απλές αρμονικές ταλαντώσεις x = f(t) και x 2 = f(t) με ίσες συχνότητες, οι οποίες εξελίσσονται στην ίδια διεύθυνση και γύρω από την ίδια θέση ισορροπίας. Η ενέργεια του ταλαντωτή όταν εκτελεί τη συνισταμένη ταλάντωση ισούται με Ε, ενώ η ενέργεια του όταν εκτελεί την καθεμιά από τις δύο συνιστώσες ταλαντώσεις ξεχωριστά ισούται με Ε και Ε 2 αντίστοιχα. Οι παραπάνω ενέργειες ικανοποιούν τη σχέση Ε = Ε + Ε 2, μόνο όταν η διαφορά φάσης μεταξύ των συνιστωσών ταλαντώσεων ισούται με : α. μηδέν β. 90 ο γ. 60 ο Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Θέμα 6 ο Στο διπλανό κύκλωμα δίνονται Ε = 24V, r = 0, R = 2Ω, L = 0mH και C = 4μF. Αρχικά ο διακόπτης δ είναι κλειστός και το κύκλωμα διαρρέεται από σταθερό ρεύμα.όταν ανοίξουμε το διακόπτη ο πυκνωτής φορτίζεται. α. Να εξηγήσετε γιατί o πυκνωτής είναι αρχικά αφόρτιστος. Ποιος οπλισμός του πυκνωτή φορτίζεται πρώτος θετικά ; β. Να υπολογίσετε τη μέγιστη ένταση που διαρρέει το πηνίο και το μέγιστο φορτίο του πυκνωτή. γ. Αν θεωρήσουμε σαν θετική τη φορά του ρεύματος, αυτή που απεικονίζεται στο σχήμα, να γράψετε τις χρονικές εξισώσεις του φορτίου στον πυκνωτή και της έντασης του ρεύματος στο πηνίο.

4 δ. Ποια είναι η ένταση του ρεύματος, και ποιος ο ρυθμός μεταβολής της έντασης του ρεύματος, όταν η ενέργεια στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου είναι για πρώτη φορά τριπλάσια της ενέργειας στο ηλεκτρικό πεδίο του πυκνωτή ; Θέμα 7 ο Σώμα Σ 2 μάζας m 2 = 4kg ισορροπεί στο πάνω άκρο κατακόρυφου ελατηρίου σταθεράς k = 400N/m, του οποίου το κάτω άκρο είναι σταθερά στερεωμένο στο δάπεδο.σώμα Σ μάζας m = 2kg αφήνεται να πέσει από ύψος h = 0,45 m πάνω από το Σ 2 και συγκρούεται ελαστικά με αυτό. α. Να υπολογίσετε το πλάτος Α της ταλάντωσης του σώματος Σ 2. β. Θεωρώντας ως θετική φορά, την προς τα πάνω, και t = 0 τη χρονική στιγμή που αρχίζει η ταλάντωση του Σ 2, να γράψετε την εξίσωση της απομάκρυνσης για την ταλάντωση του Σ 2 σώματος. γ. Μετά από πόσο χρόνο το σώμα Σ 2 θα ακινητοποιηθεί στιγμιαία ; δ. Ποια είναι η μέγιστη συσπείρωση ελατηρίου και ποια είναι η μέγιστη επιμήκυνσή του, κατά τη διάρκεια της ταλάντωσης του Σ 2 Θέμα 8 ο Ένα σώμα Σ μάζας m = kg είναι δεμένο άκρο οριζόντιου ελατηρίου σταθεράς Κ = 400Ν/m, του οποίου το άλλο άκρο είναι στερεωμένο ακλόνητα, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Το σύστημα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση πλάτους Α = 0,4m σε λείο οριζόντιο επίπεδο. Σ 2 Σ h

5 Από σημείο Κ που βρίσκεται στην κατακόρυφο που διέρχεται από τη θέση ισορροπίας Ο αφήνουμε να πέσει ελεύθερα σώμα Σ 2 μάζας m 2 = kg τη στιγμή ακριβώς που το σώμα Σ διέρχεται από τη θέση ισορροπίας του κινούμενο προς τα δεξιά. Τα δύο σώματα συγκρούονται πλαστικά τη στιγμή που το σώμα Σ επιστρέφοντας διέρχεται πάλι από τη θέση ισορροπίας του για πρώτη φορά. α. Να υπολογιστεί η ταχύτητα του σώματος Σ μόλις πριν την κρούση, καθώς και το ύψος h από το οποίο αφέθηκε ελεύθερο το σώμα Σ 2. β. Να γραφεί η εξίσωση της απομάκρυνσης του συσσωματώματος θεωρώντας ως χρονική στιγμή t = 0 τη στιγμή της κρούσης και θετική φορά τη φορά προς τα δεξιά. γ. Να υπολογιστεί το έργο της δύναμης του ελατηρίου κατά την κίνηση του συσσωματώματος από τη χρονική στιγμή t = π s, έως τη 0 χρονική στιγμή που μηδενίζεται η ταχύτητά του για πρώτη φορά. ίνεται : g = 0m/s 2 και π 2 0. Θέμα 9 ο Η φάση ενός γραμμικού αρμονικού κύματος μεταβάλλεται με την απόσταση x τη χρονική στιγμή t όπως φαίνεται στο διάγραμμα του σχήματος : φ(rad) π 2π π Μ Μ 2 Μ t 0 x(m) Ι. Τη χρονική στιγμή t το σημείο Μ 2 έχει : α. απομάκρυνση 0 και θετική ταχύτητα β. απομάκρυνση 0 και αρνητική ταχύτητα γ. απομάκρυνση +Α δ. απομάκρυνση Α

6 ΙΙ. Όταν το σημείο Μ εκτελέσει μια πλήρη ταλάντωση το σημείο Μ θα έχει ταχύτητα : + Umax α. 0 β. + U max γ. - U max δ. 2 ΙΙΙ. Όταν το σημείο Μ 2 βρίσκεται στη θέση +Α,το σημείο Μ θα βρίσκεται στη θέση : α. +Α β. 0 γ. -Α δ. Α + 2 Θέμα 0 ο Στη χορδή μιας κιθάρας δημιουργείται στάσιμο κύμα συχνότητας f. Το στάσιμο κύμα έχει τέσσερεις δεσμούς, δύο στα άκρα της χορδής και δύο μεταξύ αυτών. Στην ίδια χορδή, με άλλη διέγερση, δημιουργείται άλλο στάσιμο κύμα συχνότητας f 2, που έχει εννέα συνολικά δεσμούς, δύο στα άκρα της χορδής και 7 μεταξύ αυτών. Η συχνότητα f 2 είναι ίση με : 4 α. f 8 β. f 5 γ. f 6 δ. f Θέμα ο Μονοχρωματική ακτινοβολία διέρχεται διαδοχικά από δύο οπτικά μέσα Α και Β τα οποία έχουν δείκτες διάθλασης n A και n Β αντίστοιχα. Το πηλίκο της μέγιστης έντασης του ηλεκτρικού πεδίου προς τη μέγιστη ένταση του μαγνητικού πεδίου στο μέσο Α είναι δύο φορές μεγαλύτερο από το αντίστοιχο πηλίκο στο μέσο Β. λα Ι. Το πηλίκο των μηκών κύματος της ακτινοβολίας λ α. 2 β. 4 γ. 8 Β είναι ίσο με :

7 ΙΙ. Αν η μονοχρωματική ακτινοβολία προσπίπτει στη διαχωριστική επιφάνεια των δύο μέσων με γωνία 60 ο, διαδιδόμενη από το μέσο Β προς το μέσο Α, τότε : α. θα διαθλαστεί με γωνία 0 ο β. Θα διαθλαστεί με γωνία 90 ο γ. Θα υποστεί ολική ανάκλαση Θέμα 2 ο Το διπλανό σχήμα παριστάνει για τη χρονική στιγμή y(m) t 0,5 = 2s το στιγμιότυπο ενός αρμονικού κύματος που διαδίδεται κατά μήκος γραμμικού ελαστικού μέσου Μ το οποίο ταυτίζεται με τον ημιάξονα Οχ.Η πηγή του κύματος βρίσκεται στο αριστερό άκρο του -0,5 ελαστικού μέσου Ο (x = 0) και έχει εξίσωση : y = Αημωt. α. Να γράψετε την εξίσωση του αρμονικού κύματος. β. Να βρείτε την ταχύτητα ταλάντωσης του υλικού σημείου Μ που φαίνεται στο στιγμιότυπο τη χρονική στιγμή t. γ. Να σχεδιάσετε σε βαθμολογημένους άξονες τη γραφική παράσταση της απομάκρυνσης ενός υλικού σημείου Ζ από τη θέση ισορροπίας του σε συνάρτηση με το χρόνο, αν αυτό εμφανίζει με το υλικό σημείο Ο (x = 0) διαφορά φάσης 4π rad. δ. Να βρείτε την απομάκρυνση από τη θέση ισορροπίας του άκρου Ο (x = 0) του ελαστικού μέσου τη χρονική στιγμή που ξεκινά να ταλαντώνεται το υλικό σημείο ( x = + 0,9m ). Για τη χρονική στιγμή αυτή να σχεδιάσετε το στιγμιότυπο του κύματος. 0,8 x(m) Επιμέλεια Συγγραφή : Μαντζαρίδης Κωνσταντίνος - Φυσικός