ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 (ΚΥΜΑΤΑ) ΚΥΡΙΑΚΗ 27 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2013 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ 5

Transcript

1 ΑΡΧΗ 1 ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 (ΚΥΜΑΤΑ) ΚΥΡΙΑΚΗ 27 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2013 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ 5 ΘΕΜΑ Α Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό καθεµιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. ύο όµοιες πηγές κυµάτων Α και Β στην επιφάνεια µιας ήρεµης λίµνης βρίσκονται σε φάση και παράγουν αρµονικά κύµατα. Η κάθε µια παράγει κύµα (πρακτικά) αµείωτου πλάτους 10 cm και µήκους κύµατος 2 m. Ένα σηµείο Γ στην επιφάνεια της λίµνης απέχει από την πηγή Α απόσταση 6 m και από την πηγή Β απόσταση 2 m. Το πλάτος της ταλάντωσης του σηµείου Γ είναι: α. 0 cm β. 10 cm γ. 20 cm δ. 40 cm 2. Mία ακτίνα µονοχρωµατικού φωτός προσπίπτει στην επίπεδη διαχωριστική επιφάνεια δυο οπτικών µέσων. Όταν η διαθλώµενη ακτίνα κινείται παράλληλα προς την διαχωριστική επιφάνεια, τότε η γωνία πρόσπτωσης ονοµάζεται: α. µέγιστη γωνία β. ελάχιστη γωνία γ. µηδενική γωνία δ. κρίσιµη γωνία 3. Τα ηλεκτροµαγνητικά κύµατα: α. είναι διαµήκη. β. υπακούουν στην αρχή της επαλληλίας. γ. διαδίδονται σε όλα τα µέσα µε την ίδια ταχύτητα. δ. δηµιουργούνται από σταθερό µαγνητικό και ηλεκτρικό πεδίο. 4. Τα φαινόµενα της ανάκλασης και διάθλασης α. περιορίζονται µόνο στα ηλεκτροµαγνητικά κύµατα που ανιχνεύει ο ανθρώπινος οφθαλµός. β. δεν αφορούν την υπέρυθρη και υπεριώδη ακτινοβολία. γ. περιορίζονται µόνο στα ραδιοκύµατα. δ. είναι κοινά σε όλα τα είδη των κυµάτων, ηλεκτροµαγνητικά και µηχανικά. ΤΕΛΟΣ 1 ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ

2 ΑΡΧΗ 2 ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ 5. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα κάθε πρότασης και δίπλα σε κάθε γράµµα τη λέξη Σωστό, για τη σωστή πρόταση, και τη λέξη Λάθος, για τη λανθασµένη. α. Η ταχύτητα διάδοσης ενός µηχανικού κύµατος εξαρτάται µόνο από το µέσο διάδοσης. β. Η φάση της ταλάντωσης των µορίων ενός µέσου, όπου διαδίδεται ένα κύµα αυξάνεται µε την απόσταση από την πηγή του κύµατος. γ. Σε ένα στάσιµο κύµα δύο σηµεία σε ίσες αποστάσεις εκατέρωθεν του ίδιου δεσµού έχουν το ίδιο πλάτος ταλάντωσης. δ. Ο δείκτης διάθλασης ενός οπτικού υλικού είναι πάντα µικρότερος της µονάδας. ε. Το φαινόµενο της ολικής ανάκλασης συµβαίνει µόνο όταν το φως µεταβαίνει από µέσο (α) σε µέσο (b) για τα οποία ισχύει n α > n b. ΘΕΜΑ Β 1. ίνονται τα πιο κάτω ζεύγη εξισώσεων όπου Ε η ένταση ηλεκτρικού πεδίου και Β η ένταση µαγνητικού πεδίου: α. Ε = 75ηµ2π( t x) (S.I.) Β = ηµ2π( t x) (S.I.) β. Ε = 300ηµ2π( t x) (S.I.) Β = ηµ2π( t x) (S.I.) γ. Ε = 150ηµ2π( t x) (S.I.) Β = ηµ2π( t x) (S.I.) Πoιό από τα παραπάνω ζεύγη περιγράφει ηλεκτροµαγνητικό κύµα που διαδίδεται στο κενό; Μονάδες 1 Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. ίνεται η ταχύτητα του φωτός στο κενό c = m/s. 2. Ένα γραµµικό αρµονικό κύµα διαδίδεται προς την θετική φορά του άξονα x Ox. Η αρχή του άξονα O(x = 0) αρχίζει να ταλαντώνεται τη χρονική στιγµή t = 0 µε εξίσωση αποµάκρυνσης y = 0,5ηµωt (S.I.). Η φάση της ταλάντωσης των σηµείων του µέσου σε συνάρτηση µε την απόσταση x τη χρονική ΤΕΛΟΣ 2 ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ t = 2 s 0 2 x(m)

3 ΑΡΧΗ 3 ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ στιγµή t = 2 s φαίνεται στο διπλανό σχήµα. Α. H ταχύτητα διάδοσης του κύµατος είναι: α. υ = 1 m/s β. υ = 2 m/s γ. υ = 5 m/s Να επιλέξετε το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Μονάδες 3 Β. H εξίσωση του κύµατος είναι: α. y = 0,5ηµπ(2t 4x) (S.I) β. y = 0,5ηµ2π(2t 4x) (S.I) γ. y = 0,5ηµ4π(t x) (S.I) Να επιλέξετε το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή εξίσωση. 3. Σε γραµµικό ελαστικό µέσο έχει δηµιουργηθεί στάσιµο κύµα µε εξίσωση y= 0,4συνπxηµ10πt (S.I.) Α. Το σηµείο Β(x Β = 2,5 m) έχει πλάτος ταλάντωσης: α. A B = 0 β. A B = 0,2 m γ. A B = 0,4 m Να επιλέξετε το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή εξίσωση. Β. Μεταξύ των σηµείων Ο(x = 0) και Β(x Β = 2,5 m), το πλήθος των σηµείων µε µέγιστη ταχύτητα ταλάντωσης υ max = 2π m/s είναι: α. Ν = 5 β. Ν = 4 γ. Ν = 3 Να επιλέξετε το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. ΘΕΜΑ Γ Γραµµικό ελαστικό µέσο εκτείνεται κατά µήκος του οριζόντιου άξονα x Οx. Αρµονικό κύµα διαδίδεται προς την θετική φορά του άξονα και εξ αιτίας του η αρχή Ο(x = 0) του άξονα εκτελεί κατακόρυφη αρµονική ταλάντωση µε εξίσω- ΤΕΛΟΣ 3 ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ

4 ΑΡΧΗ 4 ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ση y = Aηµωt. Στο παρακάτω σχήµα φαίνεται η γραφική παράσταση της αποµάκρυνσης της ταλάντωσης ενός σηµείου Β(x B = 20 m). α. Να υπολογίσετε την ταχύτητα διάδοσης υ και το µήκος κύµατος λ. β. Να γράψετε την εξίσωση του κύµατος. γ. Για το σηµείο Β να γράψετε τις εξισώσεις της αποµάκρυνσης y B = f(t), της ταχύτητας υ B = f(t) και της επιτάχυνσης α B = f(t). Μονάδες 9 δ. Να κάνετε την γραφική παράσταση της φάσης του σηµείου Β σε συνάρτηση µε τον χρόνο. Μονάδες 3 ε. Να σχεδιάσετε το στιγµιότυπο του κύµατος τη χρονική στιγµή t = 2 s. Πόσα σηµεία του µέσου βρίσκονται σε απόσταση 10 cm από την θέση ισορροπίας τους την ίδια χρονική στιγµή; ΘΕΜΑ Στα σηµεία Α και Β της επιφάνειας υγρού µε ΑΒ = d = 10 m βρίσκονται δύο σύγχρονες πηγές κυµάτων Π 1 και Π 2 αντίστοιχα, που αρχίζουν να ταλαντώνονται τη χρονική στιγµή t = 0 µε εξίσωση y = Aηµωt. Τα κύµατα που παράγουν θεωρούνται αρµονικά και διαδίδονται στην επιφάνεια του υγρού µε ταχύτητα υ = 8 m/s χωρίς µείωση του πλάτους τους µε τη απόσταση. y 2A A 0 -A -2A 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 t(s) ΤΕΛΟΣ 4 ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ

5 ΑΡΧΗ 5 ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Ένα µικρό κοµµάτι φελλού µάζας m = 2 g βρίσκεται σε σηµείο Γ της επιφάνειας δεξιά της µεσοκάθετης του ευθύγραµµου τµήµατος ΑΒ (ΓΑ>ΓΒ). Στην παραπάνω γραφική παράσταση περιγράφεται η αποµάκρυνση της ταλάντωσης του φελλού σε συνάρτηση µε τον χρόνο. Η ενέργεια της ταλάντωσης του φελλού όταν αρχίσει η συµβολή των κυµάτων σ αυτόν είναι Ε = 25,6 mj. Να υπολογίσετε: α. Τη συχνότητα f και το µήκος κύµατος λ των κυµάτων. β. Το πλάτος Α της ταλάντωσης των δύο πηγών. γ. Τις αποστάσεις ΓΑ και ΓΒ του σηµείου Γ από τις δύο πηγές. Σε ποιά υπερβολή ενίσχυσης βρίσκεται το σηµείο Γ; Μονάδες 6 δ. Το πλήθος των ακίνητων σηµείων (σηµείων απόσβεσης) πάνω στο ευθύγραµµο τµήµα ΑΓ. Μονάδες 6 ε. Αρχίζουµε να αυξάνουµε ταυτόχρονα τη συχνότητα των δύο πηγών έτσι ώστε σε κάθε χρονική στιγµή αυτές να είναι ίσες. Να βρείτε την πρώτη τιµή της συχνότητας f για την οποία ο φελλός θα παραµένει συνεχώς ακίνητος. ίνεται: π 2 10 ΙΑΡΚΕΙΑ ΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ 3 ΩΡΕΣ ΕΥΧΕΣ ΓΙΑ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΑΒΡΑΜΙ ΗΣ ΘΟ ΩΡΟΣ ΦΥΣΙΚΟΣ-ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΣ ΤΕΛΟΣ 5 ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ