ΛΥΚΕΙΟ ΑΓΙΑΣ ΦΥΛΑΞΕΩΣ- ΛΕΜΕΣΟΣ Σχολική Χρονιά: ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ MAIOY - ΙΟΥΝΙΟΥ. Ονοματεπώνυμο:.. Τμήμα:

Transcript

1 ΛΥΚΕΙΟ ΑΓΙΑΣ ΦΥΛΑΞΕΩΣ- ΛΕΜΕΣΟΣ Σχολική Χρονιά: ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ MAIOY - ΙΟΥΝΙΟΥ Μάθημα: ΦΥΣΙΚΗ Τάξη: Α Ενιαίου Λυκείου Ημερομηνία:17/05/01 Χρόνος: ΩΡΕΣ Ονοματεπώνυμο:.. Τμήμα: Οδηγίες: 1. Επιτρέπεται η χρήση μόνο μη προγραμματιζόμενης υπολογιστικής μηχανής.. Το εξεταστικό δοκίμιο αποτελείται από 13 σελίδες. 3. Δεν επιτρέπεται η χρήση διορθωτικού υγρού. 4. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μολύβι μόνο στις γραφικές παραστάσεις. 5. Δίνεται το πιο κάτω τυπολόγιο: ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ 1 Κινηματική Υλικού Σημείου σε μια διάσταση 1.1 Εξισώσεις κίνησης Νόμοι του Νεύτωνα για την κίνηση.1 Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα 1 x x0 u0t at u u0 at F ma. Βάρος B mg.3 Νόμος του Hooke F K x 3 Έργο, Ισχύς και Ενέργεια 3.1 Έργο δύναμης W Fx 1 3. Κινητική ενέργεια Ek m 3.3 Ελαστική Δυναμική Ενέργεια 1 E Kx 3.5 Δυναμική Ενέργεια Βαρύτητας E k mgh 3.6 Αρχή διατήρησης μηχανικής ενέργειας 1 m mgh ό 4 Σταθερές 4.1 Επιτάχυνση της βαρύτητας κοντά στην επιφάνεια g0 10m / s της Γης ή g0 9.81m / s 1

2 Μέρος Α : Το μέρος Α περιλαμβάνει 6 προβλήματα. Να απαντήσετε και στα 6. Κάθε ορθή απάντηση βαθμολογείται με πέντε (5) μονάδες. 1. Ένας επιβάτης τραίνου έχει μπροστά του ένα τραπεζάκι πάνω στο οποίο υπάρχει ένα ποτήρι με τσάι. Το τραίνο ξεκινά από το σταθμό με σταθερή επιτάχυνση και μετά κινείται με σταθερή ταχύτητα σε ευθύγραμμη τροχιά. Ποιο από τα παραπάνω διαγράμματα, στα οποία φαίνεται το τσάι μέσα στο ποτήρι κατά τη διάρκεια της κίνησης του τραίνου, αντιστοιχεί: (α) στην ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση του τραίνου. (μον..5) (β) στην ευθύγραμμη ομαλή κίνηση του τραίνου (μον..5). Ένας ποδηλάτης κινείται ευθύγραμμα, ξεκίνησε την κίνησή του από τη θέση Α τη χρονική στιγμή to = 0s και πέρασε διαδοχικά από τα σημεία Β, Γ και Δ, όπως φαίνεται στο πιο κάτω σχήμα. Δ Τέλος Αρχή Α Β Γ x (m) (α) Να υπολογίσετε το συνολικό διάστημα που διάνυσε ο ποδηλάτης. (μον..5) (β) Να υπολογίσετε τη μετατόπιση (μέτρο διεύθυνση και φορά) του ποδηλάτη για την πιο πάνω διαδρομή. (μον..5)

3 3. Σας δίνονται δύο χαρτοταινίες που πήραν μαθητές κατά τη διάρκεια πειραμάτων στο εργαστήριο της Φυσικής με ηλεκτρικό χρονομέτρη (ticker-timer). Ο χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών (συνεχόμενων) κουκκίδων είναι 1 50 s Σχήμα. I Σχήμα. II (α) Ποια χαρτοταινία αντιστοιχεί στη μεγαλύτερη ταχύτητα και γιατί; (μον. )... (β) Πόσος χρόνος χρειάστηκε για να αποτυπωθεί η ταινία στο Σχήμα. II; (μον. ). (γ) Να υπολογίσετε τη μέση αριθμητική ταχύτητα της ταινίας στο Σχήμα. II. (μον. 1) 4. (α) Ένα φορτηγό αυτοκίνητο, μάζας 000 Kg, αρχικά κινείται από την Πάφο προς τη Λεμεσό με μέση ταχύτητα 0 ms -1. Το φορτηγό κατά την επιστροφή του προς την Πάφο μεταφέρει εμπορεύματα. Η συνολική του μάζα κατά την επιστροφή του στην Πάφο είναι 4000 Kg και κινείται με ταχύτητα 10 ms -1. Πότε το φορτηγό θα έχει μεγαλύτερη κινητική ενέργεια, όταν ταξιδεύει προς Λεμεσό ή όταν επιστρέφει προς την Πάφο. Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. (μον. )... (β) Να συμπληρώσετε δίπλα από κάθε περίπτωση αν υπάρχει μόνο κινητική, μόνο δυναμική ή και οι δύο ενέργειες μαζί. Να θεωρήσετε σαν επίπεδο αναφοράς το έδαφος. (i) Σε ένα αεροπλάνο που κινείται σε σταθερό ύψος.. (ii) Σε μια μπάλα που κυλά σε οριζόντιο έδαφος (iii) Σε μια γλάστρα στο μπαλκόνι του πρώτου ορόφου πολυκατοικίας. (μον. 3) 3

4 5. Ένα φορτηγό αυτοκίνητο και ένα mini cooper, πολύ μικρότερης μάζας από το φορτηγό, συγκρούονται μετωπικά. (α) Να συγκρίνετε τα μέτρα των δυνάμεων που δέχονται το ένα όχημα από το άλλο κατά τη στιγμή της σύγκρουσής τους, κάνοντας αναφορά στο σχετικό νόμο του Νεύτωνα που αντιστοιχεί στην περίπτωση αυτή. (μον. 3) (β) Αν τα δύο οχήματα έχουν το ίδιο μέτρο ταχύτητας, ποιο θα έχει τη μεγαλύτερη κινητική ενέργεια; Να εξηγήσετε την απάντησή σας (μον. ) 6. Mια μπάλα ρίχνεται κατακόρυφα προς τα πάνω από μια μαθήτρια, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. (α) Να σχεδιάσετε τη δύναμη ή τις δυνάμεις που ασκούνται στην μπάλα καθώς κινείται προς τα πάνω. (Η μπάλα δεν ακουμπά στο χέρι της μαθήτριας και ο αέρας δεν επιδρά στην κίνηση της μπάλας). (μον. ) (β) Να σχεδιάσετε ποιοτικά (χωρίς αριθμητικές τιμές) τη γραφική παράσταση της ταχύτητας σε σχέση με το χρόνο, υ = f(t), από τη στιγμή που η μπάλα φεύγει από το χέρι της μαθήτριας μέχρι να κτυπήσει στο έδαφος. (μον. 3) 4

5 Μέρος Β : Το μέρος Β περιλαμβάνει 6 προβλήματα. Να απαντήσετε μόνο στα 4. Κάθε ορθή απάντηση βαθμολογείται με δέκα (10) μονάδες. 7. Κατά την πειραματική μελέτη του Νόμου του Hooke, μια ομάδα μαθητών αναρτούσε βαρίδια σ ένα ελατήριο και μετρούσε την επιμήκυνσή του. Οι μετρήσεις των μαθητών φαίνονται στον πιο κάτω πίνακα, όπου Β το βάρος και Δχ η επιμήκυνση. Β ( N ) Δx ( m ) 0,10 0,0 0,30 0,40 0,50 Δx (α) Να χαράξετε σε βαθμολογημένους άξονες τη γραφική παράσταση της επιμήκυνσης σε σχέση με το βάρος Δx = f (Β). (μον. 5) F Με τη βοήθεια της γραφικής παράστασης, (β) να βρείτε το βάρος ενός σώματος το οποίο προκαλεί επιμήκυνση 0.15 m, όταν τοποθετηθεί στο ελατήριο της πειραματικής διάταξης. (μον. ) (γ) να υπολογίσετε τη σταθερά (Κ) του ελατηρίου. (μον. 3) 5

6 8. Ομάδα μαθητών, χρησιμοποίησε τη διάταξη που φαίνεται στο Σχήμα για να μελετήσει την κίνηση του αμαξιού. Στο πρόγραμμα Data studio, έγιναν οι κατάλληλες ρυθμίσεις, έτσι ώστε στην οθόνη του υπολογιστή να εμφανιστεί η γραφική παράσταση ταχύτητας χρόνου. Το αμαξάκι αφέθηκε να κινηθεί από τη θέση Β προς την θέση Α. Το πρόγραμμα μάς έδωσε τη γραφική παράσταση που ακολουθεί. (α) Να χαρακτηρίσετε το είδος της κίνησης του αμαξιού...(μον. 1) (β) Να βρείτε την ταχύτητα του αμαξιού τη χρονική στιγμή t = 1.s.....(μον. ) (γ) Να υπολογίσετε την επιτάχυνση του αμαξιού στο χρονικό διάστημα Δt = 0.8s - 1.4s. (μον. ) (δ) Να υπολογίσετε τη μετατόπιση του αμαξιού στο χρονικό διάστημα Δt = 1.s - 1.4s. (μον. ) (ε) Να σχεδιάσετε σε βαθμολογημένους άξονες (στο τετραγωνισμένο χαρτί που ακολουθεί) τη γραφική παράσταση α = f(t), που αντιστοιχεί στην κίνηση για το χρονικό διάστημα Δt = 0.8s - 1.4s. (μον. 3) 6

7 9. (α) Να γράψετε τι ονομάζουμε συνισταμένη δύο ή περισσοτέρων ομοεπίπεδων δυνάμεων. (μον. ). (β) Στο σημείο Ο του πιο κάτω σχήματος ασκούνται οι ομοεπίπεδες δυνάμεις F 1, F, F 3 και F 4. Να υπολογίσετε το μέτρο της συνισταμένης των F 3 =8Ν δυνάμεων. Δίνονται: ημφ = 0,6 συνφ = 0,8 (μον. 8) φ F 4 =4Ν Ο F 1 =16Ν F =10Ν 7

8 10. Ένα τρένο κινείται σε ευθύγραμμη σιδηροτροχιά. Δίνεται η γραφική παράσταση ταχύτητας χρόνου, υ = f(t), για τα πρώτα 0 s της κίνησής του. Να απαντήσετε στις ερωτήσεις που ακολουθούν. (α) Να χαρακτηρίσετε τα είδη της κίνησης του τρένου για τα πρώτα 0 s. (μον. ) (β) Να υπολογίσετε την επιτάχυνση του τρένου στις χρονικές στιγμές t = 6s και t = 13s; (μον. ) (γ) Να υπολογίσετε τη μετατόπιση του τρένου για το χρονικό διάστημα 0-8s και για το χρονικό διάστημα 8-0 s. (μον. ) (ε) Να σχεδιάσετε σε βαθμολογημένους άξονες, τη γραφική παράσταση της θέσης σε συνάρτηση με το χρόνο, χ = f(t), για τα 0 s της κίνησης του τρένου. (μον. 4) 8

9 11. Στο σώμα Σ ασκούνται οι δυνάμεις που φαίνονται στο πιο κάτω σχήμα και το σώμα μετατοπίζεται κατά 10 m προς τα δεξιά. Δίνονται: ημ(37 0 ) = 0,6 και συν(37 0 ) = 0,8. F =5Ν Ν=10Ν Σ 37 0 F 1 =0Ν Β=Ν Δx=10m (α) Να ορίσετε το έργο σταθερής δύναμης; (μον. ) (β) Να υπολογίσετε το έργο κάθε δύναμης που ασκείται στο σώμα Σ. (μον. 3) (γ) Να υπολογίσετε το συνολικό έργο των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα Σ. (μον. ) (δ) Να χαρακτηρίσετε το έργο κάθε δύναμης (παραγόμενο, καταναλισκόμενο, μηδενικό). (μον. 3) 1. (α) Το σχήμα παρουσιάζει έναν αθλητή μάζας 65 kg να εκτελεί άλμα επί κοντώ. Το κέντρο μάζας του αθλητή ανυψώνεται περίπου 4. m κατά τη διάρκεια της προσπάθειάς του. (i) Να υπολογίσετε την αλλαγή στη βαρυτική δυναμική ενέργεια του αθλητή μεταξύ του σημείου της απογείωσης και του υψηλότερου σημείου. (μον. 3) (ii) Να υπολογίσετε, το μέτρο της μέγιστης ταχύτητας που επιτυγχάνει ο αθλητής κατά την άνοδό του. (μον. ) 9

10 (β) Τρία κάδρα ίσου βάρους είναι κρεμασμένα όπως φαίνεται στα παρακάτω σχήματα. (i) Να σχεδιάσετε, σε ελεύθερο διάγραμμα δυνάμεων, τις δυνάμεις που ασκούνται στο κάδρο β. (μον. 3) (ii) Σε ποια περίπτωση το σύρμα έχει τη μικρότερη πιθανότητα να σπάσει; (μον. ) 10

11 Μέρος Γ : Το μέρος Γ περιλαμβάνει 3 προβλήματα. Να απαντήσετε μόνο στα. Κάθε ορθή απάντηση βαθμολογείται με δεκαπέντε (15) μονάδες. 13. (α)να διατυπώσετε το Θεώρημα Διατήρησης της Μηχανικής Ενέργειας. (μον. 3) (β) Σώμα μάζας m = kg, ρίχνεται κατακόρυφα προς τα πάνω με ταχύτητα μέτρου U o = 10 m/s από κτίριο ύψους H = 15 m. Κατά την κίνηση του σώματος θεωρούμε ότι η αντίσταση του αέρα είναι αμελητέα. Να υπολογίσετε: (ι) Τη μηχανική του ενέργεια στο ύψος H, λαμβάνοντας ως επίπεδο μηδενικής βαρυτικής δυναμικής ενέργειας, το έδαφος. (μον. ) (ιι) Το μέγιστο ύψος hmax από το έδαφος, στο οποίο φτάνει το σώμα. (μον. ) (ιιι) Την ταχύτητα με την οποία το σώμα κτυπά στο έδαφος. (μον. ) (ιv) Την κινητική ενέργεια του σώματος σε ύψος h = 10 m πάνω από το έδαφος. (μον. 3) (v) Kατά την επαφή του με το έδαφος, το σώμα χάνει το 0% της μηχανικής του ενέργειας. Να βρείτε το νέο μέγιστο ύψος από το έδαφος, που θα φτάσει το σώμα. (μον. 3)... 11

12 14. Ένα αυτοκίνητο (μαζί με τον οδηγό του) βρίσκεται αρχικά ακίνητο σε ευθύγραμμο οριζόντιο δρόμο. Τη χρονική στιγμή t 0 = 0 s, βρίσκεται στη θέση x = 0 m και ξεκινά να κινείται με σταθερή επιτάχυνση αποκτώντας ταχύτητα 8 ms -1 σε χρόνο 5 s. Αυτή την ταχύτητα τη διατηρεί ακόμα για χρονικό διάστημα Δt. Στη συνέχεια ελαττώνει την ταχύτητά του με σταθερό ρυθμό μέχρι να σταματήσει. Η συνολική απόσταση που διένυσε είναι 500 m και ο συνολικός χρόνος της κίνησής του είναι 75 s. (α) Αν η συνολική μάζα που έχει το αυτοκίνητο (μαζί με τον οδηγό του) είναι 150 Kg, να βρείτε τη συνισταμένη δύναμη που δέχεται το αυτοκίνητο στα πρώτα 5 s της κίνησής του. (μον. ) (β) Να σχεδιάσετε ποιοτικά τη γραφική παράσταση της ταχύτητας του αυτοκινήτου σε σχέση με το χρόνο, υ = f(t), από τη στιγμή t 0 = 0 s μέχρι να σταματήσει. (μον. 3) υ (m/s) T F t (s) (γ) Από τη γραφική παράσταση, ή με άλλο τρόπο, να υπολογίσετε τη χρονική διάρκεια (Δt) που το αυτοκίνητο κινείται με σταθερή ταχύτητα. (μον. 5) (δ) Να σχεδιάσετε σε βαθμολογημένους άξονες τη γραφική παράσταση της θέσης του αυτοκινήτου σε σχέση με το χρόνο x = f(t), από τη στιγμή t 0 = 0 s μέχρι να σταματήσει. (μον. 5) x (m) T t (s) F

13 15. Σφαίρα Σ, μάζας m =,4 Kg, είναι δεμένη στο άκρο του νήματος 1 το οποίο σχηματίζει γωνιά φ με την κατακόρυφη διεύθυνση και στο άκρο του νήματος το οποίο είναι οριζόντιο, όπως δείχνει το σχήμα. Η σφαίρα ισορροπεί. Δίνονται: ημφ = 0,6 και συνφ = 0,8. Σ νήμα 1 φ (α) Πότε ένα σώμα ισορροπεί υπό την επίδραση ομοεπίπεδων δυνάμεων; (μον. 3) νήμα (β) Να σχεδιάσετε όλες τις δυνάμεις που ασκούνται στη σφαίρα. (μον. 3) (γ) Να υπολογίσετε το μέτρο των πιο πάνω δυνάμεων. (μον. 6) (δ) Κόβουμε το νήμα. Να σχεδιάσετε τη σφαίρα στη νέα θέση που θα ισορροπήσει και να υπολογίσετε το μέτρο της τάσης του νήματος 1. (μον. 3) Η Διευθύντρια Κρινιώ Συρίμη- Καβαλλάρη 13

14 15. Σφαίρα Σ, μάζας m =,4 Kg, είναι δεμένη στο άκρο του νήματος 1 το οποίο σχηματίζει γωνιά φ με την κατακόρυφη διεύθυνση και στο άκρο του νήματος το οποίο είναι οριζόντιο, όπως δείχνει το σχήμα. Η σφαίρα ισορροπεί. Δίνονται: ημφ = 0,6 και συνφ = 0,8. Σ νήμα 1 φ (α) Πότε ένα σώμα ισορροπεί υπό την επίδραση ομοεπίπεδων δυνάμεων; (μον. 3) νήμα (β) Να σχεδιάσετε όλες τις δυνάμεις που ασκούνται στη σφαίρα. (μον. 3) (γ) Να υπολογίσετε το μέτρο των πιο πάνω δυνάμεων. (μον. 6) (δ) Κόβουμε το νήμα. Να σχεδιάσετε τη σφαίρα στη νέα θέση που θα ισορροπήσει και να υπολογίσετε το μέτρο της τάσης του νήματος 1. (μον. 3).. Οι Διδάσκοντες: Σέργιος Βαρνάβας Πολύκαρπος Πολυκάρπου Χρίστος Γεωργίου Ρηγίνος Φεραίος Ο Συντονιστής Αποστολίδης Θέμης (Β.Δ.) Η Διευθύντρια Κρινιώ Συρίμη - Καβαλλάρη 14