2o Επαναληπτικό διαγώνισμα προσομοίωσης Φυσικής Β Λυκείου Θετικού Προσανατολισμού

Transcript

1 o Επαναληπτικό διαγώνισμα ομοίωσης Φσικής Β Λκείο Θετικού Προσανατολισμού ΘΕΜΑ Α : (Για τις ερωτήσεις Α. έως και Α.5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και δίπλα το γράμμα πο αντιστοιχεί στη σωστή πρόταση.) Α. Σε μια οριζόντια βολή με αρχική ταχύτητα το βεληνεκές είναι οποίο έγινε η βολή είναι: gsβ gs gs α) H= β) H= γ) H= S β. Το ύψος Η από το gs δ) H= Α. Ένα σώμα Σ είναι δεμένο στην άκρη ενός νήματος και εκτελεί ομαλή κκλική κίνηση πάνω σε λείο οριζόντιο δάπεδο. Αν διπλασιασθεί η γραμμική ταχύτητα περιστροφής το σώματος, α) διπλασιάζεται ο χρόνος για μια περιστροφή, β) τετραπλασιάζεται το πλήθος των στροφών ανά λεπτό, γ) διπλασιάζεται η κεντρομόλος επιτάχνση, δ) τετραπλασιάζεται η δύναμη πο ασκεί το νήμα στο σώμα. Α. Δύο σφαίρες κινούνται αντίθετα και σγκρούονται μετωπικά και πλαστικά. Μετά την κρούση το σσσωμάτωμα παραμένει ακίνητο. Για να σμβαίνει ατό πρέπει οι σφαίρες να έχον, α. ίσες μάζες, β. πριν την κρούση ίσες κινητικές ενέργειες, γ. πριν την κρούση αντίθετες ορμές, δ. πριν την κρούση αντίθετες ταχύτητες. Α.4 Στην ισόθερμη εκτόνωση ενός ιδανικού αερίο: α) Έχομε παραγωγή μηχανικού έργο από το αέριο, άρα τελική μείωση της εσωτερικής ενέργειας το αερίο. β) Έχομε φορά θερμότητας από το περιβάλλον στο αέριο ίσης με το έργο πο παράγει το αέριο. Εξαιτίας ατής της φοράς θερμότητας έχομε αύξηση της θερμοκρασίας το αερίο. γ) Όλη η φερόμενη στο αέριο θερμότητα αναπληρώνει ατή πο χάνεται μέσω το έργο το αερίο, με αποτέλεσμα η εσωτερική ενέργεια το αερίο να παραμένει σταθερή. δ) Αφού η θερμοκρασία το αερίο παραμένει σταθερή δεν μπορεί να έχομε φορά θερμότητας στο αέριο γιατί κάτι τέτοιο θα σήμανε θέρμανση το αερίο. Α.5 Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράμμα της κάθε πρότασης και δίπλα σε κάθε γράμμα τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή ή τη λέξη Λάθος αν η πρόταση είναι λανθασμένη. α) Ένα σωματίδιο μάζας m διαγράφει ομαλή κκλική κίνηση με μέτρο γραμμικής ταχύτητας. Όταν η επιβατική ακτίνα το κινητού διαγράψει γωνία 8 το μέτρο της μεταβολής της ορμής το σωματιδίο είναι Δ=m. β) Από τη σχέση = ρεν φαίνεται ότι σε κάθε μεταβολή ιδανικού αερίο η πίεση είναι ανάλογη το τετραγώνο της ενεργού ταχύτητας εν των μορίων το αερίο (ρ= πκνότητα αερίο).

2 γ) Η εσωτερική ενέργεια ενός μονοατομικού ιδανικού αερίο μάζας m ολ και ενεργού ταχύτητας των μορίων εν είναι U = mολεν. δ) Ένα αέριο θερμαίνεται με φορά θερμότητας Q ισόχωρα με αύξηση της θερμοκρασίας κατά ΔΤ και στη σνέχεια με φορά θερμότητας Q θερμαίνεται ισοβαρώς με επίσης αύξησης της θερμοκρασίας κατά ΔΤ. Το έργο το αερίο στην ισοβαρή μεταβολή είναι =Q -Q. ε) Δύο φορτισμένα σωματίδια ίσων μαζών m και ίδιων φορτίων < αφήνονται ελεύθερα σε απόσταση. Τα σωματίδια ατά απωθούμενα επιταχύνονται και η μέγιστη κινητική ενέργεια πο αποκτά το κάθε σωματίδιο είναι K = K. (Μονάδες 5x5=5) ΘΕΜΑ Β': Β. Ένας οριζόντιος δίσκος έχει ένα μικρό άνοιγμα στο κέντρο το και μπορεί να στρέφεται περί κατακόρφο άξονα πο διέρχεται από το κέντρο το. Ένα σώμα Σ μάζας m είναι πάνω στο δίσκο και δεμένο στο άκρο ενός μη εκτατού νήματος. Το νήμα διέρχεται μέσα από το άνοιγμα το δίσκο και στο άλλο άκρο το κρέμεται σώμα Σ μάζας m. Με ένα μηχανισμό αρχίζομε να στρέφομε το δίσκο με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω ενώ τατόχρονα αφήνομε ελεύθερο το σώμα Σ. Για κατάλληλη γωνιακή ταχύτητα ω το σώμα Σ μένει ακίνητο ως προς τον δίσκο σε σγκεκριμένη απόσταση από το κέντρο το. Αν αξήσομε τη γωνιακή ταχύτητα πρέπει να μετακινήσομε σε κατάλληλη θέση το σώμα Σ ώστε ατό να παραμένει και πάλι ακίνητο ως προς τον δίσκο. Α. Η κεντρομόλος δύναμη πο δέχεται το σώμα Σ στην περίπτωση ατή: Α.) αξάνεται Α.) μειώνεται Α.) παραμένει σταθερή. Β. Το σώμα Σ στην περίπτωση ατή ισορροπεί Β.) πιο χαμηλά Β.) πιο ψηλά Β.) στην ίδια θέση. Θεωρείστε αμελητέες τις τριβές. Σε κάθε περίπτωση επιλέξτε με δικαιολόγηση την σωστή πρόταση. (Μονάδες 9) z Β. Ένα φορτισμένο σωματίδιο (Α) με φορτίο =-< διατηρείται ακίνητο σε ύψος h πάνω από λείο μονωτικό δάπεδο. Ένα άλλο φορτισμένο σωματίδιο (Β) με φορτίο =+> αφήνεται ελεύθερο πάνω στο δάπεδο σε h απόσταση =h από το (Α). Το φορτισμένο σωματίδιο Β εξαιτίας της αλληλεπίδρασης με το Α κινείται πάνω στο δάπεδο χωρίς να χάνει την επαφή το με ατό. Η μέγιστη κινητική ενέργεια πο αποκτά το φορτισμένο σωματίδιο Β είναι: α) K = K β) K = K h h B γ) K = K δ) h K = 4K h (Θεωρείστε τις διαστάσεις των φορτισμένων σωματιδίων αμελητέες) Επιλέξτε με δικαιολόγηση τη σωστή πρόταση. ( Μονάδες 8 ) Β. Ένα ιδανικό αέριο είναι σε μια κατάσταση Α έχοντας πκνότητα ρ Α =ρ και εκτονώνεται ισοβαρώς μέχρι μια κατάσταση Β, όπο η πκνότητα γίνεται ρ Β =ρ/4. Στη σνέχεια το αέριο εκτονώνεται ισόθερμα μέχρι μια κατάσταση Γ αποκτώντας πκνότητα ρ Γ =ρ/8. Αν το αέριο στην ισοβαρή μεταβολή παρήγαγε έργο B =J, στην ισόθερμη μεταβολή παρήγαγε έργο α) =5J β) =8J γ) =45J Δίνεται ln=,7. Επιλέξτε με δικαιολόγηση την σωστή πρόταση. ( Μονάδες 8 )

3 ΘΕΜΑ Γ: Το ιδανικό αέριο μιας θερμικής μηχανής βρίσκεται στην κατάσταση (,V,T) με 5 N / m και ενεργό ταχύτητα των μορίων εν =m/s. Ο κύκλος πο εκτελεί το αέριο στην θερμική μηχανή διαρκεί Δt=,s και αποτελείται από τις παρακάτω αντιστρεπτές μεταβολές: B : Ισοβαρή εκτόνωση μέχρι διπλασιασμού της θερμοκρασίας. : Ισόθερμη εκτόνωση μέχρι ποδιπλασιασμού της πίεσης. ΓΔ : Ισοβαρή σμπίεση μέχρι η θερμοκρασία να γίνει ίση με την αρχική T Δ =Τ Α =Τ Δ : Ισόθερμη σμπίεση μέχρι να επανέλθει στην αρχική κατάσταση. 5R Αν στην μεταβολή B η φερόμενη θερμότητα είναι Q ΑΒ =5J, C = και ln=,7 να βρείτε: Γ.) Την πκνότητα το αερίο στην κατάσταση. Γ.) Την ενεργό ταχύτητα των μορίων στην κατάσταση Β. Γ.) Το έργο το αερίο ανά κύκλο. Γ.4) Την απόδοση και ισχύ της θερμικής μηχανής. Γ.5) Την απόδοση μιας μηχανής Canot πο λειτοργεί μεταξύ των ακραίων θερμοκρασιών της ανωτέρω μηχανής. (Μονάδες: ) ΘΕΜΑ Δ: Ένα σώμα Σ μάζας m=kg είναι δεμένο στην άκρη ενός νήματος μήκος l=,5m και μπορεί να εκτελεί ομαλή κκλική κίνηση πάνω σε λεία οριζόντια επιφάνεια πο βρίσκεται σε ύψος H=m πάνω από το έδαφος όπως στα σχήματα. Κάποια στιγμή πο το σώμα Σ είναι ακίνητο με το νήμα τεντωμένο, με ένα απότομο κτύπημα το ασκούμε στιγμιαία οριζόντια δύναμη F κάθετη στο νήμα για χρονικό διάστημα Δt=,s. Έτσι το σώμα Σ αποκτά ταχύτητα και εκτελεί ομαλή κκλική κίνηση και F ύστερα από κάποιο αριθμό στροφών το σώμα διασπάται σε δύο άλλα σώματα Σ και Σ. Το Σ μένει δεμένο στο νήμα και σνεχίζει την ομαλή κκλική κίνηση με αντίθετη φορά κίνησης και σε ατή την κίνηση το νήμα ασκεί στο σώμα Σ δύναμη F =8Ν. Το άλλο σώμα Σ κινείται εφαπτομενικά της αρχικής τροχιάς στην ίδια διεύθνση κίνησης με την ταχύτητα και φεύγοντας από την λεία επιφάνεια διαγράφει οριζόντια βολή και πέφτει στο έδαφος με ταχύτητα =5m/s. Η ορμή το τμήματος Σ στην οριζόντια ατή βολή μεταβάλλεται κατά Δ =Kgm/s. Να βρείτε: Δ.) για τα σώματα Σ και Σ τις μάζες m και m, Δ.) τις ταχύτητες πο απέκτησαν αμέσως μετά τη διάσπαση τα σώματα Σ και Σ, όπως και την ταχύτητα το Σ, Δ.) την δύναμη F πο ασκήθηκε με το κτύπημα στο σώμα Σ, Δ.4) το βεληνεκές το Σ στην οριζόντια βολή. Στην οριζόντια βολή να αγνοηθούν οι αντιστάσεις το αέρα. Δίνεται ότι δεν πάρχει απώλεια μάζας κατά την διάσπαση στο σώματος Σ και g=m/s. (Μονάδες: )

4 Απαντήσεις Θέμα Α: - δ -δ, -γ, 4-γ 5(α-Σ, β-λ, γ-σ, δ-σ, ε-σ) Θέμα Β: Β.- Σωματίδιο Σ... ΣF k =m α κ F = m () Σωματίδιο Σ... ΣFy= F = mg () Από () και () ΣF k =m g =σταθερή () και m m g ή mg ω = = σταθερή ποσότητα (4) m Α) Από την () φαίνεται ότι η κεντρομόλος ισούται πάντοτε με το βάρος το Σ... άρα σταθερή... σωστό το Α. Β) Από την (4) φαίνεται ότι, όταν ω αξάνεται το μειώνεται άρα το Σ κατέρχεται... σωστό το Β. z F F mg N mg Β.- Η κίνηση το σωματιδίο πο είναι στο λείο μονωτικό δάπεδο από το Β μέχρι το Γ είναι επιταχνόμενη (δέχεται δύναμη πο δίνει σνιστώσα ενοϊκή στην κίνηση), ενώ μετά το Γ και προς το Δ η κίνηση ατή είναι h F F επιβραδνόμενη (δέχεται δύναμη πο δίνει σνιστώσα αντίρροπη στην κίνηση)... άρα η μέγιστη κινητική ενέργεια αποκτάται στο Γ. Από την διατήρηση της ενέργειας το σστήματος όταν το είναι στα σημεία Β και Γ παίρνομε: K = K + K -K = -K + K K K... σωστό το (γ) h h h h Β.- m m V=nRT V RT RT M VM M RT... Από εδώ φαίνεται ότι: Στην ισοβαρή μεταβολή ρt = σταθερό... ρ και Τ αντιστρόφως ανάλογα. Στην ισόθερμη μεταβολή ρ = σταθ.... ρ και V V 4V 8V ανάλογα. Έτσι από το Α στο Β η πκνότητα ποτετραπλασιάζεται, η θερμοκρασία και ο όγκος τετραπλασιάζονται (νόμος Gay-Lussa), ενώ από το Β στο Γ η πκνότητα ποδιπλασιάζεται... η πίεση ποδιπλασιάζεται και ο όγκος τετραπλασιάζεται ( νόμος Boyle). B =(4V-V)=V=J... V=J 8V = nrt n = B V B n = 4V.,7 =,8V = 8J 4V σωστό το (β) / B 4

5 Θέμα Γ: Γ.) 5 ( =. N / m, V, T, εν = m / s), 5.. N / m ρ= ( m / s) ρ=,6kg / m Γ.) Οι μεταβολές και οι αντίστοιχες τιμές των (,V,T) φαίνονται στο ενεργειακό διάγραμμα (,V) = εν(α) RT = RT M, B εν(b) M εν(b) TB T εν(b) T T εν() εν(b) = m / s εν() 5 Γ.) QB ntb Q B = n R(T -T) B = (V -V)= V B = V B 4V = nrtln = nrtln V () = ρεν ρ= 5 5 = nrt nrt = (S.I)() () B = J. = nrt =..,7 = 8J () ΓΔ = (V - 4V)= -V ΓΔ = -J V () ΔΑ = nrtln nrtln ΔΑ = -.,7 ΔΑ = -4J V ολ = B + + ΓΔ +ΔΑ ολ = 4J Γ.4) Q = Q B +Q ΒΓ, Q B = 5J, Q ΒΓ = = 8J, Q =78J Q ολ e = % ολ P = = Γ.5) ολ e = % e= 7,95% Q 4J T,s P =7 T e C = (- )% = (- )% Th T T P(N / m ) e C = 5% T T Δ B Γ V V 4V εν V(m ) Θέμα Δ: Δ.) Σωματίδιο Σ...οριζόντια βολή: Η = gt k k H t = g g m. t k = t k = s Δ = m - m Δ = m + y - m Δ = my Δ =m y =m gt k H s y m 5

6 = m. m =,6Kg και m =,4Kg Δ.) Σωματίδιο Σ... y =gt k =.=m/s, = y + = y + 5 = + =5m/s. Σωματίδιο Σ... ΣF k =m α κ F = m 8 =,4 =m/s,5 Δ.) =st m =m -m. =,6.5-,4. =5m/s Δ ΣF x = Δt m - F= Δt Δ.4) s= t k =5. =m s=m..5 F=, F=5N F m F m m 6