ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Transcript

1 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ Αγαπητί μαθητές και μαθήτριες, Τα σας πρτείνυν για άλλη μια χρνιά, ένα λκληρωμέν επαναληπτικό υλικό στη Φυσική Θετικής-Τεχνλγικής Κατεύθυνσης, απτελύμεν από: Επαναληπτικό πρτεινόμεν διαγώνισμα με πλήρεις λύσεις. Οn line μρφή τυ Θέματς Α με δυνατότητα αυτελέγχυ των απαντήσεων σας. Video με παρυσίαση και σχλιασμό των θεμάτων. Τ διαγώνισμα ακλυθεί σε μρφή αρχείυ pdf (ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 1) στ αρχεί πυ ήδη έχετε ανίξει. Η on line μρφή τυ Θέματς Α υπάρχει στ ακόλυθ link, απ όπυ μπρείτε να τ ανίξετε αλλά και να τ απθηκεύσετε στν υπλγιστή σας (σε μρφή σελίδας HTML): ΟΝ LINE MOΡΦΗ ΘΕΜΑΤΟΣ Α Τέλς, τ Video με την παρυσίαση και τ σχλιασμό των θεμάτων, υπάρχει στ παρακάτω link: VIDEO ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ (ΥΟU TUBE) Είμαι στη διάθεσή σας για απρίες, διευκρινίσεις και φυσικά είναι ευπρόσδεκτη η κριτική και ι παρατηρήσεις σας. Καλό διάβασμα σε όλυς και καλή επιτυχία στις εξετάσεις Κϊνάκης Γιώργς Φυσικός-Μ.Sc.Μετεωρλγίας Γενικός Δ/ντής - Δ/ντής Σπυδών Γλυφάδας

2 1 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑ 1 : Σε κάθε μια από τις παρακάτω πρτάσεις να βρείτε τη μια σωστή απάντηση: 1. Μια πσότητα ιδανικύ αερίυ εκτνώνεται αντιστρεπτά, με απτέλεσμα τ διπλασιασμό της ενεργύ ταχύτητας των μρίων τυ. Αρα: α) η εκτόνωση αυτή ήταν σίγυρα ισόθερμη. β) κατά την εκτόνωση αυτή τετραπλασιάστηκε η απόλυτη θερμκρασία τυ αερίυ. γ) η εκτόνωση αυτή ήταν σίγυρα αδιαβατική. δ) δεν μεταβλήθηκε η εσωτερική ενέργεια τυ αερίυ κατά την παραπάνω εκτόνωση. ( 5 μνάδες ). Σε πια από τις παρακάτω αντιστρεπτές μεταβλές μιας πσότητας ιδανικύ αερίυ δαπανάται έργ από τ αέρι; α) ισόχωρη ψύξη. β) ισόθερμη εκτόνωση. γ) αδιαβατική θέρμανση. δ) ισβαρής εκτόνωση. ( 5 μνάδες ) 3. Πρωτόνι εισέρχεται με την ταχύτητά τυ κάθετη στ διάνυσμα της έντασης ενός μγενύς μαγνητικύ πεδίυ. Τότε: α) τ πρωτόνι θα διατηρήσει σταθερή την ταχύτητά τυ κατά την κίνησή τυ εντός τυ πεδίυ. β) θα ασκηθεί σ αυτό δύναμη Lorentz, υπό την επίδραση της πίας θα διαγράψει εντός τυ πεδίυ παραβλική τρχιά. γ) αυτό θα κινηθεί ευθύγραμμα μαλά εντός τυ πεδίυ, γιατί η δύναμη Lorentz πυ θα τυ ασκηθεί δεν παράγει έργ αφύ είναι κάθετη στ διάνυσμα της ταχύτητάς τυ. δ) τ πρωτόνι θα απκτήσει κεντρμόλ επιτάχυνση με μέτρ ανάλγ της έντασης τυ μγενύς μαγνητικύ πεδίυ. ( 5 μνάδες ) 4. Σε σωληνειδές, με συντελεστή αυτεπαγωγής L, εισάγυμε πυρήνα σιδήρυ μαγνητικής διαπερατότητας μ. Τότε: α) συντελεστής αυτεπαγωγής τυ σωληνειδύς θα αυξηθεί μ φρές. β) θα αναπτυχθεί στα άκρα τυ ΗΕΔ αυτεπαγωγής ίση με μl o. γ) θα αναπτυχθεί στα άκρα τυ ΗΕΔ αυτεπαγωγής ανάλγη τυ χρόνυ εισαγωγής τυ πυρήνα. δ) τ σωληνειδές θα αντιδρά λιγότερ από πριν στις μεταβλές της έντασης τυ ρεύματς πυ τ διαρρέει. ( 5 μνάδες ) 5. Αρμνική εναλλασσόμενη τάση έχει εξίσωση u=100ημ314t (SI). Συνεπώς : α) η τάση αυτή μηδενίζεται με ρυθμό 314 φρές ανά δευτερόλεπτ. β) αν η τάση αυτή εφαρμστεί στα άκρα ωμικύ αντιστάτη, με R=10Ω τότε αυτός θα διαρρέεται από ρεύμα ενεργύ έντασης Ι εν = 5 Α. γ) η ενεργός τιμή της τάσης αυτής είναι ίση με 100 V. δ) η συχνότητα της τάσης είναι 314Hz. ( 5 μνάδες ) ΘΕΜΑ : Α. Να χαρακτηρίσετε κάθε μια από τις παρακάτω πρτάσεις ως σωστή ή λανθασμένη δικαιλγώντας πλήρως την απάντησή σας:

3 α) Aν σε μια θερμική μηχανή Carnot με θερμκρασία θερμής δεξαμενής θ h =37C και θερμκρασία ψυχρής δεξαμενής θ c =7C, απρρφύνται 6kJ θερμότητας ανά min από τη θερμή δεξαμενή, τότε η μηχανή απδίδει ωφέλιμη ισχύ 50W. ( 1+4 μνάδες ) β) Η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια συστήματς ν σημειακών φρτίων έχει αρνητικό πρόσημ μόν αν όλα τα φρτία είναι αρνητικά. ( 1+4 μνάδες ) γ) Ο συντελεστής αυτεπαγωγής ενός σωληνειδύς αυξάνεται αν αυξηθεί τ μήκς τυ, χωρίς να μεταβληθεί αριθμός των σπειρών τυ και τ εμβαδόν κάθε μιας. ( 1+4 μνάδες ) Β. Σωματίδι αμελητέων διαστάσεων, μάζας m και φρτίυ q, εκτξεύεται από σημεί Ο, μγενύς ηλεκτρικύ πεδίυ, έντασης Ε, με αρχική ταχύτητα επιστρέφει στ σημεί Ο, μετά από χρνικό διάστημα Δt από τη στιγμή της εκτόξευσής τυ. B1) Τ φρτί τυ σωματιδίυ είναι: α) θετικό, β) αρνητικό, γ) δεν μπρύμε να τ πρσδιρίσυμε Επιλέξτε τη σωστή απάντηση. ( 1 μνάδα ) Δικαιλγήστε την επιλγή σας. ( 4 μνάδες ) Β) Τ χρνικό διάστημα Δt είναι ίσ με: α) Δt mυ, β) Δt mυ, γ) Δt υ Ε. Τ σωματίδι mυ Eπιλέξτε τη σωστή απάντηση. ( 1 μνάδα ) Δικαιλγήστε την επιλγή σας. ( 4 μνάδες ) Τ σωματίδι δεν δέχεται καμία άλλη δύναμη εκτός από αυτή τυ μγενύς, ηλεκτρικύ πεδίυ. 4 He ΘΕΜΑ 3 : Σωμάτι α (πυρήνας ) επιταχύνεται από την ηρεμία, μέσω διαφράς δυναμικύ V=400V και στη συνέχεια εισέρχεται σ ένα μγενές μαγνητικό πεδί έντασης Β=π 10 - Τ, με την ταχύτητά τυ κάθετη στις δυναμικές γραμμές. Τ σωμάτι εξέρχεται από τ πεδί μετά από χρόν t=1μs. Να βρεθύν: α) Η ταχύτητα εισόδυ τυ σωματίυ α στ μαγνητικό πεδί. ( 7 μνάδες ) β) Η ακτίνα και η περίδς της κυκλικής κίνησης πυ θα εκτελέσει αυτό εντός τυ πεδίυ. ( 9 μνάδες ) γ) H μεταβλή της ρμής τυ σωματίυ κατά την κίνησή τυ εντός τυ πεδίυ. ( 9 μνάδες ) Δίννται: m α =6, kg, q α =3, C. ΘΕΜΑ 4 : Η ευθύγραμμη μεταλλική ράβδς ΚΛ, τυ παρακάτω σχήματς, έχει μήκς L=1m, μάζα m=1kg, αντίσταση R=Ω και μπρεί να κινείται χωρίς τριβές έχντας τα άκρα της Κ και Λ σε συνεχή επαφή με δύ κατακόρυφα, παράλληλα σύρματα Αy και Γy απεριόριστυ μήκυς με τα πία διατηρείται συνεχώς κάθετη. Η όλη διάταξη βρίσκεται εντός μγενύς μαγνητικύ πεδίυ ριζόντιας διεύθυνσης, κάθετης στ επίπεδ πυ ρίζυν τα κατακόρυφα σύρματα. Τη χρνική στιγμή t=0 η ράβδς εκτξεύεται κατακόρυφα πρς τα κάτω με αρχική ταχύτητα μέτρυ υ =0m/s και, ως απτέλεσμα αυτύ, η ράβδς κινείται ευθύγραμμα μαλά με την ταχύτητα αυτή. Α. Να βρεθεί τ μέτρ της έντασης Β τυ μγενύς μαγνητικύ πεδίυ. ( 9 μνάδες ) Β. Κάπια στιγμή, κατά την παραπάνω μαλή κίνηση της ράβδυ, ανίγει διακόπτης δ τυ κυκλώματς για χρνικό διάστημα Δt=s και μετά απ αυτό ξανακλείνει. α) Να περιγράψετε την κίνηση της ράβδυ μετά τ κλείσιμ τυ διακόπτη και να βρείτε την ριακή ταχύτητα με την πία αυτή θα κινηθεί τελικά. ( 9 μνάδες ) β) Πόσς είναι ρυθμός μεταβλής της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας της ράβδυ τη στιγμή πυ ξανακλείνει διακόπτης δ; ( 7 μνάδες ) Δίννται: R 1 =8Ω και g=10m/s.

4 3 A δ Γ B R 1 L g K R Λ u o y y

5 4 Λύσεις των θεμάτων ΘΕΜΑ 1 : 1: β - : γ - 3: δ - 4: α - 5: β ΘΕΜΑ : Α. α) Σωστή: Ο συντελεστής απόδσης της μηχανής Carnot δίνεται από τη σχέση Tc θc K ec ,5. H απρρφύμενη ισχύς από τη θερμή δεξαμενή είναι T θ K όμως P h Q t h h h 6000J 60s 100W, πότε η ωφέλιμη ισχύς είναι P ωφ =αρ h =0,5 100W=50W. β) Λάθς: H ηλεκτρική δυναμική ενέργεια συστήματς ν φρτίων δίνεται από τη σχέση q q q q U k k λ c c r1 r όπυ q i q j είναι όλι ι δυνατί διαφρετικί συνδυασμί των ν φρτίων ανά δύ. Είναι πρφανές ότι αν όλα τα φρτία είναι μόσημα, τότε τα γινόμενα αυτά είναι όλα θετικά, με συνέπεια να έχει θετικό πρόσημ και η λική δυναμική ενέργεια. γ) Λάθς: Ο συντελεστής αυτεπαγωγής σωληνειδύς δίνεται από τη σχέση L μμ ΝΑ l, άρα είναι αντίστρφα ανάλγς τυ μήκυς τυ, πότε αν αυτό αυξηθεί, διατηρώντας σταθερό τ πλήθς των σπειρών και τ εμβαδόν τυς, θα έχυμε ελάττωση τυ συντελεστή αυτεπαγωγής L. Β.B1) Στ παρακάτω σχήμα φαίννται τ σωματίδι, ι δυναμικές γραμμές τυ πεδίυ και η ασκύμενη απ αυτό ηλεκτρική δύναμη: Fηλ (t=0) m,q Ο (t=δt) υ α υ=0 E =σταθ. υτελ Αφύ τ σωματίδι επανέρχεται στ σημεί εκτόξευσης πρφανώς αντιστρέφει τη φρά της κίνησής τυ. Αυτό, όμως, πρϋπθέτει την εκτέλεση επιβραδυνόμενης κίνησης. Συνεπώς, η ασκύμενη από τ μγενές ηλεκτρικό πεδί δύναμη ( Fηλ ) θα είναι αντίρρπη της αρχικής ταχύτητας υ, άρα και της έντασης Ε τυ ηλεκτρικύ πεδίυ. Αυτό όμως πρϋπθέτει ότι τ σωματίδι έχει αρνητικό φρτί. Σωστή είναι λιπόν η πρόταση β). Β) Βρίσκυμε την επιτάχυνση (επιβράδυνση) τυ σωματιδίυ, με εφαρμγή τυ υ Ν. Νεύτωνα: F mα F mα mα α m Η εξίσωση θέσης για την μαλά επιβραδυνόμενη κίνηση τυ σωματιδίυ μας δίνει (θεωρύμε ως αρχή x=0 τ σημεί εκτόξευσης Ο και ως στιγμή t=0 τη στιγμή της εκτόξευσης): 1 x υt α t Σωστή είναι η πρόταση α) 0 υ 1 Δt Δt m (1) Δt0 mυ Δt ΘΕΜΑ 3 : α) Εφαρμόζυμε τ θεώρημα μεταβλής κινητικής ενέργειας (ΘΜΚΕ), για την επιτάχυνση τυ σωματιδίυ υπό την επίδραση της διαφράς δυναμικύ τυ ηλ. πεδίυ: 19 1 qv 3, 10 C 400V 5 ΘΜΚΕ : Κτελ Καρχ Wηλ mu qv u 10 m / s 7 m 6,4 10 kg β) Η ακτίνα R της κυκλικής κίνησης δίνεται από τη γνωστή σχέση:

6 5 Αντίστιχα η περίδς θα είναι: 7 5 mu 6,4 10 kg 10 m/ s R 10 m= cm qb 3, 10 C π 10 Τ π π 7 πm π 6,4 10 kg 6 T 410 s 4μs 19 qb 3, 10 Cπ 10 T γ) Παρατηρύμε ότι χρόνς κίνησης τυ σωματιδίυ εντός τυ πεδίυ ισύται με τ 1/4 της περιόδυ της κυκλικής κίνησής τυ, άρα αυτό διέγραψε τεταρτκύκλι. Η μεταβλή της ρμής τυ τότε υπλγίζεται ως εξής: u R R H μεταβλή της ρμής είναι τ διάνυσμα απεικνίζεται παρακάτω (κανόνας παραλληλγράμμυ): u Δp pτελ pαρχ p τελ ( p αρχ) τ πί p αρχ p αρχ θ Δp p τελ Λόγω της καθετότητας των διανυσμάτων και της ισότητας των μέτρων τυς παίρνυμε: Δp p p p p mu 6,4 10 kg 10 m/ s 1,8 10 kgm/ s 7 5 αρχ τελ αρχ αρχ p αρχ εφθ 1 θ 45 p τελ ΘΕΜΑ 4 : Α. R 1 δ Β I επ F L (+) (-) υ mg

7 6 Στη ράβδ αναπτύσσεται επαγωγική ΗΕΔ, με την πλικότητα τυ σχήματς (καν. δεξιύ χεριύ) και αντίστιχ επαγωγικό ρεύμα πυ πρκαλεί την ανάπτυξη δύναμης Laplace αντίρρπης τυ βάρυς. Η μαλή κίνηση της ράβδυ απαιτεί να ισχύει η συνθήκη ΣF=0 η πία μας δίνει: E Bu L επ o F 0 FL mg BIεπL=mg B L=mg B L mg Rλ R+R1 mg(r R 1) 1kg 10ms 10Ω L uo 1m 0m / s B B 5 T Β. α) Στ χρνικό διάστημα πυ διακόπτης παραμένει ανικτός η ράβδς δεν διαρρέεται από ρεύμα και επιταχύνεται μόν υπό την επίδραση τυ βάρυς της, δηλαδή με επιτάχυνση g. Στ τέλς τυ χρνικύ διαστήματς Δt θα έχει απκτήσει ταχύτητα μέτρυ υ=υ +g Δt=0m/s + 0m/s=40m/s. Tη στιγμή πυ διακόπτης ξανακλείνει η επαγωγική ΗΕΔ στη ράβδ έχει τιμή Ε επ =ΒυL=40 V και η αναπτυσσόμενη δύναμη Laplace θα έχει μέτρ: E 40 5V επ FL BIεπL B L 5T 1m=0N R+R1 10Ω Αρα, η δύναμη Laplace έχει τιμή μεγαλύτερη τυ βάρυς, με συνέπεια η συνισταμένη δύναμη να είναι πλέν αντίρρπη της ταχύτητας της ράβδυ και να πρκαλεί την επιβράδυνσή της. Η σταδιακή ελάττωση της ταχύτητας της ράβδυ θα έχει όμως ως συνέπεια και την ελάττωση της δύναμης Laplace, η πία κάπια στιγμή θα απκτήσει και πάλι τιμή ίση μ αυτή τυ βάρυς. Η τιμή της ταχύτητας της ράβδυ θα είναι τότε υ=0m/s, όπως πρκύπτει από τη συνθήκη ΣF=0 τυ ερωτήματς Α, και θα διατηρηθεί σταθερή στη συνέχεια ( ριακή ταχύτητα ). β) Ο ζητύμενς ρυθμός μεταβλής γράφεται: ΔW mg mg Δy ΔU mgu 1kg 10m/ s 40m/ s 400J/ s Δt Δt Δt Τ αρνητικό πρόσημ δηλώνει ότι πρόκειται για ρυθμό ελάττωσης της δυναμικής ενέργειας. Παρατήρηση: Η σχέση ΔU=-ΔW mg πρκύπτει λόγω τυ ότι τ βάρς είναι διατηρητική δύναμη και για κάθε τέτια δύναμη γνωρίζυμε ότι ισχύει η διατήρηση της μηχανικής ενέργειας, δηλαδή. K U=σταθ. ΔΚ+ΔU=0 ΔU=-ΔK=-ΔW 5