ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧ/ΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Transcript

1 ΦΥΣΙΗ ΛΥΕΙΟΥ ΘΕΤΙΗΣ Ι ΤΕΧ/ΗΣ ΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜ : Στις ερωτήσεις - να γράψετε στο φύλλο απαντήσεων τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Στις ερωτήσεις -5 να γράψετε στο φύλλο απαντήσεων τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα να χαρακτηρίσετε κάθε πρόταση µε το γράµµα Σ αν είναι σωστή και µε το γράµµα Λ αν είναι λάθος. Στις ερωτήσεις 6-7 επιλέγετε τη σωστή απάντηση γράφοντας και την δικαιολόγηση της απάντησής σας. Στην ερώτηση 8 αντιστοιχίζετε τα στοιχεία της στήλης µε αυτά της στήλης.. Σε µια αδιαβατική εκτόνωση ενός αερίου α. η πίεση αυξάνεται β. η θερµοκρασία αυξάνεται γ. η ενεργός ταχύτητα αυξάνεται δ. η µέση κινητική ενέργεια για κάθε µόριο ελαττώνεται ( Μονάδες). πό µία κατάσταση ενός ιδανικού αερίου, που αποδίδεται µε ένα σηµείο, σε διάγραµµα p- είναι δυνατόν να περνούν α. δύο αδιαβατικές καµπύλες β. δύο ισόθερµες καµπύλες γ. µια ισόθερµη κα µια αδιαβατική καµπύλη δ. δύο ισοβαρείς καµπύλες ( Μονάδες). Ένα φορτισµένο σωµατίδιο εισέρχεται µε ταχύτητα µέσα σε χώρο όπου συνυπάρχουν ένα οµογενές ηλεκτρικό έντασης Ε και ένα µαγνητικό πεδίο έντασης κάθετα µεταξύ τους. ια να κάνει ευθύγραµµη οµαλή κίνηση, το φορτισµένο σωµατίδιο πρέπει: E α. η να είναι παράλληλη στο µαγνητικό πεδίο και να έχει µέτρο β. η να είναι παράλληλη στο ηλεκτρικό πεδίο και να έχει µέτρο E γ. η να είναι κάθετη και στα δύο πεδία και να έχει µέτρο E δ. η να σχηµατίζει γωνία φ µε το µαγνητικό πεδίο και να έχει µέτρο ( Μονάδες). ύο ηλεκτρικά φορτία βρίσκονται σε απόσταση r και το σύστηµα έχει ηλεκτρική δυναµική ενέργεια U -J. Το ένα φορτίο συγκρατείται ακίνητο, ενώ το άλλο φορτίο µετατοπίζεται έτσι ώστε η ηλεκτρική δυναµική ενέργεια του συστήµατος να µεταβληθεί και να γίνει U -J. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος; α. Τα δύο φορτία είναι ετερόσηµα. β. Τα δύο φορτία είναι οµόσηµα. γ. Η απόσταση µεταξύ των φορτίων αυξήθηκε. δ. Η απόσταση µεταξύ των φορτίων µειώθηκε. ( Μονάδες) E

2 5. Ένα αρµονικό εναλλασσόµενο ρεύµα έχει στοιχεία ταυτότητας <<, 5Hz >>. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος; α. Το πλάτος της τάσης είναι β. Η περίοδος του ρεύµατος είναι Τ5s. γ. ν το εναλλασσόµενο ρεύµα διαρρέει ωµική αντίσταση Ω τότε η µέση ισχύς που καταναλώνεται στην αντίσταση, είναι PW. δ. Το ρεύµα µηδενίζεται 8 φορές το δευτερόλεπτο. ( Μονάδες) 6. Ένας µηχανικός κατασκεύασε µία µηχανή εσωτερικής καύσης (τύπου Otto) που λειτουργεί µεταξύ των θερµοκρασιών και. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις που αφορά την απόδοση της µηχανής αυτής είναι σωστή; α. η απόδοση της µηχανής είναι % β. η απόδοσή της µηχανής είναι µικρότερη από 6% γ. η απόδοση της µηχανής είναι 6% δ. η απόδοσή της µηχανής είναι µεγαλύτερη από 6% Να δικαιολογηθεί η απάντησή σας. ( Μονάδες) 7. Σωληνοειδές πηνίο έχει µήκος l, αποτελείται από Ν σπείρες και έχει συντελεστή αυτεπαγωγής. όβουµε από το αρχικό σωληνοειδές ένα κοµµάτι µήκους l. Ο συντελεστής αυτεπαγωγής του κοµµατιού που έµεινε είναι: α. β. γ. δ. 6 Να δικαιολογηθεί η απάντησή σας. ( Μονάδες) 8. Στην ερώτηση αυτή να αντιστοιχίσετε τα µεγέθη της στήλης µε τις µονάδες της στήλης, γράφοντας στο φύλλο εξετάσεων, το νούµερο της στήλης µε το αντίστοιχο γράµµα της στήλης. παντήση. δ. γ.γ. α. Σ 5. α. Σ β. Λ β. Λ γ. Λ γ. Σ δ. Σ δ. Σ. ΗΕ Ε αυτ. Συντελεστής αυτεπαγωγής. Εσωτερική ενέργεια U. Συχνότητα 5. Μαγνητική ροή. Η β. Wb γ. sec δ. sec - ε. ζ. J ( Μονάδες)

3 6.β. Σωστή νωρίζουµε ότι από όλες τις θερµικές µηχανές που λειτουργούν µεταξύ των ίδιων θερµοκρασιών, µεγαλύτερη απόδοση έχει η µηχανή Carnot. ια τις δεδοµένες θερµοκρασίες Τ ψ, Τ Θ Τψ η απόδοση της µηχανής Carnot είναι α c - α c - α c, α c,6 Τθ δηλ. πόδοση 6%. Άρα η µηχανή αυτή (Otto) έχει απόδοση < 6% N S 7. δ. Σωστή Το αρχικό Σωλεινοειδές Πηνίο έχει µ o l () Το σωληνοειδές που έµεινε έχει l l N µήκος l ' l - Άρα µειώθηκαν οι σπείρες και έγιναν Ν ' l 9 Ν S ' µ 6 N S o ' µ o l l 8.. ε. α.ζ. δ 5. β ΘΕΜ : () ' Ν Οπότε: ' µ o l S ). Να αποδειχθεί ότι για τα ιδανικά αέρια ισχύει C p C v +. ( Μονάδες). Να εξηγηθεί πλήρως γιατί δεν ορίζονται οι γραµµοµοριακές θερµότητες για την ισόθερµη µεταβολή. ( Μονάδες). Θεωρούµε µια ισοβαρή συµπίεση (Ρ σταθ.) από µια κατάσταση (όγκος ) σε µια κατάσταση (όγκος ) (βλέπε σχήµα). Η µάζα του αεριού είναι σταθερή. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες είναι λάθος. i. Η πυκνότητα του αερίου διπλασιάστηκε και η ενεργός ταχύτητα υποδιπλασιάστηκε. ii. Η µέση κινητική K ενέργεια υποδιπλασιάστηκε. Να δικαιολογηθούν οι απαντήσεις. (5 Μονάδες) P Τ Τ

4 ) ύο θετικά φορτισµένα σωµατίδια εκτοξεύονται µε ταχύτητα ίδιου µέτρου το ένα εναντίον του άλλου από άπειρη απόσταση. Τα σωµατίδια έχουν αντίστοιχα µάζες και φορτία (, ) το πρώτο και (, ) το δεύτερο. Ποια από τις παρακάτω τιµές αντιστοιχεί στη µέγιστη τιµή που µπορεί να πάρει η ηλεκτρική δυναµική ενέργεια U του συστήµατος;.. α. β. Να δικαιολογηθεί πλήρως η απάντησή σας. γ. (7 Μονάδες) ) πό το ίδιο σηµείο ενός οµογενούς µαγνητικού πεδίου µαγνητικού πεδίου έντασης βάλλονται δύο ετερόσηµα αλλά κατά απόλυτη τιµή ίσα φορτία, (, αρνητικό) και (, θετικό) µε ταχύτητες και αντίστοιχα. (όπως φαίνεται στο Σχήµα που ακολουθεί.) φού µεταφέρετε το σχήµα στο φύλλο εργασίας σας και σχεδιάσετε τις τροχιές των φορτίων να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λάθος και να δικαιολογήσετε πλήρως κάθε απάντησή σας. α. ν τα δύο φορτισµένα σωµατίδια έχουν > τότε για τις συχνότητες περιστροφής τους ισχύει <. ( Μονάδες) β. ν τα δύο φορτισµένα σωµατίδια έχουν ίσες αρχικές κατά µέτρο ορµές p p τότε ο λόγος των ακτίνων τους είναι. ( Μονάδες)!

5 γ. ν έχουν ίσες κινητικές ενέργειες τότε ισχύει ( Μονάδες)! πάντηση ). Θεωρώ µια Ισοβαρή µεταβολή ι αυτήν ισχύουν: U η Cν Τ W P η Τ ος Θ.Ν Q U+W nc p nc ν Τ+ n Τ C P C ν + Q η C Τ p. νωρίζουµε ότι : Q n C Τ () όπου C : γραµµοµοριακή ειδική θερµότητα () Q c () () n Τ ια τηνισόθερµη: Τ C Άρα δεν ορίζεται. Η µεταβολή είναι Ισοβαρής Συµπίεση P σταθ. δηλ. P P Ο όγκος υποδιπλασιάζεται άρα και η θερµοκρασία (από το νόµο Τ Ισοβαρούς σταθ.) δηλ. υποδιπλασιάζεται Τ () Πυκνότητα d ατάσταση : d ατάσταση :d ολ d ολ d H πυκνότητα διπλασιάστηκε Ενεργός Ταχύτητα : : r r M M () () άρα i) Λάθος

6 Μέση ινητική Ενέργεια Τ () K K Τ Υποδιπλασιάστηκε άρα ii) Σωστό. Η ηλεκτρική δυναµική Ενέργεια του Συστήµατος της όταν xin U K Άρα η U παίρνει τη µέγιστη τιµή x x όταν x δηλ. όταν η απόσταση γίνει ελάχιστη. H απόσταση γίνεται ελάχιστη ( ) τα σώµατα αποκτήσουν κοινές ταχύτητες (κατά µέτρο και φορά). x in ρχικά,, (+) Τελικά in ρ ( αρχ) ρ ( τελ) ολ ολ Εφαρµόζω..Ο : Εφαρµόζω..Ε. : K αρχ + αρχ τελ + + () 8 + ( ax). ( ax) 9 9 Άρα β. Σωστή τελ ( ax) ( ax) ax ()

7 . α. Σωστό π π π > < < < β. Σωστό ρ ρ () () γ. Λάθος () () ΘΕΜ : n / ol ενός ιδανικού αερίου που έχει γ,5, βρίσκονται σε θερµοκρασία Τ, πίεση Ρ 6. 5 Ν/ και καταλαµβάνουν όγκο. Το αέριο υποβάλλεται σε κυκλική µεταβολή, η οποία αποτελείται από τις εξής επιµέρους µεταβολές: : ισοβαρής εκτόνωση, µέχρι διπλασιασµού του αρχικού όγκου του αερίου : διαβατική εκτόνωση : Ισόθερµη εκτόνωση - +

8 α. Να παραστήσετε τις µεταβολές του κύκλου σε διάγραµµα Ρ-. (8 Μονάδες) β. Να υπολογίσετε το έργο που ανταλλάσσει συνολικά το αέριο µε το περιβάλλον κατά την κυκλική µεταβολή του. (9 Μονάδες) γ. Να υπολογίσετε την απόδοση αυτού του κύκλου. (8 Μονάδες) ίνονται ln,7 πάντηση Ισοβαρή εκτόνωση διαβατική εκτόνωση Ισό θερµη α) P 6 5 K N P 5 P 6 N 6 K P 5 P N r K P Ισοβαρής Εκτόνωση : Τ 6 διαβατική Εκτόνωση : : γ Τ γ,5 8 8 γ γ γ γ Τ Τ Τ P 5 Ισόθερµη Συµπίεση : P P N P 8 P P 8 Ρ(Ν/ ) Ρ 6 5 Τ Ρ 5 8 Τ Τ () β) : W P n Τ ( ) W 6 j

9 P P P 8 P P W 8 : W γ 5 N W P W 6 W + j :W W Άρα W n ln W ln W 6 ( ln ln 8) 8 6 ln W W + W + W 6 j W 5 j ολ ολ γ γ Wολ 5 Άρα α α α, ή % Q 8 γ) Q προσφ n C Τ Q Q n ( ) Q 8 j ΠΡ p ΠΡ ΠΡ ΘΕΜ : ια την παρακάτω διάταξη του (Σχ.), τα σύρµατα και έχουν µεγάλο µήκος και αµελητέα ωµική αντίσταση. Ο αγωγός Λ έχει µήκος l, αντίσταση Ω και µάζα,kg Τα άκρα και των συρµάτων συνδέονται µε αντίσταση 9Ω και το όλο σύστηµα βρίσκεται µέσα σε οµογενές µαγνητικό πεδίο έντασης µέτρου το οποίο είναι κάθετο στο επίπεδο των αγωγών. Τη στιγµή t ασκείται στον αγωγό Λ σταθερή εξωτερική δύναµη F N και ο αγωγός κατά την κίνησή του δέχεται δύναµη τριβής ολίσθησης σταθερού µέτρου N. K F Λ (Σχ.). Να βρείτε την οριακή ταχύτητα ορ του αγωγού Λ. (7 Μονάδες)

10 . αθώς ο αγωγός Λ κινείται µε την οριακή ταχύτητα, κάποια στιγµή παύει να ασκείται η εξωτερική δύναµη F, µε αποτέλεσµα ο αγωγός να εκτελεί επιβραδυνόµενη κίνηση και τελικά να σταµατήσει. i. Να βρείτε την επιβράδυνση α του αγωγού Λ και το ρυθµό µεταβολής της κινητικής του ενέργειας τη στιγµή που η ταχύτητα του αγωγού είναι ορ t. ii. (6 Μονάδες) Πόση είναι η θερµότητα που αναπτύσσεται στο κύκλωµα κατά την διάρκεια της επιβραδυνόµενης κίνησης; (5 Μονάδες). ν στο παραπάνω κύκλωµα µε τα στοιχεία που δόθηκαν αντί να ασκείται σταθερή δύναµη F και αν δεν υπάρχουν τριβές, αλλά αντί αυτών είναι συνδεδεµένη πηγή ΗΕ Ε olt και αµελητέας εσωτερικής αντίστασης (r) όπως φαίνεται καθαρά στο παρακάτω σχήµα (Σχ.) και ο αγωγός Λ ολισθαίνει µε σταθερή επιτάχυνση α. ν τη χρονική s στιγµή t ο αγωγός είναι ακίνητος, να βρείτε: i) την χρονική στιγµή t όπου η ένταση του ρεύµατος στο κύκλωµα είναι I, και να γίνει η γραφική παράσταση I- t. (7 Μονάδες) Ε α Λ (Σχ.) πάντηση. Εφόσον F εξ > Τ ο αγωγός αρχίζει να κινείται προς τα δεξιά. Λόγω κίνησης του αγωγού αναπτύσσεται E ΕΠ l µε την πολικότητα που φαίνεται στο ΕΕΠ l (Σχήµα ). Οπότε IΕΠ (όπου + + η αντίσταση του αγωγού Λ) F I ΕΠ Λ U Ε ΕΠ F εξ (Σχήµα )

11 F Ι ΕΠ l l l F F () + + ΣF ορ όταν : ( F Τ) ( + ) () l ορ εξ Fεξ F + Fεξ Τ ορ ορ + l. ι) Παύει να ασκείται η F εξ δηλ F εξ Επιβραδυνόµενη ίνηση ορ l ορ Όταν, ΣF α F α α +, α,5, α α 5 και ΣF t ορ ΣF α ορ α t s 5 t j s ιι) πό ρχή διατήρηση της Ενέργειας Ε αρχ τελ + Q ορ Q Q 8 j Ε. Τη στιγµή t, Ι Ι + O αγωγός από την ακινησία, αρχίζει και κάνει επιταχυνόµενη κίνηση µε σταθερή επιτάχυνση α, άρα η ταχύτητα του είναι α t (). Στον αγωγό αναπτύσσεται E I α / s Ε ΕΠ () l E α lt () που λειτουργεί ως ΕΠ αποδέκτης και το ρεύµα στο κύκλωµα είναι: Ε Ε () ΕΠ ΕΕΠ α lt t Ι I t + Ι + Ι,. και η γραφική παράσταση είναι: 6 s,επειδή Λ + - Ε ΕΠ Ι () t(s)