Διαγώνισμα Φυσικής κατεύθυνσης B! Λυκείου.

Transcript

1 Φροντιστήριο Φάσμα 1 Διαγώνισμα Φυσικής κατεύθυνσης B! Λυκείου. Ζήτημα 1 ο. Στις ερωτήσεις 1.1 έως 1.5 επιλέξτε τη σωστή απάντηση Οι ρευματοδότες της ηλεκτρικής εγκατάστασης στα σπίτια μας λέμε ότι δίνουν 220V. Η τιμή αυτή αναφέρεται: α) στο πλάτος της τάσης, β) στην ενεργό τιμή της τάσης, γ) στο πλάτος της έντασης του ρεύματος, δ) στην ενεργό τιμή της έντασης του ρεύματος. Μονάδες Πλαίσιο εμβαδού Α περιστρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα (ω) μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β, ώστε να παράγεται εναλλασσόμενη τάση της μορφής υ=v. ημ(ωt). Στα άκρα του πλαισίου συνδέουμε ωμική αντίσταση R. Αν διπλασιάσουμε τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του πλαισίου, τότε: α) η ενεργός ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος δεν μεταβάλλεται, β) η μέση ισχύς θα διπλασιάζεται, γ) η μέση ισχύς θα τετραπλασιάζεται, δ) η ενεργός τάση θα τετραπλασιάζεται. Μονάδες Φαινόμενο αυτεπαγωγής εμφανίζεται σε ένα κύκλωμα, όταν: α) μεταβάλλεται με οποιονδήποτε τρόπο η μαγνητική ροή που περνά από ένα κύκλωμα, β) το κύκλωμα διαρρέεται από μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό ρεύμα, γ) μεταβάλλεται η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει ένα γειτονικό κύκλωμα, δ) το κύκλωμα διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα σταθερής έντασης. Μονάδες 4

2 Φροντιστήριο Φάσμα Ηλεκτρικό κύκλωμα περιλαμβάνει πηγή συνεχούς τάσης με Η.Ε.Δ, Ε και εσωτερική αντίσταση r-, ιδανικό πηνίο, ωμικό αντιστάτη και διακόπτη, όλα συνδεδεμένα σε σειρά. Τη χρονική στιγμή t=0sec κλείνουμε το κύκλωμα. Τότε την t=0sec: α) η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος στο κύκλωμα θα είναι ίση με μηδέν, β) η τάση λόγω αυτεπαγωγής στο κύκλωμα θα είναι ίση με μηδέν, γ) η ενέργεια που θα έχει αποθηκεύσει το πηνίο θα είναι η μέγιστη, δ) το μέτρο του ρυθμού μεταβολής της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος θα είναι ίσο με μηδέν. Μονάδες Πηνίο με συντελεστή αυτεπαγωγής L διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα της μορφής, i=2t(s.ι.).τα άκρα του πηνίου είναι τα Α και Β και το ηλεκτρικό ρεύμα το διαρρέει με φορά από το άκρο Α προς το Β. α) στο πηνίο δημιουργείται φαινόμενο αμοιβαίας επαγωγής, β) στα άκρα του πηνίου δημιουργείται τάση αυτεπαγωγής με θετικό πόλο στο Α και αρνητικό στο Β, γ) στα άκρα του πηνίου δημιουργείται τάση αυτεπαγωγής με θετικό πόλο στο Β και αρνητικό στο Α, δ) στα άκρα του πηνίου δημιουργείται τάση από αυτεπαγωγή το μέτρο της οποίας είναι μεταβαλλόμενο. Μονάδες Στις παρακάτω ερωτήσεις να απαντήστε με σωστό ή λάθος. α) Ο κανόνας του Lenz εκφράζει την αρχή διατήρησης της ενέργειας. 1 Μονάδα. β) Ο συντελεστής αμοιβαίας επαγωγής εξαρτάται από την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει το γειτονικό κύκλωμα. 1 Μονάδα. γ) Ο συντελεστής αυτεπαγωγής αποτελεί μέτρο της αδράνειας των ηλεκτρικών κυκλωμάτων. 1 Μονάδα. δ) Σε ένα κύκλωμα που εμφανίζεται επαγωγική τάση, το επαγωγικό φορτίο που περνά από διατομή του αγωγού εξαρτάται από το χρονικό διάστημα στο οποίο μεταβάλλεται η μαγνητική ροή. 1 Μονάδα. ε) Το βολτόμετρο και το αμπερόμετρο σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που διαρρέεται από εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα μετρούν ενεργές τιμές. 1 Μονάδα.

3 Φροντιστήριο Φάσμα 3 Ζήτημα 2 ο. Στις παρακάτω ερωτήσεις απαντήστε με σωστό ή λάθος δίνοντας την κατάλληλη αιτιολόγηση Ηλεκτρικό κύκλωμα περιλαμβάνει πηγή συνεχούς τάσης με Η.Ε.Δ., Ε=20V και εσωτερική αντίσταση r=1ω, ιδανικό πηνίο με L=0,5H, ωμικό αντιστάτη με R=9Ω και διακόπτη, όλα συνδεδεμένα σε σειρά. Τη χρονική στιγμή t=0sec κλείνουμε το κύκλωμα. α) Τη χρονική στιγμή t=0sec, η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου του πηνίου θα είναι ίση με 1j. β) Τη χρονική στιγμή t=0sec, η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος στο κύκλωμα θα είναι ίση με 2Α. γ) Τη χρονική στιγμή που το εμπόδιο στην αύξηση του ηλεκτρικού ρεύματος πάψει να υπάρχει, η ένταση του ρεύματος θα ισούται με 2Α. δ) Τη χρονική στιγμή που το εμπόδιο στην αύξηση του ηλεκτρικού ρεύματος πάψει να υπάρχει, το μέτρο του ρυθμού μεταβολής της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος θα είναι μέγιστο. Μονάδες Στα άκρα ενός αντιστάτη που έχει αντίσταση R εφαρμόζουμε εναλλασσόμενη τάση της μορφής υ =10. ημ10πt (S.I.). Ο αντιστάτης καταναλώνει μέση ισχύ ίση με 10W. α) Η αντίσταση R ισούται με 5Ω. β) Η μέγιστη στιγμιαία ισχύ που καταναλώνει ο αντιστάτης ισούται με 20w. γ)αν εφαρμόζουμε την τάση στα άκρα του αντιστάτη επί 10 sec για να θερμάνουμε ένα ιδανικό αέριο ισοβαρώς που βρίσκεται σε δοχείο κλεισμένο με έμβολο, ώστε να αυξηθεί η εσωτερική του ενέργεια κατά 20 J τότε το έργο που θα δώσει το αέριο στο περιβάλλον θα είναι ίσο με 180J. Μονάδες Στα άκρα μιας ωμικής αντίστασης R εφαρμόζουμε πηγή εναλλασσόμενης τάσης της μορφής υ=v. ημ(100πt). α) Αν τη χρονική στιγμή t=t/12, (όπου Τ η περίοδος της εναλλασσόμενης τάσης ) η στιγμιαία ισχύς είναι 100W, τότε η μέση ισχύς είναι 200W. β) Η χρονική στιγμή που η εναλλασσόμενη τάση για δεύτερη φορά θα είναι ίση με V υ = 2 είναι η t = sec Μονάδες 5

4 Φροντιστήριο Φάσμα Στην αίθουσα του σχολικού εργαστηρίου έχει δημιουργηθεί ομογενές μαγνητικό πεδίο με τις δυναμικές γραμμές όπως φαίνεται στο σχήμα. K to=o Λ Την χρονική στιγμή t=0sec αφήνουμε από ύψος h- ένα μεταλλικό αγωγό να πέσει ελεύθερα. Ο αγωγός διατηρείται συνεχώς παράλληλος με το δάπεδο. Τότε: h B α) Στα άκρα του αγωγού θα δημιουργείται επαγωγική τάση το μέτρο της οποίας είναι ανάλογο με το τετράγωνο του χρόνου κίνησης. β) Στα άκρα του αγωγού θα δημιουργείται επαγωγική τάση το μέτρο της οποίας είναι ανάλογο του χρόνου κίνησης. Μονάδες Β. Ευθύγραμμος αγωγός μήκους L κινείται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β με σταθερή ταχύτητα u. Να δείξετε ότι η επαγωγική τάση που δημιουργείται στα άκρα του αγωγού είναι ίση με ΕΕΠ=Β. u. L. Μονάδες 5 Ζήτημα 3 o. Στο κύκλωμα του παρακάτω σχήματος η πηγή έχει ΗΕΔ E=20V και εσωτερική αντίσταση r=0ω. Ο αντιστάτης R1 έχει αντίσταση R1=4Ω, ενώ ο συντελεστής αυτεπαγωγής του ιδανικού πηνίου είναι L=0,1Η. Αρχικά ο διακόπτης είναι στη θέση (Α) και το κύκλωμα διαρρέεται από ρεύμα σταθερής έντασης.

5 Φροντιστήριο Φάσμα 5 α) Να υπολογίσετε τη μέγιστη τιμή έντασης ηλεκτρικού ρεύματος στο ηλεκτρικό κύκλωμα. Τη χρονική στιγμή t=0sec φέρνουμε το διακόπτη στη θέση (Β). β) Να υπολογίσετε το ρυθμό μεταβολής της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος τότε στο κύκλωμα. γ) Να υπολογίσετε το μέτρο της ΗΕΔ από αυτεπαγωγή που αναπτύσσεται στο πηνίο και να σχεδιάσετε την πολικότητά της, τη χρονική στιγμή που ο ρυθμός μείωσης της i έντασης του ρεύματος ισούται με 8A/sec. t δ) Τη παραπάνω χρονική στιγμή να υπολογίσετε το ρυθμό μετατροπής της ενέργειας σε θερμική στον αντιστάτη R1. ε) Να υπολογίσετε τη θερμότητα joule που αναπτύσσεται στο κύκλωμα μετά το άνοιγμα του διακόπτη μέχρι που η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα γίνει ίση με 1Α. Μονάδες 25 Ζήτημα 4 o. Στο διπλανό σχήμα φαίνεται ένα ευθύγραμμο μεταλλικό σύρμα ΚΛ μήκους L=2m, μάζας m=1kg και αντίστασης RΚΛ=2Ω που κινείται χωρίς τριβές έτσι ώστε να είναι συνεχώς κάθετο και σε επαφή με δύο οριζόντιες μεταλλικές ράβδους ΑΧ και Γy μεγάλου μήκους και αμελητέας αντίστασης που συνδέονται με σύρμα αντίστασης R1. Η διάταξη βρίσκεται μέσα σε κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο που η έντυσε του έχει φορά προς τα μέσα και μέτρο Β=1Τ. Ο αγωγός ΚΛ αρχικά ηρεμεί. Τη χρονική στιγμή t=0 δίνεται στον αγωγό αρχική ταχύτατα u0=12m/s. Α. α) Να βρείτε την τιμή της αντίστασης R1, ώστε το ρεύμα στο κλειστό

6 Φροντιστήριο Φάσμα 6 κύκλωμα τη χρονική στιγμή t = 0 να έχει τιμή I0=6Α. β) Να υπολογίσετε το μέτρο του ρυθμού μεταβολής της ταχύτητας του αγωγού ΚΛ τη χρονική στιγμή που η ταχύτητά του γίνεται ίση με u=10m/s. γ) Να υπολογίσετε τη ταχύτητα του αγωγού και τη θερμότητα Joule που αναπτύσσεται στο κύκλωμα μέχρι τη χρονική στιγμή που η ένταση του ρεύματος γίνεται I=2A. Β. Όταν το ρεύμα πάρει τη τιμή I=2A,ασκείται παράλληλα στις δύο ράβδους και κάθετα στον αγωγό ΚΛ, οριζόντια εξωτερική δύναμη F, αντίθετη προς την ταχύτητα του, ώστε να κινείται με σταθερή επιβράδυνση μέτρου α=5m/s 2. Αν εκ νέου θεωρήσουμε σαν χρονική στιγμή t=0,τη στιγμή που άρχισε να ασκείται η F,να βρείτε: α) την εξίσωση της έντασης του ρεύματος σε συνάρτηση με το χρόνο, για όσο χρόνο ο αγωγός κινείται με σταθερή επιβράδυνση β) το μέτρο της εξωτερικής δύναμης F που ασκείται σε συνάρτηση με το χρόνο. ΜΟΝΑΔΕΣ 25 Καλή επιτυχία!