ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 08/11/2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ:

Transcript

1 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 08/11/2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: Τζαγκαράκης Γιάννης, Δημοπούλου Ηρώ, Αγγελίδης Άγγελος, Κανιαδάκης Γιώργος, Κούζιλου Τάνια, Μαρκαντωνάκη Χριστίνα, Παπαθανασίου Θάνος Απαντήσεις ΘΕΜΑ 1 Α. Ποια σώματα ονομάζουμε αγωγούς και ποια μονωτές; Να αναφέρετε ενδεικτικά τρία παραδείγματα από την κάθε κατηγορία. Σχολικό σελ 19 «Τα σώματα που επιτρέπουν.μονωτές». Ενδεικτικά αγωγοί είναι τα μέταλλα όπως ο σίδηρος, ο υγρός αέρας, το ανθρώπινο σώμα και μονωτές είναι το πλαστικό, η πορσελάνη, το γυαλί, ο ξηρός αέρας. Β. Ένα ηλεκρικά ουδέτερο σώμα έχει φορτίο; Τι φορτίο έχει συνολικά το άτομο; Ένα ηλεκτρικά ουδέτερο σώμα έχει συνολικό φορτίο μηδέν (q=0). Στο σώμα υπάρχει μεγάλος αριθμός πρωτονίων ο οποίος είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Το συνολικό φορτίο των πρωτονίων είναι αντίθετο αλλά ίδιο σε μέγεθος με το συνολικό αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων. Το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, επομένως το ολικό φορτίο του ατόμου είναι μηδέν. Γ. Να προτείνετε ένα τρόπο σύγκρισης των φορτίων δύο σωμάτων Α και Β. Η ηλεκτρική δύναμη που ασκεί (ή ασκείται σε) ένα φορτισμένο σώμα είναι ανάλογη του φορτίου του. Σύμφωνα με αυτό μπορούμε να συγκρίνουμε, άρα και να μετρήσουμε τα φορτία δύο σωμάτων, μετρώντας τις ηλεκτρικές δυνάμεις που ασκούν σε ένα τρίτο σώμα κατω από τις ίδιες συνθήκες (από την ίδια απόσταση και εντός του ίδιου υλικού, για παράδειγμα αέρα.) Πλησιάζουμε το πρώτο σώμα στο σφαιρίδιο ενός ηλεκτρικού εκκρεμούς και παρατηρούμε την απόκλιση του εκκρεμούς. Επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία για το δεύτερο σώμα. Όταν η απόκλιση είναι μεγαλύτερη, έχουμε μεγαλύτερο φορτίο (κατά απόλυτες τιμές). ΘΕΜΑ 2 Α. Ποιες είναι οι δύο σημαντικές ιδιότητες του ηλεκτρικού φορτίου; Τι γνωρίζετε για αυτές; Σχολικό σελ 16 «Η φόρτιση των σωμάτων οφείλεται κβάντο του χρήματος» Β. Ποια σχέση ισχύει ανάμεσα σε φορτία δύο σφαιρών Α και Β κατά την ηλέκτριση με επαφή, όταν η Α είναι αρχικά φορτισμένη με φορτίο q Α ενώ η Β αφόρτιστη; Κατά την ηλέκτριση με επαφή ισχύει η αρχή διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου : Το άθροισμα των φορτίων που αποκτούν τα δύο σώματα τελικά είναι ίσο με το φορτίο που αρχικά είχε το ένα. Έστω A και Β τα φορτία των δυο σφαιρών μετά την ηλέκτριση. ΟΛ = ΟΛ ή A Β A Β ή Α A Β Σελίδα 1 από 5

2 ΘΕΜΑ 3 Α. Να σημειώσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ). 1. Στους πυρήνες όλων των ατόμων των σωμάτων υπάρχουν θετικά φορτισμένα σωματίδια. Σ 2. Σε κάθε άτομο υπάρχουν τριών ειδών φορτισμένα σωματίδια: τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια. Λ 3. Αν πλησιάσουμε έναν μαγνήτη στο μικρό σιδερένιο σφαιρίδιο ενός εκκρεμούς, θα παρατηρήσουμε το σφαιρίδιο να πλησιάζει το μαγνήτη. Σ 4. Όσα σώματα εμφανίζουν όμοια συμπεριφορά με μια γυάλινη ράβδο την οποία έχουμε τρίψει με μεταξωτό ύφασμα, θα λέμε ότι είναι θετικά ηλεκτρισμένα. Σ 5. Το 1 C είναι η μονάδα μέτρησης ηλεκτρικού φορτίου στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων Μέτρησης S.I. Σ 6. Μια ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή. Λ 7. Κατά την ηλέκτριση με τριβή τα σώματα αποκτούν ίσα και αντίθετα φορτία. Σ 8. Όταν ένα σώμα αποβάλλει ηλεκτρόνια, αποκτά αρνητικό φορτίο. Λ 9. Δύο φορτισμένες σφαίρες τοποθετούνται σε μια ορισμένη απόσταση μεταξύ τους. Αν υποδιπλασιάσουμε το φορτίο της μιας σφαίρας, η ηλεκτρική δύναμη μεταξύ των σφαιρών θα διπλασιαστεί. Λ 10. Η ηλεκτρική δύναμη που ασκείται σε ένα φορτισμένο σώμα είναι ανεξάρτητη του ηλεκτρικού του φορτίου. Λ Β. Τι είναι το ηλεκτροσκόπιο; Ποια η χρησιμότητα του; Να περιγράψετε τον τρόπο λειτουργίας του ηλεκτροσκοπίου με κινητά φύλλα. Σχολικό σελ 20 «Για την ανίχνευση του ηλεκτρικού.περισσότερο φορτίο.» ΘΕΜΑ 4 Τρία σώματα Α, Β και Γ έχουν φορτία q A = C, q B = - 0,8 μc και q Γ = 600 nc αντίστοιχα. α. Ποιο είναι το ολικό τους φορτίο σε Coulomb; q A = C q B = - 0,8 μc = C = C q Γ = 600 nc = C = C q ολ = q A + q B + q Γ = ( ) = C β. Το φορτίο του παραπάνω ερωτήματος μαζί με ένα σώμα Δ αγνώστου φορτίου και ένα σώμα Ε με φορτίο q E = C αποτελούν σύστημα με συνολικό φορτίο q ολ = 0 (ηλεκτρικά ουδέτερο). Να υπολογίσετε το φορτίο του σώματος Δ. Για να είναι ηλεκτρικά ουδέτερο το σύστημα θα πρέπει: q ολ = 0 ή q A + q B + q Γ + q Δ +q E = 0 ή q Δ = 0 ή q Δ = C Σελίδα 2 από 5

3 ΘΕΜΑ 5 Διαθέτουμε τα ηλεκτρισμένα σώματα Α, Β και Γ τα οποία μπορεί να είναι γυάλινες ή πλαστικές ράβδοι που έχουν ηλεκτριστεί αφού τις τρίψαμε με μεταξωτό και μάλλινο ύφασμα αντίστοιχα. Το σώμα Α απωθεί το Γ και το Γ έλκει το Β. Αν το σώμα Α είναι γυάλινη ράβδος, από ποιο υλικό είναι φτιαγμένα τα σώματα Β και Γ; Γνωρίζουμε πως οι ηλεκτρικές δυνάμεις μπορεί να είναι είτε ελκτικές είτε απωστικές. Αν τρίψουμε δύο γυάλινες ράβδους με μεταξωτό ύφασμα και στη συνέχεια τις πλησιάσουμε παρατηρούμε ότι απωθούνται. Αν όμως τρίψουμε μια γυάλινη ράβδο με μεταξωτό ύφασμα και μια πλαστική με μάλλινο ύφασμα και τις πλησιάσουμε θα παρατηρήσουμε ότι έλκονται. Εφόσον γνωρίζουμε ότι το σώμα Α είναι γυάλινη ράβδος και απωθεί το σώμα Γ, τότε και το σώμα Γ είναι γυάλινη ράβδος. Αντίστοιχα το σώμα Γ έλκει το σώμα Β, συνεπώς το σώμα Β είναι πλαστική ράβδος. ΘΕΜΑ 6 Μια μεταλλική σφαίρα Α με φορτίο 32 nc έρχεται σε επαφή με άλλη μεταλλική σφαίρα Β με φορτίο -4 nc. Μετά την επαφή η σφαίρα Β έχει φορτίο 20 nc. α. Ποιο είναι το φορτίο της σφαίρας Α μετά την επαφή; Σύμφωνα με την αρχή διατήρησης του φορτίου: q ολ,πριν = q ολ,μετά ή q A + q B = q A + q B ή q A = 8 nc β. Πόσα ελεύθερα ηλεκτρόνια έφυγαν από τη μία σφαίρα και πήγαν στην άλλη; Δίνεται το στοιχειώδες φορτίο e = 1, C. N=q Α /e ή N= ηλεκτρόνια ΘΕΜΑ 7 α. Να διατάξετε τα παρακάτω φορτία από το μικρότερο προς το μεγαλύτερο: q 1 = 5 μc q 2 = nc q 3 = C q 4 = mc q 1 = 5 μc = C q 2 = nc = C = C q 3 = C q 4 = mc = C = C Επομένως, q 3 < q 1 < q 4 < q 2 Σελίδα 3 από 5

4 β. Πόσο φορτίο q 5 πρέπει να έχει μία πέμπτη σφαίρα ώστε το συνολικό φορτίο του συστήματος των πέντε σφαιρών να είναι ίσο με -7 μc; q ολ = -7 μc ή q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 = -7 μc ή C C C C + q 5 = C ή q 5 = C C C C C ή q 5 = C ΘΕΜΑ 8 Α. Να διατυπώσετε το νόμο του Coulomb και να αναφέρετε από τι εξαρτάται η τιμή της σταθεράς Κ του νόμου του Coulomb. Σχολικό σελ. 23 «Το μέτρο της ηλεκτρικής μεταξύ τους απόστασης (r)» Σχολικό σελ. 23 «Η τιμή της σταθεράς Κ εξαρτάται από το υλικό μέσα στο οποίο βρίσκονται τα φορτισμένα σώματα και από το σύστημα των μονάδων που χρησιμοποιούμε.» Β. Σημειακό φορτίο q 1 = + 9 μc βρίσκεται σε απόσταση r = 6 cm από άλλο σημειακό φορτίο q 2. Τα δύο φορτία έλκονται με δύναμη μέτρου F = 45 N. Να βρείτε το είδος και την ποσότητα του φορτίου q 2. Δίνεται η τιμή της ηλεκτρικής σταθεράς K = H δύναμη που αναπτύσσεται μεταξύ των δύο φορτίων είναι ελκτική, κατά συνέπεια τα δύο φορτία είναι ετερόσημα, άρα το φορτίο q 2 είναι αρνητικό. q 1 = 9 μc = C r = 6 cm = m Συνεπώς q 2 = - 2 μc ΘΕΜΑ 9 Δύο σημειακά ηλεκτρικά φορτία Q1 και Q2 είναι ακίνητα και απέχουν μεταξύ τους απόσταση r. Η δύναμη Coulomb με την οποία αλληλεπιδρούν έχει μέτρο F. Τι θα συμβεί στο μέτρο της δύναμης Coulomb αν: α. το ένα φορτίο τετραπλασιαστεί και η μεταξύ τους απόσταση διπλασιαστεί; β. το ένα φορτίο διπλασιαστεί και το άλλο φορτίο τριπλασιαστεί; Σελίδα 4 από 5

5 γ. η απόσταση μεταξύ τους υποδιπλασιαστεί; Να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις σας. ΟΔΗΓΙΑ: NA ΑΠΑΝΤΗΘΟΥΝ ΕΞΙ ΑΠΟ ΤΑ ΕΝΝΕΑ ΘΕΜΑΤΑ Σελίδα 5 από 5