ΛΥΚΕΙΟ ΠΟΛΕΜΙΔΙΩΝ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΙΟΥ- ΙΟΥΝΙΟΥ 2012 ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΤΑΞΗΣ

Transcript

1 ΛΥΚΕΙΟ ΠΟΛΕΜΙΔΙΩΝ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΙΟΥ- ΙΟΥΝΙΟΥ 01 ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΤΑΞΗΣ Ημερομηνία:05/06/01 Βαθμός : Διάρκεια:,5 ώρες Υπογραφή Καθηγητή : Ονοματεπώνυμο :.. Τμήμα :... Οδηγίες: 1. Το εξεταστικό δοκίμιο αποτελείται από 13 σελίδες και δύο μέρη.. Επιτρέπεται η χρήση μη προγραμματιζόμενης υπολογιστικής μηχανής. 3. Απαγορεύεται η χρήση διορθωτικού υγρού. 4. Δίνεται τυπολόγιο στις σελίδες 1 και 13. ΜΕΡΟΣ Α Αποτελείται από 1 ερωτήσεις. Κάθε ορθή απάντηση βαθμολογείται με 5 μονάδες σε σύνολο 100 μονάδων. Να απαντήσετε μόνο στις 10 ερωτήσεις. 1. Τα σώματα Σ 1 και Σ έχουν μάζες m 1 =10kg και m =5kg αντίστοιχα. Το σώμα Σ 1 βρίσκεται πάνω σε λείο οριζόντιο επίπεδο και συνδέεται με σώμα Σ με νήμα που περνά από ιδανική τροχαλία. Μια οριζόντια δύναμη F ασκείται στο σώμα όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. F= 0Ν Σ 1 Σ α) Να σχεδιάσετε τις δυνάμεις που ασκούνται σε κάθε σώμα. (μ.) β) Να διερευνήσετε προς τα πού θα κινηθεί το σύστημα. (μ.1) γ) Να βρείτε την επιτάχυνση του συστήματος. (μ.) 1

2 . Ένα περιπολικό βρίσκεται σταθμευμένο σε ευθύγραμμο δρόμο όταν περνά από μπροστά του ένας μοτοσικλετιστής που κινείται με σταθερή ταχύτητα U=16m/s. Ο μοτοσικλετιστής δε φορά κράνος και το περιπολικό αρχίζει να τον καταδιώκει κινούμενο με σταθερή επιτάχυνση α= 4m/s όπως φαίνεται στο πιο κάτω σχήμα. Όταν το περιπολικό αρχίζει την καταδίωξη ο μοτοσικλετιστής προηγείται κατά 40m. α= 4m/s U=16m/s Να βρείτε σε πόσο χρόνο το περιπολικό θα φτάσει τον μοτοσικλετιστή. (μ.5) 3. α) Ποια είναι η συνθήκη ώστε ένα σώμα να εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση; (μ.) β) Ο άνθρωπος στο διπλανό σχήμα μετακινείται σε δύο τόπους με διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη. Να συγκρίνετε στις θέσεις Α και Β : A B i) την περίοδο (μ.1). ii) τη γωνιακή ταχύτητα... iii) τη γραμμική ταχύτητα του ανθρώπου. (μ.1) (μ.1) 4. α) Να διατυπώσετε το θεώρημα διατήρησης της μηχανικής ενέργειας. (μ.)

3 β) Ένα βαγόνι κινείται σε λεία τροχιά σε ένα λούνα παρκ. Το βαγόνι ξεκινά από το σημείο Α με αρχική ταχύτητα U 0. 40m A U 0 60m Γ Δ Z Η 0m B Σε ποιο σημείο της διαδρομής το βαγόνι έχει τη μεγαλύτερη ταχύτητα και σε ποιο σημείο τη μικρότερη ; Να δικαιολογήσετε την απάντηση σας. 5. α) Να διατυπώσετε την αρχή της αδράνειας. (μ.) β) Από την οροφή ενός αυτοκινήτου που κινείται προς τα δεξιά με σταθερή ταχύτητα σε ευθύγραμμο δρόμο, είναι κρεμασμένο με νήμα ένα σφαιρίδιο (σχήμα 1). Κάποια στιγμή η ταχύτητα του αυτοκινήτου μεταβάλλεται και το σφαιρίδιο μετακινείται όπως φαίνεται στο σχήμα. Σχ.(1) Σχ.() Τι κίνηση εκτελεί το όχημα στο σχήμα ; Να δικαιολογήσετε την απάντηση σας. 3

4 6. Κατά τη διάρκεια πειράματος οι μαθητές τοποθέτησαν δυο όμοια σώματα πάνω σε ομογενή δίσκο και άρχισαν να περιστρέφουν τον δίσκο με συνεχώς αυξανόμενη γωνιακή ταχύτητα. α) Να σχεδιάσετε τις δυνάμεις που ασκούνται σε κάθε σώμα. (μ.1,5) β) Να αναφέρετε ποια δύναμη έχει το ρόλο της κεντρομόλου. (μ.1,5) γ) Ποιο από τα δυο σώματα θα φύγει πρώτο από τον δίσκο; Να δικαιολογήσετε την απάντηση σας. (μ.) Το ηλεκτρικό πεδίο που φαίνεται στο διπλανό σχήμα δημιουργείται από τα δυο φορτία Q 1 και Q που βρίσκονται στις θέσεις 1 και αντίστοιχα. α) Να προσδιορίσετε το είδος του κάθε φορτίου.(μ.). β) Να εξηγήσετε σε ποιο από τα σημεία Α ή Β η ένταση του πεδίου είναι μεγαλύτερη. 8. α) Να γράψετε τις δύο απλές κινήσεις που συνθέτουν την οριζόντια βολή. (μ.) β) Στο διπλανό σχήμα φαίνεται η κίνηση δύο σφαιρών A και Β. Η σφαίρα Α αφήνεται ελεύθερη από ύψος h από το έδαφος. Την ίδια χρονική στιγμή και από το ίδιο ύψος, σφαίρα Β βάλλεται οριζόντια με αρχική ταχύτητα U 0Β. i) Ποια από τις δύο σφαίρες θα φθάσει πρώτη στο έδαφος ; Να δικαιολογήσετε την απάντηση σας. (μ.1).. U 0Α =0 h U 0Β 4

5 ii) Να συγκρίνετε το μέτρο των ταχυτήτων των δύο σφαιρών τη στιγμή που φτάνουν στο έδαφος. Να δικαιολογήσετε την απάντηση σας. (μ.) 9. Σε πείραμα που έγινε στο εργαστήριο ομάδα μαθητών πήρε δύο αγωγούς Α και Β. Οι αγωγοί ήταν κατασκευασμένοι από το ίδιο υλικό είχαν ίδιο εμβαδό διατομής και διαφορετικό μήκος. Για κάθε αγωγό ξεχωριστά πήραν μετρήσεις της έντασης του ρεύματος μεταβάλλοντας την τάση που επικρατούσε στα άκρα του. Από τις μετρήσεις σχεδίασαν τις γραφικές παραστάσεις I = f(v) σε κοινούς άξονες όπως φαίνεται στο σχήμα. Να εξηγήσετε: α) Ποιος από τους δύο αγωγούς έχει μεγαλύτερη αντίσταση ; (μ.,5) β) Ποιος από τους δύο αγωγούς έχει το μεγαλύτερο μήκος ; (μ.,5).. I Α Β V 10. Στο διπλανό σχήμα φαίνονται τα πειραματικά αποτελέσματα από τη σκέδαση δέσμης σωματιδίων α (πυρήνες του στοιχείου ήλιο) από λεπτό φύλλο χρυσού.(to πείραμα αυτό έγινε για πρώτη φορά από τον Rutherford και τους συνεργάτες του Geiger και Marsden το ). α) Τι παρατηρείτε σχετικά με την απόκλιση των σωματιδίων α μετά το πέρασμα τους από το φύλλο χρυσού; (μ.) β) Να περιγράψετε με λίγα λόγια το ατομικό πρότυπο στο οποίο κατέληξε η ομάδα του Rutherford

6 11. Το κύκλωμα που φαίνεται στο σχήμα περιλαμβάνει ηλεκτρική πηγή, λαμπτήρα και μια ρυθμιστική αντίσταση. Να εξηγήσετε πώς μεταβάλλεται η φωτοβολία του λαμπτήρα όταν ο δρομέας μετακινείται από το σημείο Α στο σημείο Β. (μ.5) V Α Δ Β 1. Ένα κορίτσι βρίσκεται στο παράθυρο ενός πύργου (θέση Β) σε ύψος h=40 m πάνω από το έδαφος. Ρίχνει κατακόρυφα προς τα πάνω μια μπάλα με αρχική ταχύτητα U 0 =10 m/s. Να θεωρήσετε ότι η αντίσταση του αέρα είναι αμελητέα. α) Να σχεδιάσετε τις δυνάμεις που ασκούνται στη μπάλα στη θέση Γ. (μ.1) β) Να υπολογίσετε το μέγιστο ύψος από το έδαφος, στο οποίο θα φτάσει η μπάλα (θέση Γ). (μ.)..... γ) Να σχεδιάσετε ποιοτικά τη γραφική παράσταση U=f(t) της ταχύτητας σε σχέση με το χρόνο για όλη τη διάρκεια της κίνησης. (μέχρι η μπάλα να φτάσει στο έδαφος). (μ.) 6

7 ΜΕΡΟΣ Β Αποτελείται από 6 ερωτήσεις. Κάθε ορθή απάντηση βαθμολογείται με 10 μονάδες σε σύνολο 100 μονάδων. Να απαντήσετε μόνο στις 5 ερωτήσεις. 13. Σε πείραμα για τον υπολογισμό της ηλεκτρεγερτικής δύναμης Ε και της εσωτερικής αντίστασης r μιας ηλεκτρικής πηγής χρησιμοποιήθηκαν τα ακόλουθα υλικά : Ηλεκτρική πηγή (τροφοδοτικό), αμπερόμετρο, βολτόμετρο, μια ρυθμιστική αντίσταση και καλώδια. Οι μαθητές καταχώρησαν στον πιο κάτω πίνακα τις μετρήσεις της πολικής τάσης V π σε σχέση με την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος Ι που διαρρέει το κύκλωμα. V Π (v) 1,3 1,1 0,9 0,7 0,5 I (A) 0,1 0, 0,3 0,4 0,5 α) Να σχεδιάσετε το κύκλωμα που χρησιμοποιήθηκε. (μ.) β) Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση V Π = f(i) γ) Από τη γραφική παράσταση να υπολογίσετε την εσωτερική αντίσταση r και την ηλεκτρεγερτική δύναμη Ε της πηγής. δ) Να εξηγήσετε γιατί η τιμή της ηλεκτρεγερτικής δύναμης Ε της πηγής είναι μεγαλύτερη από αυτή της πολικής τάσης Vπ. (μ.) 7

8 14. Ένα σώμα μάζας m = 1Kg βρίσκεται ακίνητο σε οριζόντιο επίπεδο. Πάνω στο σώμα ασκείται δύναμη F της οποίας το μέτρο αυξάνεται σταδιακά. F α) Να σχεδιάσετε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα. β) Αν ο συντελεστής στατικής τριβής μεταξύ σώματος και επιπέδου είναι μ στ = 0,4 και ο συντελεστής τριβής ολίσθησης είναι μ ολ = 0,35. Να υπολογίσετε : i) Τη μέγιστη στατική τριβή. (μ.1,5) ii)την τριβή ολίσθησης. (μ.1,5) Στον πιο κάτω πίνακα φαίνονται μερικές τιμές της δύναμης F. F (N) T (N) Είδος Τριβής γ) Να υπολογίσετε και να χαρακτηρίσετε την τριβή (στατική ή ολίσθησης) που ασκείται στο σώμα Σ για κάθε τιμή της δύναμης και ακολούθως να συμπληρώσετε τον πίνακα. δ) Για ποιες από τις πιο πάνω τιμές της δύναμης F κινείται το σώμα; (μ.1) 15. α) Να γράψετε τις συνθήκες ισορροπίας ενός στερεού σώματος. 8

9 β) Στην είσοδο ενός εθνικού πάρκου για την προστασία ενός σπάνιου είδους αετού βρίσκεται αναρτημένη από οριζόντια ομογενή ράβδος, μια ομογενής πινακίδα. Η ράβδος είναι στερεωμένη με σύρμα σε κατακόρυφη δοκό όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα.to βάρος της ράβδου είναι Βρ=0Ν και της πινακίδας Βπ=100Ν. Δίνονται: ημ30 0 =0,5 και συν30 0 = 0,87 i) Να υπολογίσετε την τάση του σύρματος. Α 0,5m Σύρμα 30.,5m... ii) Να υπολογίσετε το μέτρο της δύναμης που ασκείται στην άρθρωση Α από την κατακόρυφη δοκό. (μ.4). 16. α) Τι ονομάζουμε ένταση ηλεκτρικού πεδίου. (μ.).. β) Δύο ακίνητα σημειακά φορτία Q 1 = +0μC και Q = -5 μc, είναι τοποθετημένα στις κορυφές Β και Γ ενός ορθογωνίου τριγώνου, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Δίνονται ΑB=6 m, ΑΓ = 5 m και K = 9x10 9 N.m /C. Β Q 1 i) Να βρείτε την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο Α που οφείλεται στα δύο φορτία και να την σχεδιάσετε.. Α Γ Q 9

10 ii) Να υπολογίσετε το ολικό δυναμικό του ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο Α. iii) Να υπολογίσετε το έργο που παράγεται ή καταναλώνεται κατά τη μεταφορά ενός φορτίου q = +1 μc, από το σημείο Α μέχρι το άπειρο. (μ.) 17. α) Να διατυπώσετε το νόμο του Ohm. β) Στο κύκλωμα του σχήματος δίνονται : R 1 =0Ω, R =60Ω, R 3 =65Ω και V=160V. Nα βρείτε: i) Την ισοδύναμη αντίσταση του κυκλώματος. (μ.).... ii) Τις ενδείξεις των αμπερομέτρων Α, Α 1 και Α. iii) Αν βραχυκυκλώσουμε τα σημεία Α και Β να υπολογίσετε τις νέες ενδείξεις των αμπερομέτρων. (μ.) 10

11 18. Στο διπλανό σχήμα φαίνονται οι ενεργειακές στάθμες του ατόμου του υδρογόνου. α) Πόση είναι η ενέργεια ιονισμού του ατόμου; (μ.) β) Να υπολογίσετε το μήκος κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται κατά την αποδιέγερση ενός ηλεκτρονίου από τη δεύτερη στην πρώτη ενεργειακή στάθμη. n n 4 n 3 n n 1 E = 0 ev E 4 = -0,85 ev E 3 = -1,51eV E = -3,40 ev E 1 = -13,6 ev γ) Τι θα συμβεί σε κάθε περίπτωση αν σε ένα άτομο υδρογόνου το οποίο βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση προσπέσει φωτόνιο που έχει ενέργεια: i) 9, ev ii) 1,75 ev iii) 14 ev δ) Να εξηγήσετε τι θα συμβεί όταν ένα ηλεκτρόνιο με κινητική ενέργεια 1,5 ev προσπέσει στο άτομο του υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση. (μ.).... Οι εισηγητές Ο συντονιστής (Β.Δ) Ο Διευθυντής Καραϊσκάκης Ροδόλφος Καραϊσκάκης Ροδόλφος Μπαρρής Κυριάκος.. Παφίτης Γιάννης Δημητρίου Σάββας.... Κουσουλή Κωνστάντια Συμεού Μαρία.. 11

12 ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ, Β ΛΥΚΕΙΟΥ 1 Μηχανική Υλικού Σημείου σε μια διάσταση 1.1 Νόμος του Νεύτωνα F ma 1. Βάρος B mg 1.3 Νόμος του Hooke F K( x) 1.4 Εξισώσεις κίνησης x 1 at x 0 0 t, 0 at Κινητική ενέργεια Ek m 1.6 Έργο δύναμης και θεώρημα έργου-κινητικής W Fx ενέργειας W E K 1.7 Αρχή διατήρησης μηχανικής ενέργειας 1 m mgh ό 1.8 Στατική τριβή και τριβή ολίσθησης T, T Μηχανική Υλικού Σημείου σε δύο διαστάσεις.1 Κυκλική κίνηση 1 f r, T, a k 3 Ροπές Ισορροπία στερεού σώματος 3.1 Ροπή δύναμης M Fd 3. Συνθήκες ισορροπίας στερεού σώματος F 0, M 0 4 Βαρύτητα 4.1 Νόμος παγκόσμιας έλξης m1m F G r 4. Ένταση πεδίου βαρύτητας για πλανήτη μάζας M και M F g G, r R g ακτίνας R. r, m 5 Στατικός Ηλεκτρισμός 5.1 Νόμος του Coulomb q1q F K r 5. Ένταση ηλεκτρικού πεδίου και πεδίου Coulomb F E Q E K q, r 5.3 Διαφορά δυναμικού και έργο ηλεκτρικού πεδίου W q V 5.4 Ένταση ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου V E 6 Συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα 6.1 Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος 6. Ηλεκτρική αντίσταση κυλινδρικού αγωγού 6.3 Νόμος του Ohm 6.4 Σύνδεση αντιστάσεων σε σειρά και παράλληλα q I t l R s, V R I R R R 1 R Σύνδεση αντιστάσεων παράλληλα... R R R R 1 3 1

13 6.6 Ηλεκτρική ισχύς, νόμος του Joule P IV, Q I Rt 6.7 Ηλεκτρεγερτική δύναμη πηγής και πολική τάση V E Ir 6.8 Κανόνες του Kirchhoff I 0, E IR 6.9 Διαφορά δυναμικού V IR E 7 Σύγχρονη Φυσική 7.1 Ταχύτητα διάδοσης κύματος f 7. Φωτοηλεκτρική εξίσωση του Einstein hc b b EK f, h 7.3 Ενέργεια διέγερσης ή αποδιέγερσης στο άτομο του E hf Η 7.4 Ισοδυναμία μάζας και ενέργειας E mc 8 ΣΤΑΘΕΡΕΣ 8.1 Επιτάχυνση της βαρύτητας κοντά στην επιφάνεια g0 10m / s της Γης 8. Παγκόσμια σταθερά βαρύτητας G 6,67x Μέση ακτίνα της Γης R 6,37x10 m Μάζα της Γης M 6x10 Kg 8.5 Σταθερά Coulomb K x10 N. m Ορισμός ev 1eV 1,6 x10 J N. m Kg 8.7 Ταχύτητα του φωτός στο κενό 8 c 3x10 m/ s 8.8 Ατομική μονάδα μάζας 7 1u 1,66x10 Kg 931MeV Σταθερά του Planck h 6,66x10 J. s Φορτίο του ηλεκτρονίου q e 1,6 x10 C Φορτίο του πρωτονίου q p 1,6 x10 C Μάζα του ηλεκτρονίου m e 9,11x10 Kg Μάζα του πρωτονίου m p 1,673x10 Kg Μάζα του νετρονίου m n 1,675x10 Kg C 13