ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ

Transcript

1 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ 1. Οι δυναμικές γραμμές ηλεκτροστατικού πεδίου α Είναι κλειστές β Είναι δυνατόν να τέμνονται γ Είναι πυκνότερες σε περιοχές όπου η ένταση του πεδίου είναι μεγαλύτερη δ Ξεκινούν από αρνητικά φορτία και καταλήγουν σε θετικά 2. Η ολική ηλεκτρική ροή που περνάει από μια κλειστή επιφάνεια α Εάν στο εσωτερικό στη επιφάνειας υπάρχει μόνο αρνητικό φορτίο είναι αρνητική β Εάν στο εσωτερικό της επιφάνειας υπάρχει μόνο ένα ηλεκτρικό δίπολο είναι μηδέν γ Εάν στο εσωτερικό της επιφάνειας δεν υπάρχει ηλεκτρικό φορτίο είναι μηδέν δ Είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το ηλεκτρικό φορτίο που βρίσκεται μέσα στην επιφάνεια 3. Ένα ηλεκτρόνιο αφήνεται σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο α Θα κινηθεί προς σημεία με μεγαλύτερο δυναμικό β Θα κινηθεί προς σημεία με μικρότερο δυναμικό γ Θα κινηθεί έτσι ώστε να ελαττωθεί η δυναμική του ενέργεια δ Θα κινηθεί κατά τη φορά της δυναμικής γραμμής στην οποία βρέθηκε 4. Δύο ακίνητα σημειακά ηλεκτρικά φορτία βρίσκονται στις θέσεις Α και Β και συνιστούν ηλεκτρικό δίπολο. Το δίπολο αυτό αποτελεί πηγή ενός ηλεκτροστατικού πεδίου. α Το δυναμικό του πεδίου στο μέσον Ο της ΑΒ είναι μηδέν β Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο μέσον Ο της ΑΒ είναι μηδέν γ Εάν ένα φορτίο υπόθεμα q βρεθεί στο μέσον Ο της ΑΒ, το έργο της δύναμης του πεδίου κατά τη μετακίνησή του q από το Ο μέχρι το άπειρο θα είναι ίσο με μηδέν δ Σε ένα οποιοδήποτε σημείο Δ μιας μεσοκαθέτου στην ΑΒ η ένταση του ηλεκρτοστατικού πεδίου είναι παράλληλη προς την ΑΒ. 5. Δύο σφαιρικοί αγωγοί ίσων όγκων ο ένας Α 1 από χαλκό και ο άλλος Α 2 από μόλυβδο βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση ο ένας από τον άλλο είναι φορτισμένοι με ηλεκτρικό φορτίο ο Α 1 40 μ C και ο Α 2 50 μ C. Σε κάποια στιγμή φέρνουμε τους δύο αγωγούς σε επαφή. Με ποια από τα παρακάτω συμφωνείτε; α Οι δύο αγωγοί έχουν ίσες χωρητικότητες β Μετά την επαφή το δυναμικό του Α 2 θα είναι μικρότερο από το δυναμικό του Α 1 γ Μετά την επαφή ολική ηλεκτρική ενέργεια του συστήματος θα είναι ίση με το άθροισμα των ενεργειών των δύο αγωγών πριν από την επαφή δ Μετά την επαφή το ηλεκτρικό φορτίο του Α 2 θα ελαττωθεί κατά10 μ C

2 6. Ένα σημειακό φορτίο q 1 = 1 / 8,99 pc βρίσκεται στην αρχή των αξόνων. Σε απόσταση 0,10 m και κατά την θετική φορά του άξονα x από το φορτίο τοποθετούμε φορτίο q 2 = - 1 / 8,99 pc. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στην κορυφή ισόπλευρου τριγώνου το οποίο έχει ως βάση την απόσταση μεταξύ των δύο φορτίων δίνεται από την σχέση: ( Με το σύμβολο i παριστάνουμε το μοναδιαίο διάνυσμα κατά τον άξονα x. Η τιμή της σταθεράς k να θεωρηθεί 8, Nm 2 /C 2.) α Ε= 0,5 N/C i β Ε= - 0,1 N/C i γ Ε= 0,1 N/C i δ E = 0 7. Σημειακό φορτίο q βρίσκεται στο κέντρο νοητού κύβου. Αν με ε 0 παραστήσουμε την απόλυτη διηλεκτρική σταθερά κενού, η ηλεκτρική ροή μέσα από μία έδρα του κύβου είναι ίση με: α q / ε 0 β q / 6ε 0 γ q / 3ε 0 δ 0 8. Ένα καλώδιο υψηλής τάσης πέφτει πάνω σε κλειστό αυτοκίνητο και το σώμα του αυτοκινήτου αποκτά δυναμικό V ως προς το έδαφος. Οι επιβάτες του αυτοκινήτου: α Είναι ασφαλείς μέσα στο αυτοκίνητο β Δεν είναι ασφαλείς μέσα στο αυτοκίνητο γ Δεν είναι ασφαλείς έξω από το αυτοκίνητο δ Δεν είναι ασφαλείς ούτε μέσα ούτε έξω από το αυτοκίνητο 9. Ένας πυκνωτής με παράλληλους οπλισμούς φορτίζεται με την βοήθεια μιας μπαταρίας. Στην συνέχεια αποσυνδέεται η μπαταρία και η απόσταση μεταξύ των οπλισμών διπλασιάζεται. Με ποιο συμφωνείτε; α Η ολική ενέργεια του πυκνωτή παραμένει σταθερή β Η ολική ενέργεια του πυκνωτή αυξάνεται γ Η ολική ενέργεια του πυκνωτή μειώνεται δ Η χωρητικότητα του πυκνωτή παραμένει σταθερή 10. Ένας πυκνωτής με παράλληλους οπλισμούς φορτίζεται με την βοήθεια μιας μπαταρίας. Διατηρούμε τη σύνδεση με τους πόλους της μπαταρίας και ελαττώνουμε την απόσταση των δύο οπλισμών. Με ποια από τα παρακάτω συμφωνείτε; α Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ των οπλισμών δεν μεταβάλλεται β Η ολική ενέργεια του πυκνωτή αυξάνεται γ Το ηλεκτρικό φορτίο του πυκνωτή μεταβάλλεται. δ Το ηλεκτρικό φορτίο του πυκνωτή δεν μεταβάλλεται. 11. Μια μεταλλική σφαίρα διαμέτρου 30 cm είναι φορτισμένη με 40 nc. Το φορτίο της σφαίρας αποτελεί πηγή ηλεκτροστατικού πεδίου. Αναφορικά με το πεδίο αυτό, με ποια από τα παρακάτω συμφωνείτε; α Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο εσωτερικό της είναι ίση με μηδέν β Το δυναμικό του πεδίου σε σημείο που απέχει 5 εκατοστά από το κέντρο της είναι 7200 V γ Το δυναμικό του πεδίου σε σημείο που απέχει 45 εκατοστά από το κέντρο της είναι 1200 V δ Η ένταση του πεδίου σε ένα σημείο της επιφάνειας της σφαίρας είναι V/m

3 12. Ένας πυκνωτής με παράλληλους οπλισμούς φορτίζεται με την βοήθεια μιας μπαταρίας. Στη συνέχεια αποσυνδέεται η μπαταρία και μεταξύ των δύο οπλισμών εισάγεται ένα μονωτικό υλικό σχετικής διηλεκτρικής σταθεράς 4. α Η ολική ενέργεια του πυκνωτή παραμένει σταθερή β Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου τετραπλασιάζεται γ Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου υποτετραπλασιάζεται δ Το ηλεκτρικό φορτίο του πυκνωτή τετραπλασιάζεται 13. Ένας ευθύγραμμος αγωγός πολύ μεγάλου μήκους διαρρέεται από ρεύμα έντασης 100 Α. Η απόσταση από τον αγωγό, στην οποία η ένταση του δημιουργούμενου μαγνητικού πεδίου Β είναι 0, T, είναι ίση προς: α r = 0,4 m β r = 0,04 m γ r = 4 m δ r = 4 cm 14. Ένας ευθύγραμμος ρευματοφόρος αγωγός πολύ μεγάλου μήκους διέρχεται από το κέντρο μεταλλικού δακτυλίου κάθετα στο επίπεδο του δακτυλίου α Ο δακτύλιος διαρρέεται από ρεύμα μόνο όταν αυξάνεται η ένταση ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό β Ο δακτύλιος διαρρέεται από ρεύμα μόνο όταν μειώνεται η ένταση ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό γ Ο δακτύλιος διαρρέεται από ρεύμα όταν μεταβάλλεται η ένταση ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό δ Ο δακτύλιος δεν διαρρέεται από ρεύμα ούτε όταν αυξάνεται η ένταση ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό ούτε όταν μειώνεται αυτή 15. Ένας μεταλλικός δακτύλιος κρέμεται από ένα κατακόρυφο τεντωμένο νήμα και αρχικώς ακινητεί. Κρατώντας σταθερά στο χέρι μας έναν ραβδομαγνήτη τον πλησιάζουμε απότομα προς στον δακτύλιο. Με ποια από τα παρακάτω συμφωνείτε; α Εάν ο δακτύλιος είναι από σίδηρο με εγκοπή θα πλησιάζει προς τον μαγνήτη β Εάν ο μεταλλικός δακτύλιος είναι από χαλκό θα πλησιάσει προς τον μαγνήτη γ Εάν ο μεταλλικός δακτύλιος είναι από χαλκό θα παραμείνει ακίνητος δ Εάν ο μεταλλικός δακτύλιος είναι από χαλκό θα απομακρυνθεί 16. Ένας ευθύγραμμος αγωγός κινείται μεταφορικά σε ομογενές μαγνητικό πεδίο διατηρούμενος κάθετος στις δυναμικές γραμμές α Εάν η ταχύτητα του αγωγού είναι παράλληλη προς τη διεύθυνση του, ο αγωγός θα γίνει οπωσδήποτε πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης β Εάν η ταχύτητα του αγωγού είναι παράλληλη προς τη διεύθυνση του ο αγωγός θα γίνει πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης μόνον εφόσον είναι η ταχύτητά του είναι κάθετη στη διεύθυνση του μαγνητικού πεδίου γ Εάν η ταχύτητα του αγωγού είναι κάθετη στον αγωγό και συγχρόνως κάθετη και στις δυναμικές γραμμές ο αγωγός θα γίνει πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης δ Εάν η ταχύτητα του αγωγού σχηματίζει γωνία 30 0 με τη διεύθυνσή του χωρίς να είναι παράλληλη προς τις δυναμικές γραμμές ο αγωγός δεν θα γίνει πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης

4 17. Ένας κλειστός μεταλλικός δακτύλιος διατηρείται ακίνητος και κάθετος στις δυναμικές γραμμές ομογενούς μαγνητικού πεδίου το οποίο σε ένα σχήμα πάνω σε ένα χαρτί - έχει φορά προς «τα μέσα». Εάν η μαγνητική ροή που περνά από την επιφάνεια του δακτυλίου μεταβάλλεται σύμφωνα με τη συνάρτηση Φ = 6t 2 + 7t + 1. Με ποια συμφωνείτε; α Η ηλεκτρεγερτική δύναμη που αναπτύσσεται κατά τη χρονική στιγμή t= 2s είναι 31V. β Η ηλεκτρεγερτική δύναμη που αναπτύσσεται κατά τη χρονική στιγμή t= 3s είναι 41V. Γ Η φορά του επαγόμενου ηλεκτρικού ρεύματος είναι αντίθετη προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού δ Η φορά του επαγόμενου ηλεκτρικού ρεύματος είναι η φορά των δεικτών του ρολογιού 18. Ένας πυκνωτής με παράλληλους οπλισμούς και αέρα ανάμεσά τους είναι συνδεδεμένος με πηγή συνεχούς τάσης και φορτίζεται. Οι οπλισμοί είναι κυκλικοί δίσκοι ακτίνας 0,10 m. Κάποια στιγμή το ρεύμα αγωγιμότητας στα σύρματα είναι 0,60π Α. Η πυκνότητα του ρεύματος μετατόπισης στο χώρο μεταξύ των οπλισμών είναι τη στιγμή αυτή: α 0 β 60 A/m 2 γ 0, 6 A/m 2 δ 19 A/m Ποια από τις επόμενες προτάσεις είναι λανθασμένη; α Οι εξισώσεις του Maxwell δεν αλλάζουν μορφή κάτω από μετασχηματισμούςlorentz. β Η μαθηματική διατύπωση της αρχής διατήρησης του φορτίου προκύπτει από τις εξισώσεις του Maxwell. γ Η έκφραση για τη δύναμη Lorentz προκύπτει ως ειδική εφαρμογή των εξισώσεωνmaxwell. δ Ο νόμος του Gauss ισχύει και για κινούμενα φορτία 20. Ένας ραβδομαγνήτης βάρους 6 Ν κρέμεται από ένα κατακόρυφο νήμα αμελητέας μάζας με τον νότιο πόλο από πάνω. Σε κάποια στιγμή εφαρμόζεται οριζόντιο μαγνητικό πεδίο έτσι ώστε σε κάθε πόλο του μαγνήτη να ασκείται δύναμη 3Ν. Συμφωνείτε ότι κατά τη νέα ισορροπία του συστήματος α Το τεντωμένο νήμα θα παραμείνει κατακόρυφο β Το τεντωμένο νήμα θα σχηματίζει γωνία 45 0 με την κατακόρυφο γ Ο άξονας του ραβδομαγνήτη θα σχηματίζει γωνία 30 0 με την κατακόρυφο δ Ο άξονας του ραβδομαγνήτη θα σχηματίζει γωνία 45 0 με την κατακόρυφο 21. Ένας ραβδομαγνήτης αφήνεται να πέσει με τον άξονά του κατακόρυφο μέσα σε κατακόρυφο διατηρούμενο αμετακίνητο - αλουμινένιο σωλήνα μήκους δύο μέτρων. Αν αγνοήσουμε την αντίσταση του αέρα, με ποια από τα παρακάτω συμφωνείτε; α Η κίνηση του θα είναι ομαλά επιταχυνόμενη β Θα αποκτήσει οριακή ταχύτητα γ Κατά την κίνηση θα αυξηθεί η θερμοκρασία του συστήματος δ Κατά την κίνηση δεν θα αυξηθεί η θερμοκρασία του συστήματος

5 22. Στους οπλισμούς ενός επίπεδου πυκνωτή με τους οπλισμούς κατακόρυφους και με χωρητικότητα 10/4π nf εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση V= 90ημ314t α Κατά τη χρονική στιγμή t= 0,02 s η τιμή του B.ds κατά μήκος μιας κατακόρυφης κλειστής γραμμής - γύρω από τις οριζόντιες δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή - είναι Vm/s β Κατά τη χρονική στιγμή t= 0,04 s ο ρυθμός μεταβολής της ροής - του ηλεκτρικού πεδίου - μέσα από μία επιφάνεια μεταξύ των δύο οπλισμών, παράλληλη προς αυτούς είναι 90 Vm/s γ Κατά τη χρονική στιγμή t= 0,02 s το ρεύμα μετατόπισης είναι 10-7 /4π Α δ Γύρω από τις δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή δημιουργείται μαγνητικό πεδίο με δυναμικές γραμμές κλειστές και σε οριζόντιο επίπεδο. 23. Ένα κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο έχει φορά προς τα πάνω. Σε κάποια χρονική στιγμή t = 0 η ένταση του μαγνητικού πεδίου μεταβάλλεται με τον χρόνο σύμφωνα με την B= 3t 2 6t, οπότε δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο. Με ποια από τα παρακάτω συμφωνείτε; α 0ι δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου είναι παράλληλες και οριζόντιες β 0ι δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου είναι κλειστές γραμμές σε κατακόρυφο επίπεδο γ Κατά τη χρονική στιγμή t = 1 η αρχική φορά του ηλεκτρικού πεδίου αναστρέφεται δ Κατά τη χρονική στιγμή t = 2 η αρχική φορά του ηλεκτρικού πεδίου αναστρέφεται 24. Ένα ορθογώνιο μεταλλικό πλαίσιο εμβαδού Α βρίσκεται σε ομογενές μαγνητικό πεδίο Β και στρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω περί άξονα ο οποίος ανήκει στο επίπεδο του πλαισίου και είναι κάθετος στις δυναμικές γραμμές. Σε μία χρονική στιγμή την οποία θεωρούμε αρχή των χρόνων το πλαίσιο είναι κάθετο στις δυναμικές γραμμές του πεδίου α Η μεταβολή της μαγνητικής ροής - που περνάει από το επίπεδο του πλαισίου - από τη χρονική στιγμή t=0 μέχρι τη στιγμή t = π/ω είναι μηδενική β Κατά τη χρονική στιγμή t = π/ω η ηλεκτρεγερτική δύναμη που αναπτύσσεται στο πλαίσιο είναι ίση με ωβα γ Κατά τη χρονική στιγμή t = π/2ω η μαγνητική ροή -που περνάει από το επίπεδο του πλαισίου- είναι ίση με μηδέν δ Κατά τη χρονική στιγμή t = π/4ω η ηλεκτρεγερτική δύναμη που αναπτύσσεται στο πλαίσιο είναι ίση με 2ωΒΑ