ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΑΚΡΟΠΟΛΕΩΣ ΛΕΥΚΩΣΙΑΣ ΓΡΑΠΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ-ΙΟΥΝΙΟΥ 2019 ΒΑΘΜΟΛΟΓΙΑ ΕΠΩΝΥΜΟ : Βαθμός από πενήντα ΟΝΟΜΑ : ΤΜΗΜΑ : ΑΡΙΘΜΟΣ : ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΤΑΞΗ : Γ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ : 05/06/2019 ΩΡΑ : 07:45 09:15 αριθμητικά: /50 ολογράφως: πεντηκοστά Βαθμός από είκοσι αριθμητικά: /20 ολογράφως: εικοστά Υπογραφή Καθηγητή ΟΔΗΓΙΕΣ Η διάρκεια της εξέτασης είναι μία ώρα και 30 λεπτά. Απαγορεύεται η χρήση διορθωτικού υγρού ή ταινίας. Να γράφετε μόνο με στυλό (πέννα) χρώματος μπλε και όχι με μολύβι (μπορείτε να κάνετε με μολύβι τα σχήματα και τις γραφικές παραστάσεις). Να απαντήσετε όλα τα θέματα πάνω στο εξεταστικό δοκίμιο. Το εξεταστικό δοκίμιο έχει έκταση 13 σελίδων (συμπεριλαμβανομένης και αυτής της σελίδας) και αποτελείται από δύο μέρη, (Α και Β) στα οποία αντιστοιχούν συνολικά 50 μονάδες. Όπου χρειάζεται, να θεωρείτε ότι: Η επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια της Γης έχει τιμή g=10 Η σταθερά του νόμου του Coulomb έχει τιμή =9 10-1 -
ΜΕΡΟΣ Α : (30 μονάδες) Το ΜΕΡΟΣ Α αποτελείται από 6 ερωτήσεις που βαθμολογούνται με 5 μονάδες η καθεμιά. Πρέπει να απαντήσετε ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΕΞΙ ερωτήσεις. ΕΡΩΤΗΣΗ 1. (α) (i) Να αντιστοιχίσετε το καθένα από τα τέσσερα παρακάτω φυσικά μεγέθη με τη μονάδα μέτρησής του, συμπληρώνοντας τέσσερις από τους αριθμούς 1 μέχρι 5 στις κατάλληλες θέσεις στη στήλη Αντιστοίχιση. Φυσικά Μεγέθη Μονάδες Μέτρησης Αντιστοίχιση Α. = ηλεκτρική τάση 1. = Α. Β. = έργο 2. = Β. Γ. = ηλεκτρικό φορτίο 3. = Γ. Δ. = δύναμη 4. = Δ. 5. = (ii) Ποια από τις παρακάτω σχέσεις μεταξύ των μονάδων, και είναι η ορθή; Α. = Β. = Γ. = Δ. = Ε. = Απάντηση: Ορθή είναι η σχέση (β) Το κύκλωμα της πιο κάτω εικόνας αποτελείται από τέσσερις διακόπτες (Δ1, Δ2, Δ3 και Δ4), τέσσερις λαμπτήρες (Λ1, Λ2, Λ3 και Λ4) και μια μπαταρία. Στην εικόνα οι τέσσερις διακόπτες είναι κλειστοί και οι λαμπτήρες φωτοβολούν όλοι. Δ1 Λ1 Δ2 Λ2 Λ4 Δ4 Δ3 Λ3 Αν ανοίξουμε τους διακόπτες Δ2 και Δ3 (μόνο), να δηλώσετε ποιοι από τους τέσσερις λαμπτήρες θα φωτοβολούν και ποιοι όχι, γράφοντας στα κατάλληλα κουτάκια του παρακάτω πίνακα. ΛΑΜΠΤΗΡΑΣ ΦΩΤΟΒΟΛΕΙ ΔΕΝ ΦΩΤΟΒΟΛΕΙ Λ1 Λ2 Λ3 Λ4-2 -
ΕΡΩΤΗΣΗ 2. Η παρακάτω εικόνα δείχνει μια βαλανιδιά, διάφορα βαλανίδια που βρίσκονται πάνω στο δέντρο, ένα βαλανίδι στο σημείο Γ στο έδαφος, και ένα σκιουράκι που βρίσκεται στο σημείο Δ στο έδαφος. A B 4,1 3,5 ΕΔΑΦΟΣ Γ Δ Ο σκίουρος, πήρε ένα βαλανίδι από το σημείο Α της βαλανιδιάς, το οποίο βρίσκεται σε ύψος 3,5 m πάνω από το έδαφος, και με ένα σάλτο πήδηξε στο σημείο Β που βρίσκεται σε ένα διπλανό κλαδί, σε ύψος 4,1 m από το έδαφος (όπως φαίνεται στο σχήμα). Στο σημείο Β, το βαλανίδι του γλίστρησε από τα χέρια και προσγειώθηκε στο έδαφος στο σημείο Γ. (α) Αν η μάζα του σκίουρου είναι 600 g, να υπολογίσετε πόση ήταν η Βαρυτική Δυναμική Ενέργεια του σκίουρου, σε σχέση με το έδαφος, όταν αυτός βρισκόταν στο σημείο Β. (β)(i) Αν ο σκίουρος πάει από το σημείο Δ στο σημείο Γ για να πάρει το βαλανίδι του, πόσο θα είναι το έργο της δύναμης του βάρους του για τη διαδρομή ΔΓ; (Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας). - 3 -
(ii) Ποια από τις παρακάτω δηλώσεις που αφορούν το έργο της δύναμης του βάρους του βελανιδιού, είναι η ορθή για τη διαδρομή ΑΒΓ; Α. Είναι μηδέν. Β. Είναι το ίδιο με το έργο της δύναμης του βάρους του σκίουρου για την διαδρομή ΑΒΔ. Γ. Εξαρτάται από την οριζόντια απόσταση μεταξύ των σημείων Α και Β. Δ. Είναι θετικό. Ε. Η δύναμη του βάρους του βαλανιδιού κατανάλωσε έργο κατά τη διαδρομή ΑΒΓ. Απάντηση: Ορθή είναι η δήλωση (γ) Να υπολογίσετε το έργο της δύναμης του βάρους του σκίουρου για τη διαδρομή ΑΒΔΓ. ΕΡΩΤΗΣΗ 3. (α) Δύο καροτσάκια, το Κ1 και το Κ2, τρέχουν σε ευθύγραμμους, οριζόντιους διάδρομους με σταθερές ταχύτητες. Το καρότσι Κ1 έχει διπλάσια μάζα από το καρότσι Κ2, αλλά τρέχει με τη μισή ταχύτητα από ότι το καρότσι Κ2 (όπως δείχνει το σχήμα). καρότσι Κ1 2 $ καρότσι Κ2 2$ Αν είναι η Κινητική Ενέργεια του καροτσιού 1 και είναι η Κινητική Ενέργεια του καροτσιού 2, τότε το πηλίκο!" είναι ίσο με:! Α. Β. Γ. Δ. Ε. 0,25 0,5 1 2 4 Απάντηση: Ορθό είναι το πηλίκο (β) Η παρακάτω εικόνα (στην επόμενη σελίδα) δείχνει ένα αυτοκίνητο και ένα φορτηγό τα οποία κινούνται με σταθερές ταχύτητες σε έναν ευθύγραμμο δρόμο. - 4 -
(i) Το αυτοκίνητο τρέχει με ταχύτητα 34 m/s και έχει Κινητική Ενέργεια 462,4 kj. Να υπολογίσετε τη μάζα του αυτοκινήτου. [1,5μ.] (ii) Το φορτηγό έχει τη διπλάσια μάζα από το αυτοκίνητο, όμως, έχει μόνο τη μισή Κινητική Ενέργεια από το αυτοκίνητο (δηλ. το φορτηγό έχει κινητική ενέργεια 231,2 kj). (1) Γιατί άραγε συμβαίνει αυτό; [0,5μ.] (2) Να υπολογίσετε με πόση ταχύτητα τρέχει το φορτηγό. ΕΡΩΤΗΣΗ 4. (α) (i) Οι τρεις μπάλες του ping pong, Α, Β και Γ, που φαίνονται στο παρακάτω σχήμα, είναι όλες ηλεκτρικά φορτισμένες. Α Β Γ Όταν πλησιάσαμε τη μπάλα Β κοντά στην μπάλα Α, διαπιστώσαμε ότι αυτές έλκονται, όπως δείχνει το σχήμα στα δεξιά. Ενώ, όταν πλησιάσαμε τη μπάλα Γ κοντά στην μπάλα Α, τότε διαπιστώσαμε ότι αυτές απωθούνται όπως δείχνει το σχήμα στα οι μπάλες Α και Γ απωθούνται. αριστερά. (συνεχίζεται στην επόμενη σελίδα) οι μπάλες Α και Β έλκονται. - 5 -
Αν πλησιάσουμε τη μπάλα Β κοντά στη μπάλα Γ τότε θα διαπιστώσουμε ότι: Α. Οι μπάλες Β και Γ έλκονται. Β Γ Β. Οι μπάλες Β και Γ απωθούνται. Β Γ Γ. Οι μπάλες Β και Γ δεν αλληλεπιδρούν. Β Γ Δ. Η μπάλα Β έλκει την μπάλα Γ, ενώ η μπάλα Γ απωθεί την μπάλα Β. Β Γ Ε. Δεν έχουμε αρκετά στοιχεία για να αποφασίσουμε. Απάντηση: Ορθή είναι η διαπίστωση (ii) Το ηλεκτρικό εκκρεμές: Πήραμε μια ηλεκτρικά ουδέτερη πλαστική ράβδο και την τρίψαμε με ένα μάλλινο ύφασμα. Στη συνέχεια πλησιάσαμε αυτή τη ράβδο κοντά σε μια επίσης ουδέτερη μπαλίτσα από αλουμινόχαρτο, η οποία είναι δεμένη με κλωστή και αναρτημένη από έναν ορθοστάτη. Παρατηρήσαμε ότι η ράβδος έλκει την μπαλίτσα. Η μπαλίτσα πλησιάζει προς τη ράβδο, ακουμπά πάνω της, και μετά από λίγα δευτερόλεπτα απωθείται από τη ράβδο και απομακρύνεται από αυτήν. Στη διάρκεια αυτής της δραστηριότητας, συνέβησαν τρία φαινόμενα τα οποία είναι καταγραμμένα με τυχαία σειρά στον πίνακα που ακολουθεί. (στην επόμενη σελίδα) Να τοποθετήσετε τους αριθμούς 1, 2 και 3 στα κενά κουτάκια του πίνακα για να δείξετε την πραγματική σειρά με την οποία συνέβησαν τα τρία αυτά φαινόμενα (1 είναι αυτό που έγινε πρώτο, 2 αυτό που έγινε δεύτερο και 3 αυτό που έγινε τελευταίο). - 6 -
Φαινόμενο φόρτιση με επαφή φόρτιση με τριβή φόρτιση με επαγωγή Χρονική σειρά (iii) Το μπαλόνι Α είναι θετικά φορτισμένο ενώ το μπαλόνι Β είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. Φέραμε σε επαφή τα δύο μπαλόνια και παρατηρήσαμε ότι σε μερικά δευτερόλεπτα και τα δύο είχαν θετικό ηλεκτρικό φορτίο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι: Κατά τη διάρκεια της επαφής των δύο μπαλονιών βγαίνουν 1 από το μπαλόνι 2 και μπαίνουν στο μπαλόνι. 3 Με ποιο συνδυασμό λέξεων / γραμμάτων, από τον πιο κάτω πίνακα, πρέπει να αντικαταστήσουμε τα τρία σύμβολα 1, 2 και 3 μέσα στην προηγούμενη πρόταση για να έχουμε την ορθή ερμηνεία της παρατήρησής μας; 1 2 3 Α. πρωτόνια Α Β Β. νετρόνια Α Β Γ. ηλεκτρόνια Α Β Δ. πρωτόνια Β Α Ε. νετρόνια Β Α Στ. ηλεκτρόνια Β Α Α + Β Απάντηση: Ορθός είναι ο συνδυασμός (β) Ο παρακάτω πίνακας αναφέρεται στην ηλεκτρική αλληλεπίδραση μεταξύ δύο ηλεκτρικά φορτισμένων σωμάτων Α και Β. Να συμπληρώσετε τα κενά τετραγωνάκια του πίνακα. Ηλ. φορτίο του σώματος Α Ηλ. φορτίο του σώματος Β Απόσταση μεταξύ των δύο σωμάτων Μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης % % & ' 5% 2% & 2% & 8' % % 2& % % 25' - 7 -
ΕΡΩΤΗΣΗ 5. (α) Να γράψετε τον μαθηματικό τύπο που εκφράζει τον νόμο του Coulomb και να εξηγήσετε ποιο φυσικό μέγεθος παριστάνει το κάθε σύμβολο μέσα σ αυτόν τον τύπο, καθώς και σε ποια μονάδα μετράται το καθένα από αυτά τα μεγέθη. (β) Η παρακάτω εικόνα δείχνει δύο μικρές ηλεκτρικά φορτισμένες σφαίρες Α και Β, οι οποίες έλκονται με ηλεκτρική δύναμη μέτρου 320 Ν. Με βάση τις πληροφορίες που φαίνονται στην εικόνα, να υπολογίσετε το ηλεκτρικό φορτίο της σφαίρας Α. [3μ.] πληροφορία: 1 μc = 1 10-6 C ΕΡΩΤΗΣΗ 6. (α) Να συμπληρώσετε τις φράσεις: (i) Όταν δύο ή περισσότερα στοιχεία ενός κυκλώματος είναι συνδεδεμένα, τότε η ένταση του ρεύματος που τα διαρρέει είναι η ίδια. [0,5μ.] (ii) Όταν δύο ή περισσότερα στοιχεία ενός κυκλώματος είναι συνδεδεμένα, τότε η τάση στα άκρα τους είναι η ίδια. [0,5μ.] (β) Πήραμε μια μπαταρία των 9 v και τη συνδέσαμε με δύο λαμπτήρες (τον 1 και τον 2) όπως δείχνει το παρακάτω σχήμα (το σχήμα είναι στην επόμενη σελίδα). Η συνδεσμολογία μας περιλαμβάνει επίσης και δύο όργανα μέτρησης τα οποία έχουν ενδείξεις 3 Α και 5 Α, όπως φαίνεται στο σχήμα. Να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις: - 8 -
(i) Πώς ονομάζεται ο τρόπος με τον οποίο είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους οι δύο λαμπτήρες; Απάντηση: Οι δύο λαμπτήρες είναι συνδεδεμένοι (ii) Πόση είναι η ένταση του ρεύματος που διαρρέει καθένα από τους δύο λαμπτήρες; Ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον λαμπτήρα 1 = Ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον λαμπτήρα 2 = (iii) Να υπολογίσετε τις αντιστάσεις των δύο λαμπτήρων. ΤΕΛΟΣ ΤΟΥ ΜΕΡΟΥΣ Α. ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΟ ΜΕΡΟΣ Β - 9 -
ΜΕΡΟΣ Β : (20 μονάδες) Το ΜΕΡΟΣ Β αποτελείται από 2 ερωτήσεις που βαθμολογούνται με 10 μονάδες η καθεμιά. Πρέπει να απαντήσετε ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΔΥΟ ερωτήσεις. ΕΡΩΤΗΣΗ 1. (α) Το θεώρημα Έργου Κινητικής Ενέργειας μπορεί να εκφραστεί συμβολικά με την εξίσωση: ) =* +, (i) Να εξηγήσετε τι παριστάνει το καθένα από τα σύμβολα στα δύο μέλη αυτής της εξίσωσης. ) = * +, = (ii) Να διατυπώσετε με λόγια το θεώρημα Έργου Κινητικής Ενέργειας συμπληρώνοντας την παρακάτω φράση. Η μεταβολή στην ενός αντικειμένου, κατά τη διάρκεια κάποιας μετατόπισής του, είναι με το συνολικό όλων των που ασκούνται πάνω στο αντικείμενο στη διάρκεια αυτής της μετατόπισης. (β) Ένα μεταλλικό ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο μάζας 200 g ακουμπά ακίνητο πάνω σε ένα τραπέζι και είναι δεμένο με νήμα, το οποίο περνά μέσα από τροχαλία, ενώ στο άλλο άκρο του έχει αναρτημένα βαρίδια, όπως δείχνει το παρακάτω σχήμα. Καθώς το μεταλλικό παραλληλεπίπεδο αρχίζει να κινείται προς τα δεξιά, το τραπέζι ασκεί πάνω του μια δύναμη τριβής 7,4 Ν, ενώ το νήμα ασκεί δύναμη 8 Ν πάνω στο παραλληλεπίπεδο. -=8 ).=1,5 (i) Να σχεδιάσετε και να ονομάσετε όλες τις δυνάμεις που ασκούνται στο παραλληλεπίπεδο. - 10 -
(ii) Να συμπληρώσετε τη φράση: Καθώς το παραλληλεπίπεδο κινείται προς τα δεξιά, η δύναμη που ασκεί το νήμα πάνω του έργο, ενώ η τριβή έργο. (iii) Να υπολογίσετε τα έργα όλων των δυνάμεων που ασκούνται στο παραλληλεπίπεδο, όταν αυτό μετατοπισθεί κατά 1,5 m προς τα δεξιά. (iv) Χρησιμοποιώντας το θεώρημα Έργου Κινητικής Ενέργειας (ή με όποιο άλλο τρόπο θέλετε), να υπολογίσετε με πόση ταχύτητα θα κινείται το παραλληλεπίπεδο, όταν θα έχει μετατοπιστεί κατά 1,5 m προς τα δεξιά. [3μ.] ΕΡΩΤΗΣΗ 2. (α) Δύο αδέλφια, ο Γιώργος και η Μαριάννα, βρήκαν και εκτύπωσαν, από μια διαδικτυακή πλατφόρμα, την πρόγνωση του καιρού για την περιοχή τους. Η πρόγνωση αφορά την εβδομάδα από τη Δευτέρα 27 Μαΐου μέχρι και τη Δευτέρα 3 Ιουνίου. Οι εκτυπώσεις των δύο παιδιών φαίνονται παρακάτω. Γιώργος Μαριάννα (συνέχεια στην επόμενη σελίδα) - 11 -
(i) Γιατί οι αριθμοί που φαίνονται στις δύο εικόνες είναι διαφορετικοί, ενώ αναφέρονται στην ίδια περιοχή και στο ίδιο χρονικό διάστημα; [0,5μ.] (ii) Ποια μέρα ήταν πιο πολλή ζέστη, την Πέμπτη ή το Σάββατο; (εξηγήστε την απάντησή σας με τον αναγκαίο υπολογισμό). [1,5μ.] (β)(i) Να συμπληρώσετε τη φράση: Όταν φέρουμε σε επαφή δύο σώματα διαφορετικής τότε αρχίζει να μεταφέρεται από το σώμα με την πιο θερμοκρασία προς το σώμα με την πιο θερμοκρασία. Αυτή η μεταφορά συνεχίζεται μέχρι οι των δύο αντικειμένων να εξισωθούν. Όταν συμβεί αυτό τότε λέμε ότι έχει επέλθει μεταξύ των δύο σωμάτων. (ii) Φέραμε σε επαφή δύο αντικείμενα, το Α και το Β. Τα δύο αντικείμενα είναι φτιαγμένα από το ίδιο υλικό. Μόλις τα φέραμε σε επαφή διαπιστώσαμε ότι οι θερμοκρασίες τους άρχισαν να μεταβάλλονται. Ο παρακάτω πίνακας καταγράφει ορισμένες τιμές της θερμοκρασίας των δύο αντικειμένων. θερμοκρασία του Α (σε o C) θερμοκρασία του Β (σε o C) 85 80 75 70 65 60 60 50 52 54 Δεδομένου ότι τα δύο αντικείμενα είναι μονωμένα από το περιβάλλον τους (δηλ. το περιβάλλον δεν έχει καμιά επίδραση στη μεταβολή των θερμοκρασιών τους), να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις: (1) Να συμπληρώσετε τα κενά τετραγωνάκια του πιο πάνω πίνακα. (2) Ποιες θα είναι οι θερμοκρασίες των δύο αντικειμένων όταν θα επέλθει η θερμική ισορροπία; [0,5μ.] Θερμοκρασία του Α = Θερμοκρασία του Β = (3) Ποιο από τα δύο σώματα έχει τη μικρότερη μάζα; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. - 12 -
(γ) (i) Να εξηγήσετε με απλά λόγια τι εννοούμε όταν λέμε ότι: Η ειδική θερμότητα του χαλκού είναι 385 / 01 [0,5μ.] (ii) Μια δεξαμενή περιέχει 200 kg ελαιόλαδο θερμοκρασίας 80 o C. Πόση θερμότητα πρέπει να αφαιρέσουμε από το λάδι για να κατεβάσουμε τη θερμοκρασία του στους 30 o C; [ Η ειδική θερμότητα του ελαιόλαδου είναι 1970 J/kg o C ] ΤΕΛΟΣ ΤΟΥ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΟΥ ΔΟΚΙΜΙΟΥ Οι Εισηγητές Αντώνης Παφίτης Νίκη Δημοσθένους Η Διευθύντρια Αθηνά Κλεάνθους - 13 -