ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ-ΙΟΥΝΙΟΥ

ΛΥΚΕΙΟ ΜΑΚΑΡΙΟΥ Γ ΛΑΡΝΑΚΑΣ ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ 2015 2016 ΒΑΘΜΟΣ Οδηγίες: ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ-ΙΟΥΝΙΟΥ ----------/100 Το δοκίμιο αποτελείται από 9 δακτυλογραφημένες σελίδες. Θα απαντήσετε τις ερωτήσεις απ ευθείας στον κενό χώρο κάτω από κάθε ----------/20 ερώτηση. ΜΑΘΗΜΑ: Αν ο κενός ΦΥΣΙΚΗ χώρος ΚΑΤΕYΘΥΝΣΗΣ δεν είναι αρκετός μπορείτε να ΗΜΕΡΟΜ.: συνεχίσετε στην 26/5/2016 τελευταία σελίδα ΟΛΟΓΡΑΦΩΣ που σα φροντίζοντας να γράψετε τον αριθμό της άσκησης. Μολύβι μ σχήματα και ΧΡΟΝΟΣ: 2,5 ώρες ------------------- τις γραφικές παραστάσεις. ΤΑΞΗ: Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΜΗΜΑ: ------------ Επιτρέπεται η χρήση υπολογιστικής μηχανής. Απαγορεύεται η χρήση διορθωτικού ΥΠΟΓΡΑΦΗ υγρού. ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ------------------------------------------------------------ ------------------- Οδηγίες Το δοκίμιο αποτελείται από 10 σελίδες. Μετά το τέλος του γραπτού ακολουθεί τυπολόγιο. Θα απαντήσετε τις ερωτήσεις απ ευθείας στον κενό χώρο κάτω από κάθε ερώτηση. Αν ο κενός χώρος δεν είναι αρκετός μπορείτε να συνεχίσετε στην τελευταία σελίδα που σας δίνεται, φροντίζοντας να γράψετε τον αριθμό της άσκησης. Μολύβι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μόνο στα σχήματα και τις γραφικές παραστάσεις. Επιτρέπεται η χρήση μη προγραμματισμένης υπολογιστικής μηχανής. Απαγορεύεται η χρήση διορθωτικού υγρού και ταινίας. Στις αριθμητικές ασκήσεις να ληφθούν υπόψη τα σημαντικά ψηφία. ΜΕΡΟΣ Α : (50 μονάδες) Το μέρος αυτό αποτελείται από δέκα (10) θέματα. Να απαντήσετε σε όλα τα θέματα. Κάθε θέμα βαθμολογείται με 5 μονάδες. Οι μονάδες φαίνονται στο τέλος κάθε ερώτησης. 1. Ένα κιβώτιο μάζας m = 8,0 kg ισορροπεί σε οριζόντιο επίπεδο. Τη χρονική στιγμή t = 0 εξασκούμε πάνω του δύναμη σταθερού μέτρου F = 30 N, όπως φαίνεται στο πιο κάτω σχήμα. Η ταχύτητα του σώματος μεταβάλλεται, όπως δείχνει η διπλανή γραφική παράσταση. T α) Να υπολογίσετε την επιτάχυνση που αποκτά το σώμα. () Επιτάχυνση = κλίση, α = Δυ/Δt = 2,5-0/5-0 = 0,5 m/s 2. F 0 1 β) Να υπολογίσετε τον συντελεστή τριβής ολίσθησης μεταξύ κιβωτίου και οριζόντιου επιπέδου. (μ. 4) Υπολογισμός συνισταμένης δύναμης (2 ος Ν. Ν.) ΣF = m α = 8 0,5 = 4 N Υπολογισμός μέτρου τριβής ΣF = F T T = F ΣF = 30 4 = 26 N Υπολογισμός κάθετης αντίδρασης Ν = Β = m g Ταχύτητα (m/s) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 2 3 4 5 Χρόνος (s) 1/10

Υπολογισμός συντελεστή τριβής Τ = μ ολ Ν μ ολ = Τ/Ν = Τ/mg = 27/78,48 = 0,34 2. Το κορίτσι του σχήματος προσπαθεί να υπολογίσει το βάρος του με ζυγαριά (που μετρά βάρος σε Ν), μέσα σε ένα ανελκυστήρα. α. Να σχεδιάσετε στο διπλανό σχήμα μόνο τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης (δράση-αντίδραση) μεταξύ κοριτσιού και ζυγαριάς. () Σωστός σχεδιασμός (όπως στο σχήμα) δυνάμεων Ν-Ν. N β. Να εξηγήσετε, με αναφορά στον αντίστοιχο νόμο του Νεύτωνα, όλες τις περιπτώσεις κίνησης ή ακινησίας του ανελκυστήρα, ώστε η ζυγαριά να δείχνει: i) Σωστή ένδειξη. (μ. 2) Για να δείχνει σωστή ένδειξη θα πρέπει Β = Ν άρα ΣF κορίτσι = 0 Άρα από 1 ο Ν. Ν. θα πρέπει υ = 0 ή υ = σταθερή. N ii) Ένδειξη μεγαλύτερη από τη σωστή. () Για να δείχνει ένδειξη μεγαλύτερη θα πρέπει Ν > Β άρα επιτάχυνση προς τα πάνω (2 ος Ν. Ν.). iii) Ένδειξη μικρότερη από τη σωστή. () Για να δείχνει ένδειξη μικρότερη θα πρέπει Ν < Β άρα επιτάχυνση προς τα κάτω (2 ος Ν. Ν.). 3. Σφαίρα μάζας m = 85 g αφήνεται από το σημείο Α που απέχει ύψος h = 1,2 m από το οριζόντιο επίπεδο. Υπάρχουν 20 % απώλειες στην ενέργεια της σφαίρας, λόγω τριβής σε όλη τη διαδρομή από το σημείο Α έως το Γ. Γ y=0,50 m α) Να περιγράψετε τις μετατροπές ενέργειας κατά την κίνηση της σφαίρας από τη θέση Α στη θέση Γ. (μ. 2) Καθώς η σφαίρα κινείται από ψηλότερο σε χαμηλότερο σημείο, μέρος της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια και αντίστροφα όταν κινείται από χαμηλότερο σε ψηλότερο. Σε όλη τη διαδρομή μέρος της μηχανικής ενέργειας της σφαίρας μετατρέπεται σε θερμότητα. 2/10

β) Να υπολογίσετε την ταχύτητα της σφαίρας, όταν περνά από τη θέση Γ, που απέχει 0,50 m από το οριζόντιο επίπεδο. (μ. 3) Λόγω των απωλειών καταλήγει στο σημείο Γ με το 80% της αρχικής μηχανικής ενέργειας. Άρα ισχύει 0,80 mgh = 1/2mυ 2 + mgy Σωστή λύση και αποτέλεσμα υ 2 = 2 0,8 g h g υ = 3,0 m/s 4. α) Ένας τεχνίτης προσπαθεί να ξεβιδώσει μια βίδα και δυσκολεύεται. Μπορεί να επιλέξει ανάμεσα από δύο κατσαβίδια: ένα με μεγαλύτερη μύτη (απόσταση x στο σχήμα) και ένα με παχύτερη λαβή (απόσταση y στο σχήμα). Ποιο κατσαβίδι θα τον συμβουλεύατε να επιλέξει για να αυξήσει τη ροπή, χωρίς να αυξήσει τη δύναμη που ασκεί; Να εξηγήσετε την απάντησή σας. (μ. 2) Να προτιμήσει αυτό με την παχύτερη λαβή. Γιατί έτσι αυξάνει την κάθετη απόσταση του σημείου εφαρμογής της δύναμης από τον άξονα περιστροφής, άρα αυξάνει τη ροπή Μ = F d. β) Ισορροπούμε τη ράβδο του διπλανού σχήματος χρησιμοποιώντας βαρίδια στο αριστερό μέρος, ασκώντας δύναμη με δυναμόμετρο στο δεξιό μέρος. Οι δυνάμεις ασκούνται στη ράβδο σε ίσες αποστάσεις από το σημείο περιστροφής. Να αποδείξετε ότι η μικρότερη ένδειξη του δυναμομέτρου (για να ισορροπεί η ράβδος), είναι όταν σχηματίζει γωνία 90 ο με τη ράβδο. (μ. 3) Για να ισορροπεί η ράβδος θα πρέπει ΣΜ = 0. Η δύναμη που ασκούν τα βαρίδια F βαρ = Β = 5 Ν άρα 5 d = F δυν d ημθ Άρα F δυν = 5 / ημθ οπότε η μικρότερη ένδειξη είναι για το μεγαλύτερο ημθ = 1 δηλαδή θ = 90 ο B 10 m 5. Δύο κτήρια Α και Β απέχουν 18 m. Από την ταράτσα του ψηλότερου κτηρίου Α που έχει ύψος 40 m εκτοξεύεται οριζόντια μια μπάλα με αρχική ταχύτητα 8,0 m/s, με σκοπό να φτάσει απέναντι, στην ταράτσα του χαμηλότερου κτιρίου Β, που έχει ύψος 20 m και πλάτος 10 m. 40m 18m 20m α) Να υπολογίσετε αν η μπάλα θα πέσει στην ταράτσα του κτηρίου Β. (μ. 2) Διαφορά ύψους 20m, άρα χρόνος πτήσης t 2 = 2 Δh/g Οριζόντια μετατόπιση x = υ t = 8,0 2 = 16 m, άρα δεν θα πέσει στην ταράτσα του κτιρίου Β. β) Να διερευνήσετε για ποιες τιμές της αρχικής ταχύτητας, η μπάλα πέφτει στην ταράτσα του κτηρίου Β (οι άκρες του κτηρίου συμπεριλαμβάνονται). (μ. 3) Για να πέσει στην ταράτσα του κτιρίου Β θα πρέπει 18 m < x < 28 m. Ο χρόνος πτήσης είναι σταθερός t = 2 s. Άρα θα πρέπει 18 m < υ t < 28 m 9 m/s < υ < 14 m/s. 3/10

6. Ομάδα μαθητών μελετά την κυκλική κίνηση στο εργστήριο της Φυσικής. Παρακάτω φαίνεται η γραφική παράσταση της γωνίας που διαγράφει το σημείο Α του τροχού σε σχέση με τον χρόνο. Το σημείο Α βρίσκεται στην περιφέρεια του τροχού διαμέτρου 50 cm. Ο τροχός περιστρέφεται δεξιόστροφα, όπως φαίνεται στο σχήμα. ω υ α) Να υπολογίσετε τη γωνιακή και τη γραμμική ταχύτητα του σημείου Α στην περιφέρεια του τροχού. (μ. 2) Γωνιακή ταχύτητα = κλίση γρ. παράστασης ω = Δφ/Δt = 12/2,5 = 4,8 rad/s Γραμμική ταχύτητα σημείου Α (R A = 0,25 m) υ = ω R A = 4,8 0,25 = 1,2 m/s β) Να υπολογίσετε τη γραμμική ταχύτητα ενός δεύτερου σημείου Β που απέχει απόσταση r=12,5 cm, από το κέντρο του τροχού. () Γραμμική ταχύτητα σημείου B (R Β = 0,125 m) υ = ω R Β = 4,8 0,125 = 0,6 m/s γ) Να σχεδιάσετε στο προηγούμενο σχήμα τα διανύσματα της γωνιακής και της γραμμικής ταχύτητας για το σημείο Α του τροχού. (μ. 2) Σωστός σχεδιασμός διανυσμάτων (από 1 μονάδα) όπως στο σχήμα. μ. 2 7. α) Ποια είναι η κεντρομόλος δύναμη που κρατά τους δορυφόρους σε τροχιά γύρω από τη Γη; () Η δύναμη της παγκόσμιας έλξης (βαρύτητα). β) Να χρησιμοποιήσετε τη σχέση της κεντρομόλου δύναμης και της παγκόσμιας έλξης, για να εξαγάγετε τη σχέση της περιόδου ενός δορυφόρου, που βρίσκεται σε κυκλική τροχιά γύρω από τη Γη, ως συνάρτηση της απόστασής του από το κέντρο της Γης (r), της μάζας της Γης (Μ Γ ) και της σταθεράς παγκόσμιας έλξης (G). (μ. 4) Η δύναμη της παγκόσμιας έλξης είναι η κεντρομόλος άρα G m M Γ /r 2 = m ω 2 r Αντικατάσταση ω = 2π/Τ στην παραπάνω σχέση G M Γ /r 2 = (2π/Τ) 2 r Επίλυση της σχέσης ως προς Τ Σωστό αποτέλεσμα Τ = 2π (r 3 /G M Γ ) 4/10

8. Στο διπλανό σχήμα φαίνεται η διάταξη δύο παράλληλων και αντίθετα φορτισμένων πλακών. Οι πλάκες απέχουν μεταξύ τους 25 cm και η διαφορά δυναμικού μεταξύ τους είναι 54 V. α) Nα σχεδιάσετε τις ηλεκτρικές δυναμικές γραμμές στον χώρο μεταξύ των πλακών. () Σωστός σχεδιασμός (παράλληλες, ισαπέχουσες) σχήμα. β) Να χαρακτηρίσετε το είδος αυτού του ηλεκτρικού πεδίου. () 54 V 25 cm Α 0 V F q E Ομογενές ηλεκτρικό πεδίο. γ) Να υπολογίσετε (μέτρο) και να σχεδιάσετε (διεύθυνση, φορά) στο σχήμα την ηλεκτρική δύναμη που δέχεται ένα φορτίο q = - 10 μc, όταν τοποθετηθεί στη θέση Α ανάμεσα στις πλάκες. (μ. 3) Υπολογισμός της έντασης ομογενούς ηλ/κου πεδίου Ε = ΔV/L = 54/0,25 = 216 V/m η (Ν/C) Υπολογισμός του μέτρου της δύναμης F = E q = 216 10 10-6 = 2,16 10-3 N Διεύθυνση οριζόντια, φορά προς τα αριστερά, σωστός σχεδιασμός του διανύσματος (σχήμα). Ε, r R I= 1,6A 9. Στο διπλανό σχήμα φαίνεται ηλεκτρικό κύκλωμα έντασης ρεύματος 1,6 Α και διαφοράς δυναμικού στα άκρα των όμοιων αντιστάσεων, 10 V. α) Τι ονομάζεται ηλεκτρεγερτική δύναμη (ΗΕΔ) μιας πραγματικής πηγής συνεχούς τάσης; (μ. 2) Σωστός ορισμός της ΗΕΔ. μ. 2 β) Η ηλεκτρεγερτική δύναμη της πηγής είναι 12 V. Να υπολογίσετε την εσωτερική αντίσταση της πηγής. Ε = V πολ + Ι r r = (E - V πολ )/I = (12-10)/1,6 = 1,25 Ω () γ) Να υπολογίσετε την τιμή των όμοιων αντιστάσεων R του εξωτερικού κυκλώματος. (μ. 2) Υπολογισμός της ισοδύναμης αντίστασης του εξωτερικού κυκλώματος R = V/I = 10/1,6 = 6,25 Ω Υπολογισμός της τιμής κάθε αντίστασης 1/R ολ = 1/R + 1/R R = 2R ολ = 12,5 Ω 10. α) Να γράψετε μία διαφορά ανάμεσα στα ηλεκτρομαγνητικά και τα μηχανικά κύματα και να δώσετε από ένα παράδειγμα για το κάθε είδος κυμάτων. (μ. 2) Όποια σωστή διαφορά π. χ. :Τα μηχανικά κύματα δεν διαδίδονται στο κενό. Όποια σωστά παραδείγματα π. χ. : Μηχανικό κύμα: ο ήχος, Ηλ/μαγνητικό κύμα: το ορατό φως 5/10

26 12 22 20 18 14 12 10 β) Παρακάτω φαίνεται ένα στιγμιότυπο τρέχοντος μηχανικού κύματος, που διαδίδεται προς τα δεξιά κατά τη χρονική στιγμή t = 7 s. y (cm) 2 A B 0 2 4 6 8 10 12 14 x (cm) -2 Να υπολογίσετε: i) Το μήκος κύματος. () Απόσταση δύο κορυφών του κύματος λ = 4 cm ii) Την περίοδο του κύματος () 3,5 μήκη κύματος άρα διαδίδεται το κύμα για 3,5 περιόδους 3,5Τ = 7 s T = 2 s iii) Την ταχύτητα διάδοσης του κύματος. () Ταχύτητα διάδοσης υ = λ/τ = 0,04/2 = 0,02 m/s ΜΕΡΟΣ Β : (50 μονάδες) Το μέρος αυτό αποτελείται από πέντε (5) θέματα. Να απαντήσετε σε όλα τα θέματα. Κάθε θέμα βαθμολογείται με 10 μονάδες. Οι μονάδες φαίνονται στο τέλος κάθε ερώτησης. 11.Το ρυμουλκό του σχήματος, ασκώντας σταθερή δύναμη F = 3200 Ν, τραβάει με σχοινί ένα κιβώτιο μάζας m = 340 kg κατά μήκος ενός κεκλιμένου επιπέδου. Ο συντελεστής τριβής ολίσθησης μεταξύ κιβωτίου και κεκλιμένου επιπέδου, είναι ίσος με το συντελεστή στατικής τριβής, μ ολ. = μ στ. = 0,37. Η γωνία κλίσης του κεκλιμένου επιπέδου είναι φ = 40 0. N F Γ Α T B α) Να σχεδιάσετε όλες τις δυνάμεις που ασκούνται στο κιβώτιο. (μ. 2) Σωστός σχεδιασμός όλων των δυνάμεων (όπως στο σχήμα). μ. 2 β) Να υπολογίσετε το έργο της τριβής για τη διαδρομή από το σημείο Α (αρχή κεκλιμένου επιπέδου) ως το σημείο Γ που απέχει 8,0 m από το σημείο Α. (μ. 3) Υπολογισμός της κάθετης αντίδρασης Ν = Β y = mg συν40 ο = 340 9,81 0,766= 2555 Ν Υπολογισμός της δύναμης τριβής ολίσθησης Τ = μ ολ Ν = 0,37 2555 = 945,35 Ν Υπολογισμός του έργου της τριβής W T = T Δx = 945,35 8,0 = 7562,8 J. 6/10

γ) Να υπολογίσετε την κινητική ενέργεια του κιβωτίου στη θέση Γ. (μ. 3) Θεώρημα έργου-κινητικής Ενέργειας ΔΕ κιν = W ΣF = W F W T - W B Ε κιν (αρχική)=0 άρα Ε κιν(γ) = 3200 8,0 7562,8 Β x Δx = 25600-7562,8-17151,6 Σωστή λύση και αποτέλεσμα Ε κιν(γ) = 885,6 J. δ) Το σχοινί κόβεται στη θέση Γ. Να διερευνήσετε, κάνοντας τους αναγκαίους υπολογισμούς, αν το κιβώτιο τελικά θα καταλήξει στη θέση Α ή θα ακινητοποιηθεί σε σημείο κοντά στο Γ. (μ. 2) Μετά το κόψιμο του σχοινιού στη διεύθυνση x ασκούνται οι δυνάμεις Β x =2144 Ν και Τ=945,35 Ν Αφού το σώμα σταματήσει, η συνισταμένη των δυνάμεων στη διεύθυνση x είναι ΣF = B x T στ(max) ΣF = 1198,65 N προς το σημείο Α, άρα το κιβώτιο θα καταλήξει στη θέση Α. 12. Ένας ριψοκίνδυνος οδηγός εκτελεί τον «γύρο του θανάτου» με αυτοκίνητο, όπως δείχνει η διπλανή φωτογραφία. Το αυτοκίνητο μαζί με τον οδηγό έχει μάζα 870 kg, η ακτίνα της κυκλικής πίστας είναι 20 m και ο συντελεστής στατικής τριβής των ελαστικών με την πίστα είναι 0,45. α) Ποια είναι η αναγκαία συνθήκη, για να εκτελεί ένα σώμα ομαλή κυκλική κίνηση; (μ. 2) Θα πρέπει η συνισταμένη όλων των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα να έχει σταθερό μέτρο και κατεύθυνση προς το κέντρο της κυκλικής τροχιάς. β) Ποια είναι η συνισταμένη όλων των δυνάμεων που ασκούνται στο αυτοκίνητο; Να θεωρήσετε το μέτρο της ταχύτητας σταθερό. () Η κάθετη αντίδραση της κυκλικής πίστας η οποία παίζει το ρόλο κεντρομόλου δύναμης. γ) Να υπολογίσετε την ελάχιστη γραμμική ταχύτητα του αυτοκινήτου, για να εκτελέσει αυτή την κίνηση. (μ. 4) Υπολογισμός τριβής: Στον άξονα y ισχύει ΣF y = 0 Τ = Β = m g = 8534,7 N Υπολογισμός κάθετης αντίδρασης: Τ στ(max) = μ στ Ν Ν = 8534,7/0,45 = 18966 Ν Κάθετη αντίδραση = κεντρομόλος δύναμη Ν = m υ 2 /R Υπολογισμός ελάχιστης γραμμικής ταχύτητας υ 2 = Ν R/m υ = 21 m/s δ) Να υπολογίσετε τη συχνότητα περιστροφής των τροχών του αυτοκινήτου, ακτίνας 0,30 m, για να κινείται με την παραπάνω γραμμική ταχύτητα. (μ. 3) Κάθε περιστροφή των τροχών μετατοπίζει το αυτοκίνητο κατά 2πR (περιφέρεια τροχών). Μία περιστροφή μετατοπίζει το αυτοκίνητο κατά 1,884 m και θέλουμε 21 m/s. Άρα αριθμός στροφών ανά δευτερόλεπτο 21/1,884 = 11,15 δηλαδή f τρ = 11,15 Hz. 7/10

13. α) Να γράψετε τον ορισμό της έντασης του ηλεκτροστατικού πεδίου σε ένα σημείο του. (μ. 2) Σωστός ορισμός έντασης ηλεκτροστατικού πεδίου. μ. 2 β) Στο διπλανό σχήμα φαίνονται δύο φορτία Q 1 = Q 2 = 10 μc που βρίσκονται σε δύο κορυφές τετραγώνου πλευράς 5 cm. Α Q 2 i) Να υπολογίσετε και να σχεδιάσετε την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργούν τα φορτία Q 1 και Q 2 στη θέση Β. (μ. 4) Υπολογισμός έντασης Ε 1 = Ε 2 = Κ Q/r 2 =3,6 10 7 N/C Διανυσματική πρόσθεση Ε ολ = Ε 1 2 + Ε 2 2 = 5,1 10 7 N/C Υπολογισμός γωνίας εφθ=1 θ=45 ο Σωστός σχεδιασμός (σχήμα) Q 1 Γ Ε 2 Β Ε 1 Ε ολ ii) Να συγκρίνετε το μέτρο της έντασης του ηλεκτροστατικού πεδίου στα σημεία Α, Β και Γ. Να εξηγήσετε την απάντησή σας. (μ. 2) Ισχύει Ε Α = Ε Β γιατί δημιουργούνται από τα ίδια φορτία στις ίδιες αποστάσεις. Ε Γ = 0 ως διανυσματικό άθροισμα των επιμέρους εντάσεων. γ. Σας δίνεται ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτροσκόπιο και μία φορτισμένη ράβδος με άγνωστο φορτίο. Να εξηγήσετε πώς θα εργαστείτε, για να διαπιστώσετε το είδος του φορτίου της ράβδου. (μ. 2) Πλησιάζουμε τη ράβδο στο ηλεκτροσκόπιο. Αν είναι φορτισμένη αρνητικά τα φύλλα αποκλίνουν περισσότερο γιατί απωθούνται ηλεκτρόνια από την κεφαλή και κατεβαίνουν. Αν είναι φορτισμένη θετικά, τα φύλλα πλησιάζουν γιατί ηλεκτρόνια από αυτά ανεβαίνουν προς την κεφαλή, λόγω έλξης με τα θετικά φορτία της ράβδου. 8/10

Α + - Μεταλλικό σύρμα κροκοδειλάκι 14. Σε πειραματικές δραστηριότητες στο εργαστήριο της Φυσικής, ομάδα μαθητών μελετά την εξάρτηση της αντίστασης ενός μεταλλικού σύρματος από τα κατασκευαστικά του στοιχεία. Τα όργανα που χρησιμοποιούν φαίνονται στο διπλανό σχήμα: μπαταρία, καλώδια, βολτόμετρο, αμπερόμετρο, μεταβλητή αντίσταση, μεταλλικό σύρμα, διακόπτη, χάρακα. 0 α) Να προτείνετε μία πειραματική διαδικασία με αυτά τα όργανα, x 10cm ώστε να διερευνήσετε την εξάρτηση της αντίστασης του μεταλλικού σύρματος από το μήκος του. Να αναφέρετε τι V μετρήσεις θα κάνετε και πώς θα τις χρησιμοποιήσετε ώστε να καταλήξετε σε συμπεράσματα. (μ. 2) Μεταβάλλουμε το μήκος του σύρματος και το μετρούμε με το χάρακα. Για κάθε μεταβολή του μήκους μετρούμε την ένταση του ρεύματος και την τάση στα άκρα του σύρματος και υπολογίζουμε την αντίστασή του. Κάνουμε πίνακα τιμών αντίστασης-μήκους και χαράζουμε γραφική παράσταση R = f(l) ώστε από τη μορφή της γραφικής παράστασης να βρούμε τη σχέση μεταξύ των μεγεθών. R ( Ω ) 1 1.9 3.1 3,9 L ( m ) 0.2 0.4 0.6 0.8 R(Ω 4 3 2 1 β) Μια ομάδα μαθητών πρότεινε να χρησιμοποιήσει τις μετρήσεις που πήρε, για να υπολογίσει την ειδική αντίσταση του μεταλλικού σύρματος. Οι μετρήσεις φαίνονται στον διπλανό πίνακα. Να χαράξετε τη γραφική παράσταση R = f(l) και να γράψετε το συμπέρασμά σας για τη σχέση αυτών των μεγεθών. (μ. 5) Σωστοί άξονες. Σωστές μονάδες. Σωστά σημεία. Καλύτερη ευθεία. Συμπέρασμα R ανάλογη του μήκους. γ) Να υπολογίσετε, με τη βοήθεια της γραφικής παράστασης, την ειδική αντίσταση του μετάλλου του σύρματος. Το εμβαδό της διατομής του σύρματος είναι 1,2 10-7 m 2. (μ. 3) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 L(m) Η κλίση της γραφικής παράστασης είναι ρ/s. Υπολογισμός της κλίσης από την καλύτερη ευθεία (μεγάλο τρίγωνο) ρ/s = (4-2)/(0,8-0,2)=5 Ω/m Υπολογισμός του ρ = 5 s = 5 1,2 10-7 = 6 10-7 Ωm. 15. α) Τι ονομάζεται φωτοηλεκτρικό φαινόμενο; (μ. 2) Σωστός ορισμός του φωτοηλεκτρικού φαινομένου. μ. 2 9/10

β) Για ένα ορισμένο μέταλλο που χρησιμοποιείται στη φωτοκάθοδο η μέγιστη κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων μεταβάλλεται με τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, όπως φαίνεται στη διπλανή γραφική παράσταση. i) Να βρείτε την ελάχιστη απαιτούμενη συχνότητα της ακτινοβολίας ώστε να παρατηρήσουμε φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. () Η ελάχιστη απιτούμενη συχνότητα είναι 2,5 10 14 Hz. ii) Να αναφέρετε πώς μπορούμε να υπολογίσουμε τη σταθερά του Planck από τη γραφική παράσταση. () f Η κλίση της γραφικής παράστασης (εφα) δίνει το h. iii) Τι ονομάζεται έργο εξαγωγής ενός μετάλλου; (μ. 2) Σωστός ορισμός του έργου εξαγωγής. μ. 2 iv) Να υπολογίσετε το έργο εξαγωγής του μετάλλου της καθόδου σε J (Joule). (μ. 2) Για Ε κιν(max) =0 ισχύει b = h f Υπολογισμός έργου εξαγωγής b = 6,63 10-34 2,5 10 14 = 1,657 10-19 J v) Αν στην κάθοδο προσπέσει ακτινοβολία μήκους κύματος λ = 600 nm, να υπολογίσετε τη μέγιστη κινητική ενέργεια των εξερχομένων ηλεκτρονίων σε ev. (μ. 2) Υπολογισμός της αντίστοιχης συχνότητας f = c / λ = 3 10 8 / 6 10-7 = 5 10 14 Ηz Από τη γραφική παράσταση η Ε κιν(max) = 1 ev. ΤΕΛΟΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΟΥ ΔΟΚΙΜΙΟΥ- ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ Ο Διευθυντής Ευαγγέλου Ευάγγελος 10/10