ΛΥΚΕΙΟ ΑΓΙΟΥ ΙΩΑΝΝΗ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ 2012-2013 ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΙΟΥΝΙΟΥ 2013 ΤΑΞΗ: Β Ενιαίου Λυκείου ΗΜΕΡ. : 23/05/2012 ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Χρόνος : 2,5 ώρες Το εξεταστικό δοκίμιο αποτελείται από επτά (7) σελίδες και δύο (2) μέρη. Στο τέλος επισυνάπτεται τυπολόγιο δύο (2) σελίδων. Όλες οι γραφικές παραστάσεις να γίνουν σε τετραγωνισμένο χαρτί. Όπου χρειάζεται, σχήματα να αντιγραφούν στο φύλλο απαντήσεων σας. ΜΕΡΟΣ Α : Το μέρος αυτό αποτελείται από δώδεκα (12) θέματα. Να απαντήσετε μόνο στα δέκα (10). Κάθε σωστή απάντηση βαθμολογείται με πέντε (5) μονάδες. 1.Στο διπλανό κύκλωμα το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση R 1 I 1 = 1A. Να βρείτε το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση R 3. είναι 2. α) Να γράψετε δύο διαφορές μεταξύ της τριβής ολίσθησης και της στατικής τριβής. (μ. 2) β) Πόση πρέπει να είναι η ελάχιστη τιμή του συντελεστή τριβής μεταξύ του σώματος Σ και του αυτοκινήτου στο διπλανό σχήμα, ώστε το σώμα Σ να μην ολισθήσει, δεδομένου ότι η επιτάχυνση του αυτοκινήτου είναι α=2m/s 2 ; (μ. 3) 1
3. Ένα μικρό αυτοκίνητο με μάζα 500 kg κινείται με σταθερή ταχύτητα 10 m/s. Ξαφνικά το αυτοκίνητο πέφτει πάνω σ ένα τοίχο και σταματά. Αν δεχθούμε ότι κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης η μέση δύναμη που ασκεί ο τοίχος στο αυτοκίνητο είναι σταθερή και ότι το μπροστινό μέρος του αυτοκινήτου μετατοπίσθηκε (βούλιαξε) κατά 5cm, να υπολογίσετε και να σχεδιάσετε τη μέση δύναμη που ασκήθηκε στο αυτοκίνητο από τον τοίχο.. 4. α) Να περιγραφούν οι κινήσεις των δύο κινητών του διπλανού διαγράμματος. Δίνεται ότι τη χρονική στιγμή t=0s, τα δύο κινητά βρίσκονται στην ίδια αφετηρία. (μ. 2) β) Να βρείτε πόσο απέχουν μεταξύ τους τα δύο κινητά τη χρονική στιγμή t = 20 s. (μ. 3) 5. Ένα μπαλάκι, μάζας m=1kg, βάλλεται κατακόρυφα προς τα κάτω με αρχική ταχύτητα υ 0 =10m/s από ύψος h=15m από την επιφάνεια της γης, όπως φαίνεται στο σχήμα. Να υπολογίσετε: α) Τη μηχανική ενέργεια που έχει το μπαλάκι στην αρχή της κίνησής του. (μ. 2) β) Την ταχύτητα με την οποία φτάνει στο έδαφος (τριβές αμελητέες). (μ.1,5) h υ 0 γ) Το μέγιστο ύψος στο οποίο θα φτάσει μετά την αναπήδηση στο έδαφος, αν κατά το κτύπημα του στο έδαφος χάνει το 20% της ενέργειας του. (μ1,5) 6.Η ομογενής σανίδα ΑΒ του σχήματος, βάρους 1000Ν και μήκους AB= 8m, στηρίζεται στα σημεία Γ και Δ που απέχουν από το άκρο Α αποστάσεις ΑΓ=1m και ΑΔ= 5m. Ένας αθλητής βάρους 1000Ν στέκεται αρχικά στο άκρο Α και η σανίδα ισορροπεί. Να βρείτε: α) Το μέτρο της δύναμης που δέχεται η σανίδα από τα στηρίγματα στα σημεία Γ και Δ. (μ.2.5) β) Μέχρι ποιο σημείο μπορεί να προχωρήσει ο αθλητής πάνω στη σανίδα ώστε αυτή να μην ανατραπεί. (μ.2.5) 2
F (N) 7. Αυτοκίνητο κινείται αρχικά με ταχύτητα 10m/s προς τα δεξιά. Μεταλλική σφαίρα μάζας1kg κρέμμεται με τη βοήθεια νήματος από σταθερό σημείο στην οροφή του αυτοκινήτου. Κάποια στιγμή αρχίζει να ασκείται στο αυτοκίνητο συνισταμένη δύναμη όπως φαίνεται στο πιο κάτω διάγραμμα. 25 20 15 10 5 0-5 -10-15 0 5 10 15 20 t (s) 25 (α) Να εξηγήσετε την κίνηση που θα εκτελέσει η σφαίρα σε κάθε τμήμα της κίνησης του αυτοκινήτου. (μ.2.5) (β) Να υπολογίσετε τη γωνία που θα σχηματίζει το νήμα με την κατακόρυφο στο δεύτερο τμήμα της κίνησης. (μ.2.5) 8. Για τη μελέτη της τριβής ολίσθησης στο εργαστήριο, τοποθετήσαμε το σώμα Σ με μάζα 0,1 Kg σε μια οριζόντια επιφάνεια όπως φαίνεται στο πιο κάτω σχήμα. Τραβώντας οριζόντια το δυναμόμετρο με τη βοήθεια δύναμης F, το σώμα άρχισε να κινείται. Όταν το σώμα απέκτησε σταθερή ταχύτητα, η ένδειξη του δυναμόμετρου ήταν 0,4 Ν. Να υπολογίσετε το συντελεστή τριβής ολίσθησης μ ολ. μεταξύ των τριβομένων επιφανειών. 9. Φωτίζουμε μια επιφάνεια νατρίου με μονοχρωματικό φως μήκους κύματος 350nm. Το έργο εξαγωγής του νατρίου είναι 2,46 ev. α) Τι είναι το έργο εξαγωγής; β) Να υπολογίσετε: ( I ) τη μέγιστη κινητική ενέργεια των φωτοηλεκτρονίων. ( ii ) το οριακό μήκος κύματος για το νάτριο. (μ.1) 3
10. α) Να διατυπώσετε το νόμο του Coulomb. β) Δίδονται δυο φορτία Q 1 =10-6 C και Q 2 = 6.10-6 C τα οποία απέχουν απόσταση r=0,2m. Να υπολογίσετε και να σχεδιάσετε τη δύναμη που δέχεται το κάθε φορτίο. Q 1 Q 2 11. Βρίσκεστε στο εργαστήριο του σχολείου και έχετε στη διάθεση σας: Ηλεκτροσκόπιο, μάλλινο και μεταξωτό ύφασμα, ράβδους από γυαλί και αλκαθίνη. Γνωρίζουμε ότι μια γυάλινη ράβδος, αν την τρίψουμε με μεταξωτό ύφασμα, φορτίζεται θετικά και μια ράβδος από αλκαθίνη, αν την τρίψουμε με μάλλινο ύφασμα, φορτίζεται αρνητικά. Θέλουμε να φορτίσουμε θετικά ένα αρχικά αφόρτιστο ηλεκτροσκόπιο, με επαγωγή. Να περιγράψετε τη διαδικασία. Ηλεκτροσκόπιο 12. α) Ποια είναι η ικανή και αναγκαία συνθήκη για να εκτελεί ένα σώμα ομαλή κυκλική κίνηση; θ θ r β) Η περίπτωση κίνησης αυτοκινήτου με ταχύτητα υ σε κυκλική στροφή ακτίνας r και κλίσης θ χωρίς τριβή, φαίνεται στην πιο πάνω εικόνα. 2 Να δείξετε ότι gr ΜΕΡΟΣ Β: Το μέρος αυτό αποτελείται από έξι (6) ερωτήσεις. Να απαντήσετε μόνο στις πέντε (5). Κάθε σωστή απάντηση βαθμολογείται με δέκα (10) μονάδες 13. Για τον υπολογισμό της ηλεκτρεγερτικής δύναμης (Η.Ε.Δ) Ε και της εσωτερικής αντίστασης r μιας μπαταρίας χρησιμοποιήθηκαν, εκτός απο την μπαταρία, ένα αμπερόμετρο, ένα βολτόμετρο, ένας ροοστάτης και καλώδια. Πάρθηκαν οι πιο κάτω μετρήσεις της τάσης V στα άκρα της μπαταρίας και η ένταση Ι του ρεύματος. V (v) 1,3 1,1 0,9 0,7 0,5 I (A) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 α) Να σχεδιάσετε το κατάλληλο κύκλωμα που χρησιμοποιήθηκε. (μ. 2) β) Να εξηγήσετε τη διαδικασία με την οποία πάρθηκαν οι μετρήσεις. γ) Να χαράξετε κατάλληλη γραφική παράσταση από την οποία να υπολογίσετε την εσωτερική αντίσταση r και την ηλεκτρεγερτική δύναμη Ε της μπαταρίας. (μ. 5) Ο 4
14. Οι μάζες των σωμάτων Σ 1, Σ 2, Σ 3 είναι m 1 = 1Kg, m 2 = 2 Kg και m 3 = 1Kg αντίστοιχα. O συντελεστής τριβής ολίσθησης μεταξύ των σωμάτων και των τριβόμενων επιφανειών είναι μ= 0,1. Τα σώματα αφήνονται ελεύθερα να κινηθούν από την ηρεμία. α) Να διερευνήσετε προς ποια πιθανή κατεύθυνση θα κινηθεί το σύστημα των τριών σωμάτων. (μ.1) β) Να σχεδιάσετε τις δυνάμεις που εξασκούνται στο κάθε σώμα. γ) Να υπολογίσετε την επιτάχυνση α του συστήματος. (μ.4) δ) Για ποια τιμή του συντελεστή μ το σύστημα κινείται με σταθερή ταχύτητα; ε) Να γίνει σε βαθμολογημένους άξονες η γραφική παράσταση α = f(μ). (μ.1) (Δίδονται: γωνία φ = 37º, ημφ = 0,6, συνφ = 0,8 και g = 10m/s 2 ). 15.Μία σφαίρα βρίσκεται κρεμασμένη στο άκρο ενός νήματος μήκους L και το οποίο είναι δεμένο σε ένα σταθερό σημείο Κ. Η σφαίρα εκτρέπεται από το σημείο Ο στο σημείο Α (όπως φαίνεται στο σχήμα). Η κατακόρυφη απόσταση του σημείου Α από το Ο είναι h=0,018m. Η σφαίρα αφήνεται από το σημείο Α και στο σημείο Ο το νήμα κόβεται. Συνεχίζει την κίνηση της, όπως φαίνεται στο σχήμα, και πέφτει στο έδαφος που βρίσκεται σε κατακόρυφη απόσταση Η=0,8m από το οριζόντιο επίπεδο που βρίσκεται το Ο. (Οι διακεκομμένες γραμμές δείχνουν την πορεία της σφαίρας). Σε όλη την πορεία της μπάλας δεν υπάρχουν απώλειες ενέργειας. (α) Να υπολογίσετε την ταχύτητα με την οποία φτάνει η μπάλα στο σημείο Ο. (β) Να αναφέρετε το είδος της κίνησης που εκτελεί η σφαίρα από το σημείο Ο μέχρι το σημείο Β. (μ.1) 5
(γ) Να υπολογίσετε το χρόνο κίνησης της σφαίρας από το Ο στο Β. (δ) Να υπολογίσετε την οριζόντια απόσταση που διανύει η σφαίρα από τη στιγμή που θα κοπεί το νήμα μέχρι να φτάσει στο έδαφος. (ε) Να καθορίσετε την ταχύτητα (μέτρο, διεύθυνση και φορά) της σφαίρας στο σημείο Β. 16. Τρία φορτισμένα σωματίδια με φορτία Q Α =80μC, Q Β =36μC και Q Γ =80μC βρίσκονται τοποθετημένα στον αέρα, στις κορυφές ισόπλευρου τριγώνου, πλευράς α=4cm, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. α) Να γράψετε τον ορισμό της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου. (μ. 2) β) Να υπολογίσετε την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο Δ του τριγώνου, που βρίσκεται στο μέσο της πλευράς ΑΓ (μέτρο, διεύθυνση και φορά). (μ. 3) A Γ γ) Να υπολογίσετε το δυναμικό του ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο Δ. δ) Να υπολογίσετε τη δύναμη που ασκεί το ηλεκτρικό πεδίο σε φορτισμένο σωματίδιο q=100μc αν αυτό τοποθετηθεί στο σημείο Δ. Προς ποια κατεύθυνση θα κινηθεί το σωματίδιο; 17. Κωνικό εκκρεμές αποτελείται από αβαρές μη εκτατό νήμα μήκους L=2m, στο άκρο του οποίου είναι στερεωμένο σώμα μάζας m =1Kg, το οποίο διαγράφει κυκλική οριζόντια τροχιά με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω, ώστε το νήμα να σχηματίζει γωνία θ=60 με την κατακόρυφη, όπως φαίνεται στο σχήμα. (Δίνεται ημ60 = 0,86, συν60 = 0,5) Να βρείτε: α) Την τάση του νήματος. β) Την περίοδο του κωνικού εκκρεμούς. γ) Αν η γωνιακή ταχύτητα γίνει 2 rad.s -1,να διερευνήσετε κατά πόσο το σώμα θα συνεχίσει να εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση. (μ.4) 6
18. Δίνεται το πιο κάτω ηλεκτρικό κύκλωμα. α) Να εξάγετε τις σχέσεις που θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν για να υπολογίσετε τα ρεύματα που διαρρέουν κάθε αντιστάτη. Να μη λύσετε το σύστημα των εξισώσεων. Αν I 1 =1A, I 2 =2 Α και I 3 =3A, να απαντήσετε στα πιο κάτω ερωτήματα: β) Πόση θερμότητα απελευθερώνεται στον αντιστάτη R 2 σε χρόνο 1min; (μ,2) γ) Να υπολογίσετε τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των σημείων Α,Δ. δ) Να υπολογίσετε το ηλεκτρικό φορτίο που περνά από την αντίσταση R 2 σε χρόνο 3 min. ΤΕΛΟΣ Οι Εισηγητές Η Συντονίστρια ΒΔ Ο Διευθυντής Άγγελος Κλειτής Μαρία Λοΐζου Δημήτρης Δημητριάδης Χριστάκης Νίκου Μιχάλης Περικλέους 7