ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Απαντήσεις ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 02/11/2014 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: Τζαγκαράκης Γιάννης, Δημοπούλου Ηρώ, Αδάμη Μαρία, Αγγελίδης Άγγελος, Παπασταμάτης Στέφανος, Τσαβλίδου Θεοδοσία ΘΕΜΑ 1 Α. Με ποιο τρόπο διαπιστώνεται ότι ένα σώμα είναι ηλεκτρισμένο; Να γίνει περιγραφή του κατάλληλου οργάνου. Σχολικό σελ. 11 «Πώς μπορούμε να διαπιστώσουμε είναι ηλεκτρισμένο». Β. Πώς μπορούμε να υπολογίσουμε το συνολικό φορτίο δύο ή περισσότερων σωμάτων. Να αναφέρετε ένα παράδειγμα. Σχολικό σελ. 14 «Το ολικό φορτίο των φορτίων τους». «Αν για παράδειγμα =1nC» Γ. Πότε ένα σώμα (ή σύνολο σωμάτων) είναι ηλεκτρικά ουδέτερο; Σχολικό σελ. 14 «Όταν το συνολικό φορτίο ηλεκτρικά ουδέτερο». ΘΕΜΑ 2 Α. Τρία σώματα Α, Β και Γ έχουν φορτ ία q = 0,08 μc, q 2 = 7 10 1 C και q 3 = 30 nc αντίστοιχα. Να βρεθεί το συ νολικό φορτίο των σωμάτων. q 1 = 0,08 8 μc = C = 8 C q 2 = 7 C q 3 = 30 nc = 3 C = 3 C q ολ = q 1 + q 2 + q 3 = (8 7 3) C = 2 C Β. Τι φορτίο q 4 πρέπει να έχει ένα σώμ α Δ, ώστε το σύστημα των σωμάτων Α, Β, Γ, Δ να είναι ηλεκτρικά ουδέτερο; Το σώμα Δ πρέπει να έχει φορτίο q 4 = 2 C ώστε q ολ = (q 1 + q 2 + q 3 ) +q 4 = 0. ΘΕΜΑ 3 Α. Ένα σώμα Α έχει φορτίο 1.100 μc και ένα σώμα Β έχει φορτίο 10 nc. Ποιο σώμα έχει μεγαλύτερο φορτίο; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. 1.100 μc = 1,1 C = 1,1 C = 1,1 mc nc= C = C = 1 mc Άρα 1.100 μc nc. Το σώμα Α έχει μεγαλύτερο φορτίο από το σώμα Β. Β. Μια φορτισμένη σφαίρα έχει φορτ ίο q = 160 nc. Να εκφράσετε το φορτίο σε μονάδες : C, mc και μc. q = 160 nc = 160 C = 1,6 C = 1,6 C q = 160 nc = 1,6 C = 1,6 mc = 1,6 mc q = 160 nc = 1,6 C = 1,6 μc = 1,6 μc = 0,16 μc Σελίδα 1 από 5
Γ. Να εκφράσετε τις παρακάτω τιμές ηλεκτρικού φορτίου σε μονάδες Coulomb: q 1 = 2 10 μ C και q2 = 6 10 nc. i. q 1 = 2 μc = 2 C = 2 C = 0,2 C ii. q 2 = 6 nc = 6 C = 6 C ΘΕΜΑ 4 Α. 1. Να περιγράψετε εν συντομία τη δομή του ατόμου κατά Rutherford και Βohr. Σχολικό σελ. 15 Η δομή του ατόμου (Αναφορά στα σωματίδια, τα φορτία τους, τη σχέση μεταξύ φορτίων και μαζών και στην κατανομή στο άτομο) 2. Να αναφέρετε τις δύο σημαντικές ιδιότητες του ηλεκτρικού φορτίου. Σχολικό σελ. 16 Δύο σημαντικές ιδιότητες του ηλεκτρικού φορτίου Β. 1. Στον πυρήνα ενός ιόντος Α υπάρχουν 16 πρωτόνια και γύρω από τον πυρήνα περιφέρονται 18 ηλεκτρόνια. Το ιόν θα έχει θετικό ή αρνητικό φορτίο; Τα ηλεκτρόνια σε αριθμό είναι δύο περισσότερα από τα πρωτόνια. Άρα υπερισχύει το αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων και το ιόν Α είναι φορτισμένο αρνητικά. 2. Αν το ιόν Α βρεθεί κοντά σ ένα ιόν Β με 12 πρωτόνια στον πυρήνα του και 10 ηλεκτρόνια γύρω απ αυτόν, θα αναπτυχθούν ηλεκτρικές δυνάμεις; Και αν ναι, θα είναι ελκτικές ή απωστικές; Το ιόν Β έχει δύο περισσότερα πρωτόνια από ηλεκτρόνια, οπότε υπερισχύει το φορτίο των πρωτονίων και άρα το ιόν Β είναι φορτισμένο θετικά. Επομένως, αφού τα ιόντα είναι αντίθετα φορτισμένα θα αναπτυχθούν ελκτικές ηλεκτρικές δυνάμεις. 3. Τρίβουμε μια γυάλινη ράβδο με μεταξωτό ύφασμα. Αν η ράβδος αποκτά φορτίο q = + 16 10 C, πόσο φορτίο αποκτά το ύφασμα; Κατά την ηλέκτριση με τριβή δύο αρχικά αφόρτιστων σωμάτων, τα σώματα αποκτούν ίσα και αντίθετα φορτία (αρχή διατήρησης ηλεκτρικού φορτίου). Αφού λοιπόν η ράβδος αποκτά φορτίο q = + 16 10 9 C, το ύφασμα αποκτά φορτίο q = 16 10 9 C. 4. Φέρνουμε σε επαφή δύο μεταλλικές σφαίρες με ίσες ακτίνες, εκ των οποίων η μια έχει φορτίο q = + 32 10 μc και η άλλη είναι αφόρτιστη. Μετά την επαφή τους, τι φορτίο θα έχει η κάθε σφαίρα; Όταν δύο όμοια σώματα, το ένα φορτισμένο και το άλλο ουδέτερο έρθουν σε επαφή, το φορτίο του πρώτου σώματος διαμοιράζεται στα δύο σώματα (αρχή διατήρησης ηλεκτρικού φορτίου). Άρα μετά την επαφή, η κάθε σφαίρα θα έχει φορτίο q= +16 10 10 μc. Να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις σας. ΘΕΜΑ 5 Α. Να συμπληρωθούν τα κενά στις παρακάτω προτάσεις: 1. Η ηλέκτριση ενός σώματος μπορεί να γίνει με τριβή, με επαφή και με επαγωγή. 2. Τα σώματα που επιτρέπουν το διασκορπισμό του ηλεκτρικού φορτίου σε όλη τους την έκταση ονομάζονται αγωγοί. Τα σώματα στα οποία το φορτίο δεν διασκορπίζεται αλλά παραμένει εντοπισμένο στην περιοχή του σώματος που φορτίστηκε ονομάζονται μονωτές. 3. Κατά την ηλέκτριση με επαφή ισχύει η αρχή διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου. Το άθροισμα των φορτίων που αποκτούν τα δύο σώματα τελικά είναι ίσο με το φορτίο που είχε αρχικά το φορτισμένο σώμα. Σελίδα 2 από 5
4. Κατά τη διαδικασία ηλέκτρισης με τριβή, τα δύο σώματα αποκτούν ίσα και αντίθετα φορτία. 5. Η φόρτιση των σωμάτων γίνεται με μεταφορά ηλεκτρονίων. Όταν ένα σώμα προσλαμβάνει ηλεκτρόνια, φορτίζεται αρνητικά, ενώ όταν αποβάλλει ηλεκτρόνια φορτίζεται θετικά. 6. Το ηλεκτρικό φορτίο κάθε σώματος είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του φορτίου του ηλεκτρονίου. Εμφανίζεται δηλαδή σε «πακέτα» που τα ονομάζουμε κβάντα. Η ιδιότητα αυτή ονομάζεται κβάντωση του ηλεκτρικού φορτίου. Β. Φέρνουμε σε επαφή ένα σώμα φορτίου q 1 = 9 μc με ένα άλλο σώμα φορτίου q 2 = + 7 μc. Πόσο θα είναι το συνολικό φορτίο των δύο σωμάτων; Πόσο φορτίο πρέπει να προσφέρουμε στο σύστημα ώστε να γίνει ηλεκτρικά ουδέτερο; q ολ = q 1 + q 2 = 9 μc + 7 μc = 2 μc Για να γίνει το σύστημα ηλεκτρικά ουδέτερο, πρέπει να προσφέρουμε φορτίο q = + 2 μc Γ. Πόσα ηλεκτρόνια πρέπει να προσλάβει ένα ηλεκτρικά ουδέτερο άτομο για να αποκτήσει φορτίο q = 8 10 C; Δίνεται το φορτίο του ηλεκτρονίου q e = 1,6 10 C. Το ηλεκτρικό φορτίο είναι κβαντωμένο, δηλαδή είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του φορτίου του ηλεκτρονίου. Άρα για το φορτίο q, θα ισχύει: q = N q e όπου Ν ο αριθμός των ηλεκτρονίων που προσέλαβε το άτομο. Οπότε: Ν = = = 5, 1010 ηλεκτρόνια ΘΕΜΑ 6 Α. Να σημειώσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ). 1. Το ηλεκτρόνιο μπορεί να δημιουργηθεί. Λ 2. Το πρωτόνιο έχει διπλάσιο φορτίο από το ηλεκτρόνιο. Λ 3. Όταν τρίβουμε μια πλαστική ράβδο με μάλλινο ύφασμα, η ράβδος φορτίζεται αρνητικά γιατί μετακινούνται ηλεκτρόνια από το ύφασμα στη ράβδο. Σ 4. Το συνολικό φορτίο δύο σφαιρών με φορτία q 1 = + 12 C και q 2 = 8 C θα είναι q ολ = 4 C. Λ 5. Το ηλεκτρικό φορτίο είναι κβαντωμένο μέγεθος. Σ Β. Για καθεμία από τις παρακάτω περιπτώσεις να βρείτε το συνολικό φορτίο: α) q 1 = + 7 10 6 C q 2 = 14 10 3 nc q 3 = 7 μc q 1 = + 7 10 6 C q 2 = 14 10 3 nc = 14 10 3 10 9 C = 14 10 6 C q 3 = 7 μc = 7 10 6 C Άρα: q ολ = q 1 + q 2 + q 3 = + 7 10 6 C 14 10 6 C 7 10 6 C = 14 10 6 C β) q 1 = + 2 μc q 2 = 0,4 10 2 mc q 3 = + 1000 nc q 1 = + 2 μc = + 2 10 6 C q 2 = 0,4 10 2 mc = 0,4 10 2 10 3 C = 0,4 10 5 C = = 4 10 1 10 5 C = 4 10 6 C q 3 = + 1000 nc = + 10 3 nc = + 10 3 10 9 C = + 10 6 C Άρα: q ολ = q 1 + q 2 + q 3 = + 2 10 6 C 4 10 6 C + 10 6 C = 10 6 C Σελίδα 3 από 5
γ) q 1 = 4 10 8 C q 2 = 60 nc q 3 = + 0,08 μc q 1 = 4 10 8 C q 2 = 60 nc = 60 10 9 C = 6 10 1 10 9 C = 6 10 8 C q 3 = + 0,08 μc = + 0,08 10 6 C = + 8 10 2 10 6 C = + 8 10 8 C Άρα: q ολ = q 1 + q 2 + q 3 = 4 10 8 C 6 10 8 C + 8 10 8 C = 2 10 8 C ΘΕΜΑ 7 Α. Να διατυπώσετε τον Νόμο του Coulomb και να αναφέρετε για τι είδους φορτία ισχύει ο νόμος. Σχολικό σελ. 23 «Το μέτρο της ηλεκτρικής μεταξύ τους απόστασης (r)» Ο Νόμος Coulomb ισχύει για ακίνητα και σημειακά φορτία. Β. Δύο ακίνητα σημειακά φορτία Q 1 = 2 μc και Q 2 = 4 μc βρίσκονται σε απόσταση r = 3 cm μεταξύ τους. Να μεταφέρετε το παρακάτω σχήμα στο τετράδιό σας, να σχεδιάσετε τις δυνάμεις που ασκεί το ένα φορτίο στο άλλο και να υπολογίσετε το μέτρο τους. Δίνεται η τιμή της ηλεκτρικής σταθεράς K = 9 10 9 Q 1 F r 1 F r 2 Q 2 r F 1 = F 2 = K = 9 10 9 N F 1 = F 2 = 80 N ΘΕΜΑ 8 Δύο σημειακά ηλεκτρικά φορτία Q 1 και Q 2 είναι ακίνητα και απέχουν μεταξύ τους απόσταση r. Η δύναμη Coulomb με την οποία αλληλεπιδρούν έχει μέτρο F. Τι θα συμβεί στο μέτρο της δύναμης Coulomb αν: α. το ένα από τα δύο φορτία υποτριπλασιαστεί. β. και τα δύο φορτία τριπλασιαστούν. γ. το ένα φορτίο διπλασιαστεί και το άλλο φορτίο υποδιπλασιαστεί. δ. η απόσταση μεταξύ τους υποτετραπλασιαστεί. Να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις σας. α. F = K (1) και F = K (2) = F = β. F = K (1) και F = K (2) = F = 9 F γ. F = K (1) και F = K (2) = F = F Σελίδα 4 από 5
δ. F = K (1) και F = K (2) = F = 16 F ΘΕΜΑ 9 Α. Τι ονομάζουμε Ηλεκτρικό Πεδίο; Πώς διαπιστώνουμε αν σε μία περιοχή του χώρου υπάρχει ή όχι ηλεκτρικό πεδίο; Σχολικό σελ. 25 «Γενικά μία περιοχή μέσα σ αυτή.» Σχολικό σελ. 25 «Αρκεί να τοποθετήσουμε αρχική θέση ισορροπίας του.» Β. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις ως Σωστές (Σ) ή Λανθασμένες (Λ). 1. Γύρω από κάθε φορτισμένο σώμα δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο. Σ 2. Η ηλεκτρική δύναμη δρα από απόσταση. Σ 3. Η μονάδα μέτρησης της ηλεκτρικής δύναμης στο S.I. είναι το 1 Newton. Σ 4. Τα φορτισμένα σώματα δεν αλληλεπιδρούν μέσω των ηλεκτρικών πεδίων που δημιουργούν. Λ Σελίδα 5 από 5