ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ B ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤO HΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΚΑΙ ΣΤΟΥΣ ΠΥΚΝΩΤΕΣ Επώνυμο: Όνομα: Τμήμα: Αγρίνιο 30-03-014 ΘΕΜΑ 1 ο Α) Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση σε καθεμία από τις επόμενες προτάσεις 1) Η ηλεκτρική σταθερά k c στο νόμο του Coulomb: α) είναι καθαρός αριθμός β) εξαρτάται μόνο από το σύστημα μονάδων που χρησιμοποιούμε γ) έχει την ίδια τιμή για φορτία που βρίσκονται είτε στον αέρα, είτε στο νερό. δ) έχει μονάδα μέτρησης στο S.I. το 1Ν m /C (3 Μόρια) ) Ακλόνητο σημειακό φορτίο Q δημιουργεί γύρω του ηλεκτροστατικό πεδίο. Σε ένα σημείο του πεδίου που η ένταση έχει μέτρο Ε Α τοποθετούμε δοκιμαστικό φορτίο q. Αν στο ίδιο σημείο τοποθετήσουμε άλλο δοκιμαστικό φορτίο 4q, τότε το μέτρο της έντασης στο ίδιο σημείο: α) παραμένει το ίδιο β) υποτετραπλασιάζεται γ) τετραπλασιάζεται δ) διπλασιάζεται (3 Μόρια) 3) Οι δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου ενός μεμονωμένου, σημειακού αρνητικού φορτίου: α) έχουν σταθερή πυκνότητα β) έχουν πυκνότητα που ελαττώνεται καθώς αυξάνεται η απόσταση από το φορτίο γ) έχουν φορά από το φορτίο προς το άπειρο δ) είναι καμπύλες με πυκνότητα που αυξάνεται καθώς πλησιάζουμε στο φορτίο. (3 Μόρια) 1
4) Το δυναμικό σε ένα σημείο Μ ενός ηλεκτροστατικού πεδίου που δημιουργείται από ακλόνητο σημειακό φορτίο Q: α) είναι μέγεθος διανυσματικό β) εκφράζει την ενέργεια ανά μονάδα φορτίου στο σημείο αυτό γ) εξαρτάται από το φορτίο q που υπάρχει στο σημείο αυτό δ) είναι ανάλογο με τη δυναμική ενέργεια του φορτίου q που υπάρχει στο σημείο αυτό. (3 Μόρια) 5) Θετικό δοκιμαστικό φορτίο q τοποθετείται σε ένα σημείο Σ του πεδίου που δημιουργείται από ακίνητο ηλεκτρικό φορτίο Q. Το έργο της δύναμης του πεδίου κατά τη μετακίνηση του φορτίου q από το σημείο Σ στο άπειρο: α) είναι ανεξάρτητο από το φορτίο q β) είναι άπειρο, αφού η διαδρομή έχει άπειρο μήκος γ) εξαρτάται από τη διαδρομή που θα ακολουθήσει το φορτίο δ) είναι ίσο με τη δυναμική ενέργεια του φορτίου q στο σημείο Σ. (3 Μόρια) 6) Η χωρητικότητα ενός επίπεδου πυκνωτή: α) είναι ανάλογη με το φορτίο που αποθηκεύεται στους οπλισμούς του. β) είναι αντιστρόφως ανάλογη της διαφοράς δυναμικού που εφαρμόζεται στους οπλισμούς του. γ) εξαρτάται από το διηλεκτρικό που τοποθετούμε μεταξύ των οπλισμών του. δ) εξαρτάται από το υλικό κατασκευής των οπλισμών. (3 Μόρια) Β) Να σημειώσετε με Σ κάθε σωστή πρόταση και με Λ κάθε λανθασμένη 1. Δυο σημειακά φορτία Q 1 =Q και Q =Q απέχουν απόσταση r. Εάν F είναι η δύναμη που ασκεί το φορτίο Q στο Q 1, τότε η δύναμη που ασκεί το Q 1 στο Q θα έχει μέτρο F. (1 Μόριο). Η ένταση σε ένα σημείο ενός ηλεκτροστατικού πεδίου είναι ανάλογη με τη δύναμη F που ασκείται σε δοκιμαστικό φορτίο q που τοποθετείται στο σημείο αυτό. (1 Μόριο) 3.Η διαφορά δυναμικού μεταξύ δυο σημείων ενός ηλεκτρικού πεδίου είναι αντιστρόφως ανάλογη με το φορτίο q που μετακινείται μεταξύ των δυο σημείων (1 Μόριο) 4. Η δυναμική ενέργεια δυο ετερώνυμων ηλεκτρικών φορτίων γίνεται ελάχιστη σε θεωρητικά άπειρη απόσταση μεταξύ τους (1 Μόριο)
5. Κατά μήκος μιας δυναμικής γραμμής ενός ηλεκτρικού πεδίου και κατά τη φορά της δυναμικής γραμμής το δυναμικό μειώνεται. (1 Μόριο) 6. Η ηλεκτρική ενέργεια που αποθηκεύεται σε έναν πυκνωτή είναι ανάλογη με την τάση που εφαρμόζεται στα άκρα του (1 Μόριο) 7. Η διηλεκτρική σταθερά ε ενός υλικού έχει τις ίδιες μονάδες μέτρησης με την απόλυτη διηλεκτρική σταθερά ε ο του κενού (1 Μόριο) ΘΕΜΑ ο Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση δίνοντας την κατάλληλη αιτιολόγηση. 1) Δύο μικρές σφαίρες Α και Β έχουν αντίστοιχα θετικά φορτία q 1 και q και απέχουν απόσταση r. Αφήνουμε τη σφαίρα Β ελεύθερη να κινηθεί και κρατάμε την Α ακλόνητη. Έστω α η επιτάχυνση που θα αποκτήσει η σφαίρα Β την χρονική στιγμή που αφήνεται ελεύθερη. Εάν υποδιπλασιάσουμε την αρχική απόσταση των δύο σφαιρών, τότε η σφαίρα Β θα έχει αρχική επιτάχυνση: α) α β) α/ γ) 4α δ)α/4 (6 Μόρια) ) Δυο σημειακά φορτία Q 1 =+Q και Q =-4Q βρίσκονται τοποθετημένα στα σημεία Α και Β ενός ευθυγράμμου τμήματος ΑΒ μήκους r. i) Στο σημείο της ευθείας που διέρχεται από τα σημεία Α και Β όπου η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου είναι μηδέν, το δυναμικό ισούται με : Q Q Q α) 0 β) k γ) k δ) k r r r ii) Στο σημείο του ευθυγράμμου τμήματος ΑΒ όπου το δυναμικό μηδενίζεται, η ένταση του πεδίου ισούται με: 15 k Q 15 k Q 15 k Q α) 0 β) γ) δ) 4 r 16 r r (7 Μόρια) 3) Στο διπλανό σχήμα απεικονίζεται η δυναμική γραμμή ενός ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου. Εάν το δυναμικό του σημείου Β είναι V B =V A / και γνωρίζοντας ότι (ΑΓ)=4(ΑΒ), το δυναμικό στο σημείο Γ ισούται με: Α Β Γ 3
α) V Γ =-V A β) V Γ =-V A / γ) V Γ =V A /8 δ) V Γ =0 (6 Μόρια) 4) Πυκνωτής χωρητικότητας C φορτίζεται αρχικά υπό τάση V, οπότε αποκτά φορτίο Q. Εκφορτίζουμε τον πυκνωτή μέχρι το φορτίο του να μειωθεί κατά 50%.Το ποσοστό μείωσης της ηλεκτρικής ενεργείας ισούται με: α. 5% β.50% γ.75% (6 Μόρια) ΘΕΜΑ 3 ο Δυο σημειακά φορτία Q 1 =Q =μc είναι τοποθετημένα στα σημεία Α και Β της περιφέρειας ενός κύκλου με μήκος περιμέτρου π(m), όπως φαίνεται στο σχήμα. Να υπολογιστεί: A Q 1 α) Η ηλεκτρική δύναμη που ασκείται μεταξύ των δυο φορτίων. β) Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο κέντρο του κύκλου Κ. K Q B γ) Η δυναμική ενέργεια του συστήματος των δυο φορτίων. δ) Το έργο της δύναμης του πεδίου για να μεταφερθεί ένα σημειακό φορτίο q=-3μc από το άπειρο στο κέντρο Κ του κύκλου. ε ) Ασκώντας στο φορτίο q κατάλληλη δύναμη το μεταφέρουμε από το σημείο Κ στο σημείο Δ του οποίο είναι το αντιδιαμετρικό του σημείου Α. Για την παραπάνω μετατόπιση να βρεθεί το έργο της δύναμης του πεδίου που ασκείται στο φορτίο q. Δίνεται k=9 10 9 N m /C, 1, 4 (5 Μόρια) ΘΕΜΑ 4 ο Οι οπλισμοί ενός επίπεδου πυκνωτή απέχουν μεταξύ τους απόσταση d=4cm. Ένα μικρό σφαιρίδιο μάζας m= 10-3 kg και φορτίου q=-8 10-3 C, εκτοξεύεται από το μέσο της απόστασης d παράλληλα στις δυναμικές γραμμές με αρχική ταχύτητα u o =100m/s και με κατεύθυνση προς το θετικό οπλισμό, στον οποίο και φτάνει με ταχύτητα μέτρου u o. Nα υπολογίσετε: α) το μέτρο της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου β) τη διαφορά δυναμικού ανάμεσα στις δυο θέσεις που κινείται το μικρό σφαιρίδιο. γ) τον χρόνο που κινήθηκε το σφαιρίδιο από το σημείο που εκτοξεύτηκε μέχρι να φτάσει στο θετικό οπλισμό του πυκνωτή. 4
δ) την χωρητικότητα του πυκνωτή, εάν η ηλεκτρική ενέργεια που αποθηκεύεται σε αυτόν είναι U ηλ =11,5 10 3 J ε) Εάν διπλασιάζαμε το φορτίο του πυκνωτή χωρίς να μεταβάλλουμε τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του, να βρεθεί με ποια ταχύτητα θα έφτανε το σφαιρίδιο στον θετικό οπλισμό, αν το εκτοξεύαμε από το ίδιο σημείο και με την ίδια αρχική ταχύτητα. Θεωρείστε τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις αμελητέες. Καλή Επιτυχία!!!!!!!! (5 Μόρια) 5