Βουλιαγµένης_07/0/00, ΙΓΩΝΙΣΜ Μάθηµα : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ (ΕΠΝΛΗΠΤΙΚΟ ΙΓΩΝΙΣΜ ΣΤΙΣ ΤΛΝΤΩΣΕΙΣ & ΣΤ ΚΥΜΤ) Καθηγητής/τρια: Χρόνος: 3 ώρες Ονοµατεπώνυµο: Τµήµα: Γ ΘΕΜΤ Κάθε απάντηση επιστηµονικά τεκµηριωµένη είναι δεκτή ΘΕΜ Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής. Ένα σώµα εκτελεί ταυτόχρονα τις ταλαντώσεις x = A ηµωt και x = A ηµ(ωt φ). Σύµφωνα µε την αρχή της επαλληλίας των κινήσεων, η αποµάκρυνση του σώµατος κάθε στιγµή θα δίνεται από τη σχέση x = Aηµ(ωt θ), όπου: ηµφ α. A = A A AA συνθ και εφθ = συνφ A β. = A A A A συνφ και εφθ = γ. A = A A AA συνθ και εφθ = δ. A = A A AA συνφ και εφθ = συνφ ηµφ συνφ ηµφ ηµφ συνφ. Μελετώντας φθίνουσες ταλαντώσεις στις οποίες η αντιτιθέµενη δύναµη είναι ανάλογη της ταχύτητας, διαπιστώνουµε ότι: α. Ο λόγος δύο διαδοχικών µέγιστων αποµακρύνσεων προς την ίδια κατεύθυνση µειώνεται εκθετικά µε το χρόνο. β. Σε ακραίες περιπτώσεις, στις οποίες η σταθερά απόσβεσης παίρνει πολύ µικρές τιµές, η κίνηση γίνεται απεριοδική, δηλαδή ο ταλαντωτής επιστρέφει στη θέση ισορροπίας, χωρίς ποτέ να την υπερβεί. γ. Η περίοδος, για ορισµένη τιµή της σταθεράς b, διατηρείται σταθερή και ανεξάρτητη από το πλάτος. δ. Ο ρυθµός µε τον οποίο µειώνεται το πλάτος της ταλάντωσης είναι ανεξάρτητος από την τιµή της σταθεράς απόσβεσης. 3. ν ένα κινητό εκτελεί απλή αρµονική ταλάντωση, σε µια τυχαία θέση έχει επιτάχυνση α η οποία: α. είναι ανεξάρτητη από τη φορά της ταχύτητας. β. είναι ανεξάρτητη από την αποµάκρυνση από τη θέση ισορροπίας. γ. είναι ανεξάρτητη από τη δύναµη επαναφοράς της ταλάντωσης. δ. είναι θετική όταν το κινητό επιταχύνεται. 4. Στο σχήµα φαίνονται οι κυµατικοί παλµοί, Β, Γ και που διαδίδονται στο ίδιο υλικό κατά τη διεύθυνση χ'χ. πόσβεση έχουµε όταν ο παλµός συναντηθεί µε τον παλµό:
α. σε καµία συνάντηση δε συµβαίνει απόσβεση. β. Β γ. Γ δ. 5. Ερωτήσεις Σωστό - Λάθος α. Τα ραδιοκύµατα ανακλώνται σε µεταλλικές επιφάνειες. β. ν µεταβληθεί ο συντελεστής αυτεπαγωγής του πηνίου σε ένα κύκλωµα LC µε αντιστάτη και πηγή εναλλασσόµενης τάσης, τότε µεταβάλλεται και η συχνότητα των ηλεκτρικών ταλαντώσεων. γ. Τη νύχτα, αν ο δρόµος είναι στεγνός, το φως από τους προβολείς του αυτοκινήτου διαχέεται και έτσι ο δρόµος δε φαίνεται καλά. δ. Κοντά σε µια κεραία παραγωγής ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων, το ηλεκτρικό και το µαγνητικό πεδίο έχουν διαφορά φάσης 90 0. ε. Τα κύµατα που διαδίδονται σε ένα ελαστικό µέσο ονοµάζονται µηχανικά κύµατα. ΘΕΜ. ίνεται το κύκλωµα LC του σχήµατος, το οποίο εκτελεί αµείωτη ηλεκτρική ταλάντωση. Για τη χρονική στιγµή στην οποία αναφέρεται το σχήµα: (K) (Λ) - - i di α. ο πυκνωτής φορτίζεται, η ένταση του ρεύµατος µειώνεται και αν q>0, τότε i>0 και < 0 dt di β. ο πυκνωτής εκφορτίζεται, η ένταση του ρεύµατος αυξάνεται και αν q>0, τότε i<0 και < 0 dt di γ. ο πυκνωτής φορτίζεται, η ένταση του ρεύµατος µειώνεται και αν q>0, τότε i<0 και > 0 dt. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Β. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.. Στο σχήµα φαίνεται η αποµάκρυνση από τη θέση ισορροπίας ενός σηµείου Σ της επιφάνειας υγρού, στην οποία διαδίδονται δύο εγκάρσια αρµονικά κύµατα, τα οποία προέρχονται από δύο σύγχρονες πηγές Π και Π :
Στο επόµενο σχήµα φαίνεται η επιφάνεια του υγρού, οι πηγές Π και Π, οι γραµµές ενισχυτικής και αποσβεστικής συµβολής, καθώς και τρία (3) πιθανά σηµεία για το Σ: A Γ Π Π γραµµές ενίσχυσης γραµµές απόσβεσης B Η σωστή θέση για το σηµείο Σ είναι: α. η θέση β. η θέση Β γ. η θέση Γ. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Β. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. 3. H εξίσωση που περιγράφει το µαγνητικό πεδίο ενός ηλεκτροµαγνητικού κύµατος που διαδίδεται στο κενό ειναι B = Bmaxηµ(ωt kx). Όταν το ηλεκτροµαγνητικό κύµα εισέλθει σε υλικό µε δείκτη διάθλασης n: α. Ο συντελεστής ω αυξάνεται και ο συντελεστής k µειώνεται β. Ο συντελεστής ω παραµένει σταθερός και ο συντελεστής k µειώνεται γ. Ο συντελεστής ω παραµένει σταθερός και ο συντελεστής k αυξάνεται 3. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. 3Β. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. 4. Ένα µικρό σώµα είναι αναρτηµένο στην ελεύθερη άκρη κατακόρυφου ελατηρίου. Το σώµα ηρεµεί στη θέση ισορροπίας. σκώντας κατάλληλη εξωτερική δύναµη, αποµακρύνουµε το σώµα από τη θέση ισορροπίας του και το αφήνουµε ελεύθερο, έχοντας προσφέρει ενέργεια 0 J. Κάποια στιγµή, που το σώµα βρίσκεται σε ακραία θέση της ταλάντωσης, του ασκούµε στιγµιαία
δύναµη F µε αποτέλεσµα το διπλασιασµό του πλάτους ταλάντωσης. Το έργο προσφέραµε στο ταλαντούµενο σύστηµα, µέσω αυτής της στιγµιαίας δύναµης, είναι: α. 0 J β. 60 J γ. 80 J 4. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. 4Β. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. W F που ΘΕΜ 3 Κατά µήκος µιας ελαστικής χορδής που συµπίπτει µε τον άξονα x'ox έχει δηµιουργηθεί στάσιµο κύµα. Το σηµείο Ο της χορδής είναι κοιλία του στάσιµου κύµατος, η οποία, τη χρονική στιγµή t=0 βρίσκεται στη θέση y=0 µε θετική ταχύτητα. Το σηµείο Ο διέρχεται από τη θέση ισορροπίας του 40 φορές το λεπτό, διανύοντας στον ίδιο χρόνο διάστηµα 4,8 m. Ένα άλλο σηµείο Κ της χορδής παρουσιάζει διαφορά φάσης µηδέν µε το Ο. Το σηµείο Κ είναι το πλησιέστερο στο Ο που διανύει το ίδιο διάστηµα που διανύει το σηµείο Ο, στον ίδιο χρόνο. Η οριζόντια απόσταση των σηµείων Ο και Κ είναι ίση µε το διάστηµα που διανύει το σηµείο Κ σε µια πλήρη ταλάντωση. α. Να γράψετε την εξίσωση του στάσιµου κύµατος. 8 µονάδες β. Να βρείτε την ταχύτητα των κυµάτων που συµβάλλουν για να δηµιουργήσουν το στάσιµο κύµα. 4 µονάδες γ. Να υπολογίσετε την ενέργεια ταλάντωσης ενός στοιχειώδους τµήµατος της χορδής, το οποίο έχει µάζα m = g και βρίσκεται στη θέση x = cm. 3 δ. Να βρείτε τον αριθµό των σηµείων που παραµένουν ακίνητα, µεταξύ δύο κοιλιών του στάσιµου κύµατος που απέχουν 0 cm. 7 µονάδες ίνεται: π 0. ΘΕΜ 4 Το κύκλωµα του σχήµατος αποτελείται από µια πηγή µε ηλεκτρεγερτική δύναµη E = 0 V και εσωτερική αντίσταση r = Ω, δύο ωµικούς αντιστάτες µε αντίσταση R = 8 Ω ο καθένας, ένα 4 πυκνωτή χωρητικότητας C = 5 0 F και δύο πηνία µε συντελεστές αυτεπαγωγής L = mh και L. Στο κύκλωµα υπάρχει, επίσης, ένας διακόπτης (δ) και ένας µεταγωγός (µ).. ρχικά ο διακόπτης είναι κλειστός, ο µεταγωγός είναι στη θέση () και από την πηγή περνά σταθερό ρεύµα.
α. Να υπολογίσετε την τιµή της έντασης του ηλεκτρικού ρεύµατος που διαρρέει το πηνίο L και την ενέργεια του µαγνητικού του πεδίου. β. Τη χρονική στιγµή t=0 ανοίγουµε το διακόπτη (δ). Να εξηγήσετε γιατί θα φορτιστεί ο πυκνωτής και να υπολογίσετε την τιµή του µέγιστου φορτίου που θα αποκτήσει. Να εξηγήσετε ποιος οπλισµός του πυκνωτή θα φορτιστεί πρώτος θετικά. γ. Θεωρώντας θετική τη φορά του αρχικού ρεύµατος στο κύκλωµα L C, να γράψετε τις χρονικές εξισώσεις για το φορτίο και την ένταση του ρεύµατος στο κύκλωµα. 4 µονάδες 7π 3 Β. Τη χρονική στιγµή t = 0 s στρέφουµε το µεταγωγό στη θέση () χωρίς να δηµιουργηθεί 4 σπινθήρας. Λόγω απωλειών ενέργειας, το µέγιστο φορτίο του πυκνωτή µειώνεται σύµφωνα µε τη ln t σχέση Q = Q 0 e 4 (SI). Στη σχέση αυτή, έχει θεωρηθεί ως t=0 η στιγµή που φέραµε το µεταγωγό στη θέση (). δ. Να υπολογίσετε το φορτίο Q 0 του πυκνωτή, τη στιγµή που φέραµε το µεταγωγό στη θέση () και να αναφέρετε ποιος οπλισµός του πυκνωτή είναι εκείνη τη στιγµή φορτισµένος θετικά. 4 µονάδες ε. Να υπολογίσετε την απώλεια ενέργειας στο κύκλωµα RL C τη χρονική στιγµή t = 8 s [από τη στιγµή που φέραµε το µεταγωγό στη θέση ()] και να αναφέρετε τον κυριότερο λόγο απώλειας ενέργειας στο κύκλωµα. Σας ευχόµαστε επιτυχία Οµάδα Φυσικής Ένεκα Παιδείας