ΛΥΚΕΙΟ ΑΓΙΟΥ ΝΙΚΟΛΑΟΥ Σχ. Χρ. 20011-2012 ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΙΟΥΝΙΟΥ 2012 ΜΑΘΗΜΑ :ΦΥΣΙΚΗ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ :25 / 5 / 2012 ΤΑΞΗ :Β ΧΡΟΝΟΣ : 2,5 ΩΡΕΣ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ :. ΤΜΗΜΑ :... ΑΡ :. ΒΑΘΜΟΣ:.. Οι τύποι και οι σταθερές βρίσκονται στο τυπολόγιο. Επιτρέπεται η χρήση μη προγραμματιζόμενης υπολογιστικής μηχανής. ΜΕΡΟΣ Α' Το μέρος αυτό περιλαμβάνει 12 ερωτήσεις. Να απαντήσετε σε 10 από τις 12 ερωτήσεις. Κάθε ορθή απάντηση βαθμολογείται με 5 μονάδες. 1. Ένα κιβώτιο μάζας m βρίσκεται πάνω στην τραχειά (μη λεία) οριζόντια επιφάνεια, στο εσωτερικό ενός βαγονιού, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Το βαγόνι κινείται με επιτάχυνση α = 5 m/s 2 προς τα δεξιά. Ζητούνται: α i. Να σχεδιάσετε στο διπλανό σχήμα, τις δυνάμεις που ασκούνται στο κιβώτιο. (μ.1.5) ii. Να υπολογίσετε την ελάχιστη τιμή του συντελεστή στατικής τριβής μεταξύ του σώματος και της επιφάνειας, έτσι ώστε το σώμα να παραμένει ακίνητο ως προς το βαγόνι. (μ.1.5) iii. Ποια τιμή θα έχει η τριβή, όταν το βαγόνι κινείται με σταθερή ταχύτητα u = 10 m/s; Σελίδα 1
2. O Γιάννης, βάρους Β, βρίσκεται μέσα σε ανελκυστήρα ο οποίος κινείται προς τα πάνω με επιτάχυνση α. i. Να συγκρίνετε το μέτρο δύναμη που δέχεται ο Γιάννης από το πάτωμα του ανελκυστήρα, με το βάρος του. Να δικαιολογήσετε την απάντηση σας. (μ.3) α ii. Τι πρέπει να συμβεί ώστε η αντίδραση του πατώματος στο Γιάννη να είναι μηδέν ; 3. Τρία φορτία q1= +2 μc, q2 = -4 μc και q3 = -2 μc βρίσκονται q 2 τοποθετημένα στον αέρα σε περιφέρεια κύκλου ακτίνας R=0,1m, όπως φαίνεται στο πιο κάτω σχήμα. i. Να υπολογίσετε το μέτρο της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου στο κέντρο Κ του κύκλου και να προσδιορίσετε την q 1 Κ R q 3 κατεύθυνσή της. ii. Να υπολογίσετε το μέτρο της δύναμης που θα δεχτεί φορτίο q = -1 μc αν τοποθετηθεί στο σημείο Κ και να προσδιορίσετε την κατεύθυνσή της. iii. Να υπολογίσετε το δυναμικό στο κέντρο Κ του κύκλου. (μ.1) Σελίδα 2
4. i. Τι ονομάζουμε τριβή ολίσθησης και από ποιους παράγοντες εξαρτάται; (μ.3) ii. Ο άδειος κουβάς μάζας m = 1 kg του σχήματος, ολισθαίνει πάνω στο κεκλιμένο επίπεδο. Αν ο συντελεστής τριβής ολίσθησης μεταξύ κουβά και κεκλιμένου επιπέδου είναι μ=0,7 να βρεθεί η ελάχιστη γωνία φ του κεκλιμένου επιπέδου για την οποία ο κουβάς ολισθαίνει με σταθερή ταχύτητα. 5. Δύο δέματα Α και Β αφήνονται από δυο ελικόπτερα όπως φαίνεται στο πιο κάτω σχήμα. (α) Να σχεδιάσετε στα πιο κάτω σχήματα την τροχιά του κάθε δέματος ως προς ένα ακίνητο παρατηρητή, που βρίσκεται στο έδαφος, όταν: (μ. 2) i) Το ελικόπτερο βρίσκεται στον ii) Το ελικόπτερο κινείται με μια οριζόντια αέρα ακίνητο. ταχύτητα υ. Α Β υ έδαφος έδαφος (β) Τα πιο πάνω δέματα βρίσκονται στο ίδιο ύψος και αφήνονται ταυτόχρονα. Να εξηγήσετε ποιο από τα δύο δέματα φτάνει πιο γρήγορα στο έδαφος (να θεωρήσετε ότι η αντίσταση του αέρα είναι αμελητέα και τα δέματα αμελητέων διαστάσεων). (μ.3) Σελίδα 3
6. Στο σχήμα φαίνεται η αλυσίδα του ποδηλάτου και τα δύο γρανάζια που συνδέει. Το μεγάλο γρανάζι έχει ακτίνα R 1 =20cm και γυρίζει εκτελώντας 120 περιστροφές το λεπτό, ενώ το μικρό γρανάζι έχει ακτίνα R 2 =10cm. Ζητούνται: i. Να δώσετε τον ορισμό της γωνιακής ταχύτητας στην κυκλική κίνηση. ii. Να υπολογίσετε την περίοδο του μεγάλου γραναζιού. (μ. 1) iii. Να υπολογίσετε το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας του μικρού γραναζιού. (μ. 2) 7. i.να διατυπώσετε το θεώρημα κινητικής ενέργειας έργου. (μ. 2) ii. Βλήμα μάζας m = 20 g διαπερνά κορμό δέντρου πάχους d = 50 cm, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Το βλήμα εισέρχεται στον κορμό με ταχύτητα υ 1 = 200 m s και εξέρχεται απ αυτόν με ταχύτητα υ 2 = 10 m s. Η αντίσταση που συναντά το βλήμα κατά την κίνησή του θεωρείται σταθερή. Να υπολογίσετε την αντίσταση που προβάλλει ο κορμός στο βλήμα. (μ. 3) υ 1 υ 2 d = 50cm Σελίδα 4
8. Δίδεται το πιο κάτω κύκλωμα. R 3 = 6 Ω R 2 = 2 Ω R 1 =3.5 Ω 20V Α i. Να υπολογίσετε την ένδειξη του αμπερομέτρου. (μ. 3) ii. Αν η αντίσταση R 1 αντικατασταθεί με άλλη του ίδιου υλικού, ίδιας διατομής και διπλάσιου μήκους, να βρείτε τη νέα ένδειξη του αμπερομέτρου. (μ. 2) 9. i. Μία ομάδα μαθητών για να υπολογίσει την ΗΕΔ (Ε) και την εσωτερική αντίσταση (r) μιας μπαταρίας κατασκεύασαν το κατάλληλο ηλεκτρικό κύκλωμα. Να σχεδιάσετε στο διπλανό χώρο το κύκλωμα που χρησιμοποίησαν οι μαθητές. (μ. 2) ii. Η διπλανή γραφική παράσταση δίνει την τάση V που επικρατεί στα άκρα μιας ηλεκτρικής πηγής σε σχέση με την ένταση του ρεύματος Ι που διαρρέει την πηγή. Με βάση τη γραφική παράσταση, να υπολογίσετε την ΗΕΔ της μπαταρίας και την της εσωτερική αντίσταση. (μ.3) 6 5 4 3 2 V(V) 1 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 I(A) Σελίδα 5
10. Το πεδίο που φαίνεται στο διπλανό σχήμα δημιουργείται από τα δυο φορτία Q 1 και Q 2 που βρίσκονται στις θέσεις 1 και 2 αντίστοιχα. Ζητούνται: i. Να προσδιορίσετε το είδος του κάθε φορτίου. (μ. 1) ii. Να εξηγήσετε σε ποιο από τα σημεία Α και Β η ένταση του πεδίου είναι μεγαλύτερη. (μ. 2) iii. Να υπολογίσετε την ηλεκτρική δύναμη που ασκείται μεταξύ των φορτίων Q 1 και Q 2 αν η απόσταση μεταξύ των δυο φορτίων είναι L=1,5 m και οι τιμές των φορτίων είναι, Q 1 =2.10-6 C και Q 2 =3. 10-6 C. (μ. 2) 11. Τρεις όμοιες λάμπες είναι συνδεδεμένες, όπως φαίνονται στο διπλανό κύκλωμα. Η μπαταρία θεωρείται ιδανική. Δ Λ2 Λ1 Λ3 i.να συγκρίνετε τη φωτεινότητα των λαμπών Λ1, Λ2, Λ3 στο κύκλωμα με δεδομένο ότι ο διακόπτης Δ είναι κλειστός. Να εξηγήσετε την απάντησή σας. (μ. 1.5) ii. Πώς μεταβάλλεται η φωτεινότητα των τριών λαμπών εάν ανοίξει ο διακόπτης Δ; Να εξηγήσετε την απάντησή σας. (μ. 1.5) iii. Πώς θα μεταβληθεί η ισχύς της λάμπας Λ3 όταν ο διακόπτης Δ είναι αρχικά κλειστός και ανοίξει; Να εξηγήσετε την απάντησή σας. (μ. 2) Σελίδα 6
12. i. Τι ονομάζουμε φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ; (μ. 2) ii Να εξηγήσετε πώς μεταβάλλεται η μέγιστη κινητική ενέργεια των φωτοηλεκτρονίων αν : Μειώσουμε το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. (μ. 1,5) Αυξήσουμε την ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. (μ.1,5) ΜΕΡΟΣ Β Το μέρος αυτό περιλαμβάνει 6 ερωτήσεις. Να απαντήσετε μόνο στις 5 από αυτές. Κάθε ορθή απάντηση βαθμολογείται με 10 μονάδες. 13. Το σώμα Σ, αφήνεται από την κορυφή Α, λείου κεκλιμένου επιπέδου που βρίσκεται σε ύψος Η=25m από το έδαφος. Η γωνιά του κεκλιμένου επιπέδου είναι φ=30 και το μήκος ΑΓ=10m. Όταν το σώμα φτάσει στη βάση Γ του κεκλιμένου επιπέδου συνεχίζει την κίνηση του στο οριζόντιο επίπεδο ΓΔ=7,5m. Ο συντελεστής τριβής μεταξύ του σώματος και οριζοντίου επιπέδου είναι μ=0,5. Ακολούθως το σώμα εκτελεί οριζόντια βολή από το σημείο Δ και κτυπά στο έδαφος στο σημείο Ε. Α Σ 30 o Γ Σ Σ Δ Η=25m h=20m Ε d Σελίδα 7
i. Να δείξετε ότι το σώμα Σ αποκτά ταχύτητα υ Γ =10ms -1 στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου (θέση Γ). (μ.3) ii. Να υπολογιστεί η ταχύτητα του σώματος στη θέση Δ (μ.3) iii. Να υπολογιστεί η οριζόντια απόσταση d. (μ.4) 14. Στη διάταξη του σχήματος οι μάζες των σωμάτων Σ 1 και Σ 2 είναι m 1 = 5kg και m 2 = 5kg. Ο συντελεστής τριβής ολίσθησης για όλες τις επιφάνειες είναι μολ = 0,1. Ζητούνται: (Δίνεται ότι, ημφ = συνθ = 0,8 και ημθ = συνφ = 0,6 ) m 1 m 2 φ θ i. Να σχεδιάσετε όλες τις δυνάμεις που ασκούνται στα δυο σώματα. ii. Να προσδιορίσετε τη φορά προς την οποία πιθανόν να κινηθούν τα δυο σώματα, αν αφεθούν ελεύθερα. iii. Να υπολογίσετε την επιτάχυνση με την οποία θα κινηθούν τα δυο σώματα. iv. Να υπολογίσετε την τάση του νήματος. (μ.1) Σελίδα 8
v. Να υπολογίσετε την τιμή του συντελεστή τριβής ολίσθησης, ώστε το σύστημα να κινείται με σταθερή ταχύτητα. vi. Να γίνει σε βαθμολογημένους άξονες η γραφική παράσταση α = f(μ). (μ.1) 15. Κωνικό εκκρεμές αποτελείται από μη εκτατό νήμα μήκους l=1,25m και αμελητέας μάζας. Στο ένα άκρο του νήματος είναι στερεωμένο σώμα μάζας m = 0,2 kg, το οποίο διαγράφει οριζόντια κυκλική τροχιά με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω, ώστε το νήμα να σχηματίζει γωνία φ = 60 0 με την κατακόρυφο, όπως φαίνεται στο σχήμα. (Δίνεται ότι, ημφ = 0,87 και συνφ = 0,5). i. Να διατυπώσετε την αναγκαία συνθήκη, ώστε το σώμα να εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση. (μ.3) ii. Να υπολογίσετε την τάση του νήματος. iii Να υπολογίσετε την περίοδο του κωνικού εκκρεμούς. (μ.3) iv. Να υπολογίσετε τη συνισταμένη των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα. Σελίδα 9
16. Μια ομάδα μαθητών, προκειμένου να μελετήσει το νόμο του Ωμ πήρε τις πιο κάτω μετρήσεις και τις καταχώρησε σε πίνακες. Αγωγός Α Αγωγός B Ι(Α) V(V) Ι(Α) V(V) 0 0 0,8 2,4 1,2 4,8 1,5 7,2 1,7 9,6 1,8 12,0 0 0 0,4 2,4 0,8 4,8 1,2 7,2 1,6 9,6 2,0 12,0 Ζητούνται: i. Να σχεδιάσετε το κύκλωμα που χρησιμοποίησε η ομάδα στο πιο πάνω πείραμα. ii. Να σχεδιάσετε τις γραφικές παραστάσεις των αγωγών Α και Β [ I = f(v) ] σε κοινούς βαθμολογημένους άξονες. iii. Να καθορίσετε ποιος από τους δύο αγωγούς είναι ωμικός και από τη γραφική παράσταση να υπολογίσετε την αντίστασή του. Σελίδα 10
iv. Να υπολογίσετε την αντίσταση ενός άλλου ωμικού αγωγού Γ, που αποτελείται από το ίδιο υλικό αλλά έχει τριπλάσιο μήκος από τον ωμικό αγωγό που χρησιμοποίησε η ομάδα στο πείραμά της. v. Να διατυπώσετε το νόμο του ohm. 17. i. Τι ονομάζουμε μήκος κύματος; (μ. 2) ii) Τι ονομάζουμε έργο εξαγωγής; (μ. 2) iii) Να γράψετε τη φωτοηλεκτρική εξίσωση του Einstein και να εξηγήσετε το κάθε όρο της. iv) Να χρησιμοποιήσετε την πιο κάτω γραφική παράσταση για να βρείτε τη σταθερά Planck και το έργο εξαγωγής του νατρίου. E(x10-19 J) f (x10 14 Hz) v) Αν χρησιμοποιήσουμε μονοχρωματική ακτινοβολία με μήκος κύματος λ=1,5 10-6 m θα γίνεται εκπομπή φωτοηλεκτρονίων; Σελίδα 11
18. Το δοχείο του διπλανού σχήματος περιέχει νερό και περιστρέφεται σε κατακόρυφο κύκλο δεμένο από νήμα μήκους l=0,4 m. η μάζα του δοχείου-νερού είναι m=2,5 Kg. (α) Να αποδείξετε ότι η ελάχιστη ταχύτητα με την οποία το δοχείο περνά από το ανώτατο σημείο Γ, χωρίς να χύνεται το νερό είναι u 2 m. s Γ (β)να βρεθούν για την πιο πάνω περίπτωση: i. Η ταχύτητά του στο κατώτατο σημείο Α. Α ii. Η τάση του νήματος στο σημείο Α. (μ.3) iii. Η τάση του νήματος στο σημείο Γ αν η ταχύτητα του στο σημείο αυτό γίνει u 4 m. (μ.3) s -Η Διευθύντρια- Οι εισηγητές Μαριγώ Δημητρίου Νίκη Γιαννακού Β.Δ. Χαράλαμπος Κουτσίδης Δημήτρης Δημητρίου Πέτρος Πέτρου Σελίδα 12