ΛΥΚΕΙΟ ΠΑΡΑΛΙΜΝΙΟΥ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ: 2013-2014 ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ-ΙΟΥΝΙΟΥ 2014 ΤΑΞΗ: Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 03/06/2014 ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 2 ΩΡΕΣ ΩΡΑ: 10:45 12:45 Όνομα μαθητή/τριας:....... Αρ... ΤΜΗΜΑ: ΒΑΘΜΟΣ:..... Ολογράφως:.. Υπογραφή καθηγητή/τριας:.... Οδηγίες: Να γράψετε τις απαντήσεις σας στον αντίστοιχο χώρο που δίνεται σε κάθε ερώτηση. α) Επιτρέπεται η χρήση μη προγραμματιζόμενης υπολογιστικής μηχανής που φέρει τη σφραγίδα του σχολείου. β) Να γράφετε μόνο με μπλε μελάνι. (Τα σχήματα και τις γραφικές παραστάσεις μπορείτε να τα κάνετε με μολύβι). γ) Δεν επιτρέπεται η χρήση διορθωτικού υγρού ή διορθωτικής ταινίας. δ) Να φαίνονται καθαρά όλες οι πράξεις με τις οποίες καταλήγετε στο αποτέλεσμά σας. ε) Να συμμορφώνεστε πρόθυμα με τις οδηγίες των επιτηρητών. ζ) Η ΔΟΛΙΕΥΣΗ ΤΙΜΩΡΕΙΤΑΙ ΑΥΣΤΗΡΑ Το εξεταστικό δοκίμιο περιλαμβάνει τρία μέρη, Α, Β και Γ και αποτελείται από ΔΕΚΑΠΕΝΤΕ (15) σελίδες. ΔΙΝΕΤ ΑΙ Τ ΥΠΟΛΟΓΙΟ ΣΤ Η ΣΕΛΙΔΑ 16. ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΟ ΠΡΩΤΟ ΜΕΡΟΣ Σελίδα 1 από 16
ΜΕΡΟΣ Α : Το πρώτο μέρος αποτελείται από έξι (6) ερωτήσεις των πέντε (5) μονάδων η καθεμία. Να απαντήσετε σε όλες τις ερωτήσεις. Σύνολο μονάδων 30/100. Ερώτηση 1 (α) Να γράψετε πόσα σημαντικά ψηφία έχουν οι πιο κάτω αριθμοί. 0,018. 30,0. (β) Στο εργαστήριο της φυσικής ένας μαθητής χρησιμοποίησε τρεις διαφορετικούς χάρακες α, β και γ όπως στο σχήμα 1, για να μετρήσει το μήκος ενός κλειδιού. 0 10 cm α 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 cm β cm Σχήμα 1 γ Να γράψετε το μήκος του κλειδιού με τον κατάλληλο αριθμών σημαντικών ψηφίων. (μ. 3) i. Χάρακας α.... ii. iii. Χάρακας β.... Χάρακας γ.... Ερώτηση 2 Να σχεδιάσετε στα σχήματα (i), (ii) και (iii) όλες τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα Σ. Δίπλα από κάθε δύναμη να γράψετε το όνομά της. (μ. 5) (i) (i) (ii) (iii) Σ μαγνήτης Σ Σ Σ :Βαρίδια αναρτημένα σε τεντωμένο ελατήριο Σ :Σιδερένια σφαίρα κοντά σε μαγνήτη αναρτημένη σε νήμα Σ : Η σελήνη πάνω από τη Γη Σελίδα 2 από 16
Ερώτηση 3 Ένας βοηθός διαιτητής ποδοσφαίρου κινείται κατά μήκος της γραμμής του γηπέδου από τη θέση Α στη Β και καταλήγει στη θέση Γ. Στο σχήμα 2 αναγράφονται και οι χρονικές στιγμές για τις διάφορες θέσεις. Β (t Β = 10 s) Γ (t Γ = 18 s) A (t Α = 0 s) -10 0 10 20 30 40 m Σχήμα 2 (α) Να υπολογίσετε τη μετατόπιση του διαιτητή για τη μετακίνηση Α-Β-Γ. (β) (γ) Να σχεδιάσετε στο σχήμα 2 το διάνυσμα της μετατόπισης για την πιο πάνω μετακίνηση. (μ. 1) Να γράψετε το χρονικό διάστημα που απαιτήθηκε για τη μετακίνηση του διαιτητή για τη διαδρομή Α-Β-Γ. (μ. 1) (δ) Να υπολογίσετε το διάστημα για τη μετακίνηση Α-Β-Γ. (μ. 1) Ερώτηση 4 (α) Να γράψετε με λόγια τον ορισμό του έργου μιας δύναμης. (β) Στο κιβώτιο του σχήματος 3 ασκείται οριζόντια σταθερή δύναμη F= 5 Ν και το κιβώτιο μετατοπίζεται κατά 0,5 m προς τα δεξιά. F=5 N F=5 N 0,5 m Σχήμα 3 Να υπολογίσετε το έργο της δύναμης F για την πιο πάνω μετατόπιση. (μ. 3) Σελίδα 3 από 16
Ερώτηση 5 (α) Να γράψετε τι ονομάζουμε συνισταμένη δυο ή περισσότερων δυνάμεων. (β) Τρεις μαθητές με τη βοήθεια δυναμομέτρων ισορροπούν τον κρίκο Κ του σχήματος 4. Τα δυναμόμετρα Δ 2 και Δ 3 έχουν κάθετες διευθύνσεις και ενδείξεις 8 Ν και 6 Ν αντίστοιχα. Όλα τα δυναμόμετρα και ο κρίκος βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.. 8 N Δ 2 Δ 1 Κ 6 N Δ 3 Σχήμα 4 Να υπολογίσετε την ένδειξη του δυναμόμετρου Δ 1. (μ. 3) Ερώτηση 6 (α) Να διατυπώσετε το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα (θεμελιώδη νόμο της δυναμικής). (β) Το σώμα Σ έχει μάζα m= 5 kg και δέχεται οριζόντιες δυνάμεις 40 Ν και 10 Ν όπως φαίνεται στο σχήμα 5. Να υπολογίσετε την επιτάχυνση του σώματος. (μ. 3) Σ 10 N 40 N Σχήμα 5 ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΟ ΔΕΥΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ Σελίδα 4 από 16
ΜΕΡΟΣ Β : Το δεύτερο μέρος αποτελείται από έξι (6) ερωτήσεις των δέκα (10) μονάδων η καθεμία. Να απαντήσετε μόνο στις τέσσερις (4) ερωτήσεις. Σύνολο μονάδων 40/100. Ερώτηση 7 Η μαθήτρια του σχήματος 6 βρίσκεται σε απόσταση 0,5 m από τον αισθητήρα κίνησης. Από τη στιγμή που ο αισθητήρας κίνησης αρχίζει να καταγράφει, η μαθήτρια είναι ακίνητη για 4 s και ακολούθως απομακρύνεται ευθύγραμμα για άλλα 10 s με σταθερή ταχύτητα μέχρι τη θέση 3,0 m από τον αισθητήρα κίνησης. Αισθητήρας κίνησης Σχήμα 6 (α) Να γίνει σε βαθμολογημένους άξονες η γραφική παράσταση της θέσης της μαθήτριας σε σχέση με το χρόνο, x= f(t) για τα 14 s που καταγράφει ο αισθητήρας. (μ. 4) (β) Να υπολογίσετε τη σταθερή ταχύτητα με την οποία κινήθηκε η μαθήτρια. (μ. 3) (γ) Να χαράξετε σε βαθμολογημένους άξονες τη γραφική παράσταση της ταχύτητας σε σχέση με το χρόνο υ= f (t) για τα 14 s που καταγράφει ο αισθητήρας. (μ. 3) Σελίδα 5 από 16
υ (m/s) Ερώτηση 8 Η πιο κάτω γραφική παράσταση δείχνει την ταχύτητα υ μιας μοτοσυκλέτας σε σχέση με το χρόνο t για την ευθύγραμμη κίνησή της. 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 υ= f(t) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 t(s) (α) Να προσδιορίσετε την ταχύτητα της μοτοσυκλέτας τη χρονική στιγμή t= 3 s. (μ. 1) (β) Να εξηγήσετε τι είδους κίνηση εκτελεί η μοτοσυκλέτα στο χρονικό διάστημα 0 s 6 s. (γ) Να υπολογίσετε την επιτάχυνση στο χρονικό διάστημα 0 s 6 s. (δ) Τι είδους κίνηση εκτελεί η μοτοσυκλέτα στο χρονικό διάστημα 6 s -11 s; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. (ε) Να σχεδιάσετε στη μοτοσυκλέτα (σχήμα 7) τη συνισταμένη δύναμη που ασκείται σ αυτή στις χρονικές στιγμές 1 s, 4 s και 8 s. Το μήκος των διανυσμάτων να είναι ενδεικτικό του μέτρου των δυνάμεων. (μ. 3) 1 s 4 s 8 s Σχήμα 7 Σελίδα 6 από 16
Ερώτηση 9 Ένα αυτοκίνητο Β μάζας m Β = 800 kg κινείται προς τα αριστερά με σταθερή ταχύτητα υ και αυτοκίνητο Α μάζας m Α = 1200 kg είναι ακίνητο όπως στο σχήμα 8α. υ Α Β Σχήμα 8α Α Β Σχήμα 8β (α) Να διατυπώσετε τον τρίτο Νόμο του Νεύτωνα ( Νόμος Δράσης-Αντίδρασης). (β) Να σχεδιάσετε στο σχήμα 8β, τη στιγμή που συγκρούονται τα δύο αυτοκίνητα, τη δύναμη F Α που ασκείται στο Α και τη δύναμη F Β που ασκείται στο Β. Το μήκος των διανυσμάτων να είναι ενδεικτικό του μέτρου των δυνάμεων. (γ) Οι δυνάμεις F Α και F Β αποτελούν ζεύγος δράσης-αντίδρασης; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. (μ. 3) (δ) Η επιτάχυνση που αποκτά το αυτοκίνητο Α αμέσως μετά τη σύγκρουσή του με το Β είναι ίση, μεγαλύτερη ή μικρότερη από την επιτάχυνση του Β; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. (μ. 3) Σελίδα 7 από 16
Ερώτηση 10 Για τη μελέτη της ευθύγραμμης κίνησης ενός αμαξιδίου με τη χρήση ηλεκτρικού χρονομετρητή (ticker timer) μια ομάδα μαθητών πήρε την πιο κάτω χαρτοταινία. Α Β Γ cm (α) Να δώσετε τον ορισμό της μέσης διανυσματικής ταχύτητας. (β) Ο ηλεκτρικός χρονομετρητής καταγράφει τις κουκκίδες σε ίσα χρονικά διαστήματα. Σε ποιο κομμάτι, ΑΒ ή ΒΓ, της χαρτοταινίας η μέση διανυσματική ταχύτητα είναι μεγαλύτερη; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. (μ. 3) (γ) Να υπολογίσετε τη μέση διανυσματική ταχύτητα για το κομμάτι ΒΓ της χαρτοταινίας. Ο χρόνος που αντιστοιχεί μεταξύ δυο διαδοχικών κουκκίδων είναι 0,02 s. (μ. 3) (δ) Μετά από το σημείο Γ το αμαξίδιο κινείται με όλο και μικρότερη ταχύτητα. Να σημειώσετε στο σχήμα που ακολουθεί, ενδεικτικά τη θέση των επόμενων 5 κουκκίδων. Γ Σελίδα 8 από 16
Ερώτηση 11 Για τη μελέτη της ελεύθερης πτώσης οι μαθητές χρησιμοποίησαν το λογισμικό ανάλυσης βίντεο ( tracker) και κατέγραψαν την κίνηση μιας μπάλας του μπάσκετ σε διάφορες διαδοχικές θέσεις (1-6) όπως στο σχήμα 9α. Η μπάλα αφέθηκε από τη θέση 1 με ταχύτητα μηδέν. 1 2 3 3 4 5 5 6 Σχήμα 9α Σχήμα 9β (α) Ο χρόνος για να μετατοπιστεί η μπάλα από τη θέση 1 στη θέση 6 είναι 0,8 s. Να υπολογίσετε το ύψος πάνω από το έδαφος από το οποίο αφέθηκε η μπάλα. Δίνεται ότι g = 9,81 m/s 2. (β) Να σχεδιάσετε στο σχήμα 9β τα διανύσματα της ταχύτητας και της επιτάχυνσης στις θέσεις 3 και 5 της μπάλας. Να ονομάσετε ως υ 3 και α 3 τα διανύσματα ταχύτητας και επιτάχυνσης για την θέση 3 και υ 5 και α 5 για την θέση 5. Στο σχεδιασμό να φαίνονται τυχόν διαφορές στο μέτρο των διανυσμάτων. (μ. 4) (γ) Να υπολογίσετε την ταχύτητα που θα έχει η μπάλα ακριβώς πριν να ακουμπήσει στο έδαφος (θέση 6). (δ) Θα άλλαζε η απάντηση του ερωτήματος (γ) αν οι μαθητές χρησιμοποιούν αντί για μπάλα του μπάσκετ μια άλλη μπάλα ίδιων διαστάσεων και μικρότερης μάζας; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. Σελίδα 9 από 16
ΣF (N) Ερώτηση 12 Η πιο κάτω γραφική παράσταση δείχνει πως μεταβάλλεται η συνισταμένη δύναμη ΣF που ασκείται σε ένα σώμα μάζας 5 kg σε σχέση με το χρόνο t. 25 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 t (s) (α) Να διατυπώσετε τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα. (β) Σε ποιο χρονικό διάστημα το σώμα κινείται με σταθερή ταχύτητα; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. (γ) Να εξηγήσετε σε ποιο χρονικό διάστημα η επιτάχυνση του σώματος είναι σταθερή. (δ) Έχετε στη διάθεσή σας αεροδιάδρομο με φυσητήρα, αμαξάκι, αισθητήρα κίνησης το λογισμικό Data Studio και Η/Υ. Να περιγράψετε την πειραματική διαδικασία που θα ακολουθήσετε για την επιβεβαίωση του πρώτου νόμου του Νεύτωνα. (μ. 4) ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΟ ΤΡΙΤΟ ΜΕΡΟΣ Σελίδα 10 από 16
ΜΕΡΟΣ Γ : Το τρίτο μέρος αποτελείται από τρεις (3) ερωτήσεις των δεκαπέντε (15) μονάδων η καθεμία. Να απαντήσετε μόνο στις δύο (2) ερωτήσεις. Σύνολο μονάδων 30/100. Ερώτηση 13 Σε πείραμα για τη μελέτη της ευθύγραμμης κίνησης, ομάδα μαθητών χρησιμοποίησε 2 σωλήνες με χρωματιστό λάδι διαφορετικού ιξώδους με φυσαλίδα αέρα (σχήμα 10). Οι μαθητές τοποθετούσαν γρήγορα το σωλήνα σε κατακόρυφη θέση και μετρούσαν κάθε φορά τη θέση x της φυσαλίδας και την αντίστοιχη χρονική στιγμή t. Οι μετρήσεις για τους δυο σωλήνες φαίνονται στον πίνακα 1. Πίνακας 1 Μπλε σωλήνας Κόκκινος σωλήνας x (cm) t (s) x (cm) t (s) 20,0 1,9 20,0 2,3 30,0 3,6 30,0 3,5 40,0 5,6 40,0 4,8 50,0 7,8 50,0 6,1 60,0 9,6 60,0 7,4 φυσαλίδα αέρα Μπλε σωλήνας Κόκκινος σωλήνας Σχήμα 10 (α) Να αναφέρετε ποιο όργανο χρησιμοποίησαν οι μαθητές για να μετρήσουν: (i) Τη θέση της φυσαλίδας........ (μ. 1) (ii) Το χρόνο.... (μ. 1) (β) Να σχεδιάσετε στους ίδιους βαθμολογημένους άξονες τις γραφικές παραστάσεις της θέσης (x) σε σχέση με το χρόνο (t), x = f(t), για τον κάθε σωλήνα. (μ. 6) Σελίδα 11 από 16
(γ) Από τη γραφική παράσταση να εξηγήσετε το είδος κίνησης της κάθε φυσαλίδας. (i) Μπλε σωλήνας (μ. 1) (ii) Κόκκινος σωλήνας (μ. 1) (δ) Με βάση τη γραφική παράσταση να εξηγήσετε ποια φυσαλίδα κινείται πιο γρήγορα. (ε) Να υπολογίσετε από τη γραφική παράσταση την ταχύτητα της φυσαλίδας στον μπλε σωλήνα. (μ.3) Ερώτηση 14 Το αυτοκίνητο του σχήματος 11 κινείται με σταθερή ταχύτητα υ=12 m/s. Ξαφνικά ο οδηγός αντιλαμβάνεται ένα εμπόδιο το οποίο βρίσκεται μπροστά και πατά φρένο. Ο χρόνος αντίδρασης του οδηγού είναι 0,6 s. υ=12 m/s t=0 s Κ Λ Μ Σχήμα 11 (α) Να χαρακτηρίσετε το είδος της κίνησης του αυτοκινήτου από τη στιγμή που ο οδηγός αντιλαμβάνεται το εμπόδιο μέχρι να πατήσει φρένο (διαδρομή ΚΛ). Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. Η ερώτηση συνεχίζεται στην επόμενη σελίδα Σελίδα 12 από 16
(β) Να υπολογίσετε την απόσταση ΚΛ. (γ) Στη διαδρομή ΛΜ το αυτοκίνητο κινείται με σταθερή επιτάχυνση α= -4 m/s 2. Να υπολογίσετε το χρόνο που χρειάστηκε το αυτοκίνητο μέχρι να σταματήσει στη θέση Μ από τη στιγμή που ο οδηγός πάτησε φρένο. (μ. 4) (δ) Να χαράξετε σε βαθμολογημένους άξονες τη γραφική παράσταση ταχύτητας- χρόνου για όλη την κίνηση του αυτοκινήτου (ΚΜ). (μ. 3) (ε) Το εμπόδιο βρισκόταν σε απόσταση 30 m από το αυτοκίνητο τη στιγμή που το αντιλήφθηκε ο οδηγός (t= 0 s). Θα προλάβει ο οδηγός να σταματήσει πριν το εμπόδιο; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. (μ. 4) Σελίδα 13 από 16
Ερώτηση 15 (α) Σε πείραμα για τη μελέτη του 2 ου νόμου του Νεύτωνα χρησιμοποιήσαμε την πειραματική διάταξη του σχήματος 12. Το αμαξάκι Σ βάρους 10 Ν ισορροπεί ακίνητο με τη βοήθεια ενός δυναμόμετρου Δ πάνω στον κεκλιμένο διάδρομο γωνίας θ = 37 0. Να θεωρήσετε ότι ο διάδρομος είναι χωρίς τριβές. y Δ x Σ θ Σχήμα 12 (i) Να σχεδιάσετε στο σχήμα 12 όλες τις δυνάμεις που ασκούνται στο αμαξάκι. (μ. 3) (ii) Να αναλύσετε τη δύναμη του βάρους του αμαξιού στους άξονες x και y όπως φαίνονται στο σχήμα. (iii) Να υπολογίσετε τις συνιστώσες του βάρους. Δίνεται ότι ημ37 0 = 0,6, συν37 0 = 0,8. (iv) Να υπολογίσετε την ένδειξη του δυναμόμετρου Δ. (μ. 1) (β) Αφαιρείται το δυναμόμετρο του σχήματος 12 και το αμαξάκι αφήνεται να κινηθεί στο διάδρομο του σχήματος. (i) Πόση είναι τώρα η συνισταμένη των δυνάμεων στον άξονα κίνησης του αμαξιoύ; (μ. 1) (ii) Να εξηγήσετε το είδος της κίνησης του αμαξιού. Η ερώτηση συνεχίζεται στην επόμενη σελίδα Σελίδα 14 από 16
(iii) Να αναφέρετε δύο (2) τρόπους με τους οποίους μπορεί να αυξηθεί η συνισταμένη δύναμη που ασκείται στο αμαξάκι στον άξονα κίνησης x. (iv) Να δικαιολογήσετε την απάντηση που δώσατε στο προηγούμενο ερώτημα (β iii). ΤΕΛΟΣ ΔΟΚΙΜΙΟΥ Ο Διευθυντής Ανδρέας Φιλίππου ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ Σελίδα 15 από 16
ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΟΙΝΟΥ ΚΟΡΜΟΥ, Α ΛΥΚΕΙΟΥ Κινηματική Υλικού Σημείου σε μια διάσταση Μέση Ταχύτητα Εξισώσεις Ομαλά Επιταχυνόμενης Κίνησης Δx v Δt x v 1 2 2 0t αt v v0 t v 2 v 2 0 2 x Νόμοι του Νεύτωνα για την κίνηση Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα Βάρος F ma B mg Έργο Έργο δύναμης W Fx Σταθερές Επιτάχυνση της βαρύτητας κοντά στην επιφάνεια της Γης m g 9,81 2 s Σελίδα 16 από 16