ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 04/0/204 ΘΕΜΑ Α Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α.. Όταν ακτίνα μονοχρωματικού φωτός περνάει από τον αέρα στο γυαλί: α) η διεύθυνση διάδοσής της αλλάζει πάντοτε. β) η ταχύτητα διάδοσης του φωτός δε μεταβάλλεται. γ) η συχνότητά του ελαττώνεται. δ) το μήκος κύματός του ελαττώνεται. Α.2. Κατά μήκος γραμμικού ελαστικού μέσου διαδίδεται χωρίς απώλειες εγκάρσιο αρμονικό κύμα συχνότητας f και μήκους κύματος λ. α) Τα υλικά σημεία του μέσου ταλαντώνονται παράλληλα στην διεύθυνση διάδοσης του κύματος. β) Η μέγιστη ταχύτητα ταλάντωσης των υλικών σημείων του μέσου υπολογίζεται από την σχέση υ max = λf γ) Η ταχύτητα διάδοσης του κύματος διπλασιάζεται όταν διπλασιάσουμε την συχνότητά του. δ) Στην χορδή σχηματίζονται όρη και κοιλάδες. Α.3 Η αρχή της επαλληλίας των κυμάτων: α) παραβιάζεται μόνο όταν τα κύματα που συμβάλουν είναι τόσο ισχυρά ώστε να μεταβάλλουν τις ιδιότητες του μέσου στο οποίο διαδίδονται. β) ισχύει σε όλες τις περιπτώσεις συμβολής κυμάτων στο ίδιο μέσο διάδοσης γ) ισχύει μόνο στην περίπτωση που οι πηγές που παράγουν τα κύματα βρίσκονται σε φάση. δ) παραβιάζεται όταν τα κύματα που συμβάλλουν είναι παραπάνω από δύο. Α.4 Παράδειγμα εφαρμογής του φαινομένου της ολικής εσωτερικής ανάκλασης είναι: α) η φαινομενική ανύψωση αντικειμένων που βρίσκονται μέσα στο νερό β) τα περισκόπια των υποβρυχίων γ) τα είδωλα των αντικειμένων στους καθρέφτες δ) η παραγωγή μονοχρωματικής ακτινοβολίας από ειδικές πηγές και φίλτρα. Σελίδα από 5
Α.5 Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράμμα κάθε πρότασης και δίπλα σε κάθε γράμμα τη λέξη Σωστό, για τη σωστή πρόταση, και τη λέξη Λάθος, για τη λανθασμένη. α) Η απόσταση μεταξύ δυο διαδοχικών δεσμών σε ένα στάσιμο κύμα είναι ίση με 2 λ, όπου λ το μήκος κύματος των κυμάτων που δημιουργούν το στάσιμο. β) Στο φαινόμενο της διάχυσης, οι ανακλώμενες ακτίνες είναι παράλληλες μεταξύ τους. γ) Το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος κοντά στην κεραία έχουν διαφορά φάσης μηδέν. δ) Στα συστήματα που εκτελούν εξαναγκασμένη ταλάντωση, το πλάτος της ταλάντωσης είναι ανάλογο της συχνότητας του διεγέρτη. ε) Διακροτήματα παρατηρούνται στις κινήσεις που είναι αποτέλεσμα της σύνθεσης δυο απλών αρμονικών ταλαντώσεων, που εκτελούνται πάνω στην ίδια διεύθυνση, γύρω από την ίδια θέση ισορροπίας και έχουν ίσα πλάτη και ίσες συχνότητες. ΘΕΜΑ Β B. Ένα σώμα εκτελεί ταυτόχρονα δυο απλές αρμονικές ταλαντώσεις με πλάτη και 2, με ίδιες συχνότητες, που εξελίσσονται στην ίδια διεύθυνση και γύρω από την ίδια θέση ισορροπίας. Οι δυο ταλαντώσεις έχουν μεταξύ τους διαφορά φάσης φ= 3 π. Η ενέργεια Ε της συνισταμένης ταλάντωσης είναι δεκατρείς φορές μεγαλύτερη από την 2 ενέργεια Ε της ταλάντωσης πλάτους Α ( Ε = 3Ε ). Για τον λόγο των πλατών θα ισχύει: α) 2 3 β) 2 γ) 2 2 3 3 Να δικαιολογήσετε την απάντηση σας. (Μονάδες 3) Σελίδα 2 από 5
Β.2 Μια χορδή μήκους L εκτείνεται κατά την διεύθυνση του άξονα xx και έχει και τα δυο άκρα της ακλόνητα στερεωμένα. Με κατάλληλη διέγερση δημιουργείται στην χορδή στάσιμο κύμα με τέσσερις κοιλίες. Α. Αν λ είναι το μήκος κύματος του στάσιμου κύματος, τότε το μήκος της χορδής είναι ίσο με : 3λ α) λ β) 2λ γ) 2 ( Μονάδες ) B. Για να εμφανίζονται στην χορδή οκτώ κοιλίες, πρέπει η συχνότητα του στάσιμου κύματος να: α) διπλασιαστεί β) υποδιπλασιαστεί γ) τριπλασιαστεί ( Μονάδες ) Β3. Μια μονοχρωματική ακτίνα φωτός, που διαδίδεται στον αέρα, εισέρχεται κάθετα στην πλευρά ΑΔ πλακιδίου πάχους d, που είναι κατασκευασμένο από το διαφανές υλικό (), όπως φαίνεται στο σχήμα. Το πλακίδιο παρουσιάζει δείκτη διάθλασης n γι αυτή την ακτινοβολία. Το χρονικό διάστημα που απαιτείται για να διέλθει η ακτίνα απ αυτό είναι ίσο με t ενώ για να διέλθει η ίδια ακτίνα από το ίδιο πάχος αέρα απαιτείται χρονικό διάστημα t α. Η ταχύτητα του φωτός στον αέρα να θεωρηθεί ίση με c. Α d Υλικό() Β Δ n Γ Η διαφορά των χρόνων διαδρομής t t α στα δύο υλικά είναι ίση με: α) t n d t α β) c t t α d(n ) c Σελίδα 3 από 5
ΘΕΜΑ Γ Σε γραμμικό ελαστικό μέσο που ταυτίζεται με τον θετικό ημιάξονα Οx, διαδίδεται προς τη θετική κατεύθυνση ένα εγκάρσιο αρμονικό κύμα με ταχύτητα. Η πηγή του κύματος βρίσκεται στη θέση x = 0 του ημιάξονα και εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση χωρίς αρχική φάση. Στο παρακάτω διάγραμμα παριστάνεται το στιγμιότυπο του κύματος τη χρονική στιγμή t. y(m) 0,4 K 9 x(m) -0,4 Γ. Να γράψετε την εξίσωση του κύματος. Γ2. Να υπολογίσετε τη χρονική στιγμή t που αντιστοιχεί στο στιγμιότυπο του κύματος. Γ3. Να υπολογίσετε την ταχύτητα της ταλάντωσης του σημείου Κ, που φαίνεται στο στιγμιότυπο τη χρονική στιγμή t. Γ4. Να υπολογίσετε τον αριθμό των ταλαντώσεων που έχει εκτελέσει το σημείο Κ από τη χρονική στιγμή t = 0 έως τη χρονική στιγμή t. (Μονάδες 4) Έστω ότι το παραπάνω σχήμα απεικονίζει το στιγμιότυπο ενός στάσιμου κύματος που έχει δημιουργηθεί στο ίδιο ελαστικό μέσο, κάποια χρονική στιγμή κατά την οποία η κινητική ενέργεια κάθε ταλαντούμενου σημείου του ελαστικού μέσου είναι τριπλάσια από τη δυναμική ενέργεια της ταλάντωσης του. Στο στάσιμο κύμα που έχει δημιουργηθεί, στην αρχή Ο(x = 0) εμφανίζεται κοιλία και τη χρονική στιγμή t = 0 το σημείο που βρίσκεται στη θέση αυτή διέρχεται από τη θέση ισορροπίας του κινούμενο κατά τη θετική φορά. Σελίδα 4 από 5
Γ5. Να γράψετε την εξίσωση του στάσιμου κύματος. ΘΕΜΑ Δ Δύο σώματα Σ και Σ 2 αμελητέων διαστάσεων με μάζες m = 3Kg και m 2 = Kg αντίστοιχα κρέμονται από το ένα άκρο κατακόρυφου ιδανικού ελατηρίου σταθεράς k = 00N/m, το άλλο άκρο του οποίου είναι ακλόνητα στερεωμένο σε οροφή. Τα δύο σώματα συνδέονται μεταξύ τους με αβαρές και μη εκτατό νήμα, όπως φαίνεται στο σχήμα. Εκτρέπουμε το σύστημα των δύο σωμάτων από τη θέση ισορροπίας τους κατακόρυφα προς τα κάτω κατά 0,2m, διατηρώντας συνεχώς το νήμα τεντωμένο και τη χρονική στιγμή t = 0 το αφήνουμε ελεύθερο να εκτελέσει απλή αρμονική ταλάντωση με σταθερά επαναφοράς D = k. 2 Δ. Να υπολογίσετε τις σταθερές επαναφοράς των σωμάτων Σ και Σ 2. (Μονάδες 4) Δ2. Να γράψετε τη χρονική εξίσωση της απομάκρυνσης του σώματος Σ από τη θέση ισορροπίας του, θεωρώντας ως θετική φορά τη φορά προς τα κάτω. Δ3. Να υπολογίσετε το πηλίκο της μέγιστης προς την ελάχιστη τιμή του μέτρου της τάσης του νήματος που δέχεται το σώμα Σ 2. (Μονάδες 7) Τη χρονική στιγμή t κατά την οποία η δυναμική ενέργεια του ελατηρίου γίνεται μέγιστη για δεύτερη φορά μετά τη χρονική στιγμή t = 0 κόβουμε το νήμα που συνδέει τα δύο σώματα, οπότε το σώμα Σ που παραμένει στερεωμένο στο ελατήριο συνεχίζει να εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση. Δ4. i. Να υπολογίσετε τη χρονική στιγμή t. (Μονάδες 3) ii. Να υπολογίσετε την ολική ενέργεια της νέας ταλάντωσης που εκτελεί το σώμα Σ. Δίνεται η επιτάχυνση της βαρύτητας: Σελίδα 5 από 5