ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΑΚΡΟΠΟΛΕΩΣ ΛΕΥΚΩΣΙΑΣ Γ Ρ Α Π Τ Ε Σ Α Π Ο Λ Υ Τ Η Ρ Ι Ε Σ Ε Ξ Ε Τ Α Σ Ε Ι Σ Μ Α Ϊ Ο Υ Ι Ο Υ Ν Ι Ο Υ 2017 ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΤΑΞΗ : Γ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 06/06/2017 ΩΡΑ : 07:45-09:15 ΒΑΘΜΟΛΟΓΙΑ ΒΑΘΜΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΒΑΘΜΟΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΒΑΘΜΟΣ ΣΤΑ ΦΥΣΙΚΑ /40 /20 /100 Β Α Θ Μ Ο Σ Φ Υ Σ Ι Κ Η Σ Αριθμητικά : /40 Ολογράφως Υπογραφή Καθηγητή : τεσσαρακοστά : ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΤΜΗΜΑ: ΟΔΗΓΙΕΣ Η διάρκεια της εξέτασης είναι μία ώρα και 30 λεπτά. Απαγορεύεται η χρήση διορθωτικού υγρού ή ταινίας. Επιτρέπεται η χρήση μη προγραμματιζόμενης υπολογιστικής μηχανής. Να γράφετε μόνο με στυλό (πέννα) χρώματος μπλε και όχι με μολύβι. Θα χρειαστείτε χάρακα (ρίγα). Το εξεταστικό δοκίμιο έχει έκταση 9 σελίδων και αποτελείται από δύο μέρη (Α και Β), στα οποία αντιστοιχούν συνολικά 40 μονάδες. Όπου χρειάζεται, να θεωρείτε ότι: Η επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια της Γης έχει τιμή g = 10 m s 2 και, Η σταθερά του νόμου του Coulomb έχει τιμή k = 9 10 9 N m 2 C 2 ΜΕΡΟΣ Α : (20 μονάδες) Το ΜΕΡΟΣ Α αποτελείται από 4 ερωτήσεις που βαθμολογούνται με 5 μονάδες η καθεμιά. Πρέπει να απαντήσετε ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΤΕΣΣΕΡΙΣ ερωτήσεις. ΕΡΩΤΗΣΗ 1. (α) Στο γνωστό μας πείραμα με το μπαλόνι και το πουλόβερ, πήραμε ένα φουσκωμένο μπαλόνι και αφού το τρίψαμε λίγο πάνω σε ένα μάλλινο πουλόβερ (Σχ. 1.α), στη συνέχεια το πλησιάσαμε πολύ κοντά σε έναν τοίχο και το αφήσαμε ελεύθερο, οπότε διαπιστώσαμε ότι το μπαλόνι κόλλησε πάνω στον τοίχο (Σχ. 1.β). - 1 -
Δεδομένου ότι, και τα τρία αντικείμενα (πουλόβερ μπαλόνι τοίχος) είναι ηλεκτρικά ουδέτερα προτού τρίψουμε το μπαλόνι στο πουλόβερ, και δεδομένου επίσης ότι, όταν τρίψαμε το μπαλόνι στο πουλόβερ, το πουλόβερ φορτίστηκε θετικά, να επιλέξετε ποια από τις 3 εικόνες που βλέπετε δίπλα αντιπροσωπεύει καλύτερα την κατανομή των ηλεκτρικών φορτίων στο εσωτερικό του τοίχου, ενόσω το μπαλόνι βρίσκεται κολλημένο πάνω στον τοίχο (στις εικόνες ΔΕΝ ΕΧΕΙ ΣΧΕΔΙΑΣΤΕΙ το ηλεκτρικό φορτίο του μπαλονιού). ΕΙΚΟΝΑ A ΑΠΑΝΤΗΣΗ: Ορθή είναι η εικόνα ΕΙΚΟΝΑ B ΕΙΚΟΝΑ Γ (β) Διαβάστε προσεχτικά το κείμενο στο παρακάτω κουτάκι: 1. Μια μπαλίτσα φτιαγμένη από αλουμινόχαρτο είναι δεμένη με νάιλον κλωστή και είναι αναρτημένη από έναν ορθοστάτη όπως δείχνει το παρακάτω σχήμα Α. Η μπαλίτσα είναι ηλεκτρικά ουδέτερη. 2. Παίρνουμε μια επίσης ηλεκτρικά ουδέτερη γυάλινη ράβδο και την τρίβουμε με ένα μεταξωτό ύφασμα (σχήμα Β). 3. Πλησιάζουμε τη ράβδο κοντά στην μπαλίτσα και παρατηρούμε ότι η ράβδος έλκει την μπαλίτσα (σχήμα Γ). 4. Τελικά, η μπαλίτσα ακουμπά πάνω στη ράβδο (σχήμα Δ) και μετά από λίγο απωθείται βίαια από αυτήν όπως δείχνει το σχήμα Ε. [Τα σχήματα Δ και Ε είναι στην επόμενη σελίδα]. Σχ. Α Σχ. Β Σχ. Γ - 2 -
Σχ. Δ Σχ. Ε Κάποιες από τις προτάσεις 1, 2, 3 και 4 του κειμένου της προηγούμενης σελίδας, αντιστοιχούν με τα φαινόμενα (τρόπους φόρτισης) που αναφέρονται στον πίνακα που ακολουθεί. Να συμπληρώσετε τα κουτάκια του πιο κάτω πίνακα με τον αριθμό της πρότασης που ταιριάζει στο κάθε φαινόμενο. Φαινόμενο Φόρτιση με επαφή Φόρτιση με επαγωγή Φόρτιση με τριβή Πρόταση που Αντιστοιχεί (γ) Οι δύο μικρές σφαίρες Α και Β, της επόμενης εικόνας φέρουν ηλεκτρικά φορτία q και Q αντίστοιχα, και βρίσκονται σε απόσταση r η μια από την άλλη. Οι σφαίρες έλκονται με ηλεκτρική δύναμη μέτρου F, όπως δείχνει το σχήμα. A q F F Q B r Σε πέντε διαφορετικές δοκιμές μεταβάλαμε τις ποσότητες των ηλεκτρικών φορτίων των δύο σφαιρών, καθώς και τη μεταξύ τους απόσταση, για να δούμε ποια επίπτωση θα έχουν οι μεταβολές αυτές στο μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης μεταξύ των σφαιρών. Μέρος από τα αποτελέσματα των δοκιμών φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Να συμπληρώσετε τα κενά τετραγωνάκια του πίνακα. [2,5μ.] Ηλεκτρικό φορτίο της σφαίρας Α Ηλεκτρικό φορτίο της σφαίρας Β Απόσταση μεταξύ των δύο σφαιρών Μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης q Q r F 3q Q r 2q 5Q r 6q 6Q 3r 2Q 2r 2F 5q 15Q 3F - 3 -
ΕΡΩΤΗΣΗ 2. (α) Ο πίνακας που βλέπετε παρακάτω αφορά ορισμένες ιδιότητες σχετικές με τις δυνάμεις, με τις αποστάσεις και με τις κινήσεις των δομικών λίθων της ύλης (μορίων), στις τρεις διαφορετικές φάσεις της ύλης. Οι ιδιότητες αυτές έχουν καταχωρηθεί και αριθμηθεί, με τυχαίο τρόπο, στο δεύτερο πίνακα (πίνακας ιδιοτήτων). Να συμπληρώσετε τα κουτάκια του παρακάτω πίνακα με τους αριθμούς των ιδιοτήτων που ταιριάζουν σε κάθε περίπτωση (έναν αριθμό σε κάθε κουτάκι). Δυνάμεις μεταξύ των μορίων Αποστάσεις μεταξύ των μορίων Κινήσεις των μορίων Οι Φάσεις της Ύλης ΣΤΕΡΕΑ ΥΓΡΗ ΑΕΡΙΑ πολύ μικρές αποστάσεις πολύ μεγάλες αποστάσεις ΠΙΝΑΚΑΣ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ 1 2 3 4 πολύ ισχυρές δυνάμεις κάνουν μια μικρή ταλάντωση γύρω από μια σταθερή θέση καμιά δύναμη 5 6 7 8 κινούνται ευθύγραμμα μέχρι να συγκρουστούν με τα τοιχώματα του δοχείου ή με άλλο μόριο πολύ ασθενείς δυνάμεις γλιστρούν το καθένα ανάμεσα στα άλλα χωρίς να απομακρύνονται μεταξύ τους (β) Μια μέρα η θερμοκρασία στη Λευκωσία ήταν 29 o C, ενώ στη Λάρνακα ήταν 303 K. Ποια από τις δύο πόλεις είχε τη ψηλότερη θερμοκρασία εκείνη την ημέρα; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας με τον αναγκαίο υπολογισμό. (γ) Να συμπληρώσετε τη φράση: Το μηδέν της κλίμακας kelvin αντιστοιχεί με βαθμούς κελσίου. Η θερμοκρασία αυτή είναι η θερμοκρασία που μπορούμε να φτάσουμε και λέγεται - 4 -
ΕΡΩΤΗΣΗ 3. (α) Να συμπληρώσετε τη φράση: Σε οποιοδήποτε κόμβο ενός κυκλώματος, το άθροισμα των των εισερχόμενων ρευμάτων, είναι πάντοτε ίσο με το άθροισμα των των ρευμάτων. (β) Να υπολογίσετε τις άγνωστες ποσότητες στο παρακάτω κύκλωμα. (θεωρούμε πάντοτε ότι η επίδραση των οργάνων μέτρησης στη λειτουργία του κυκλώματος, είναι αμελητέα). Α 9 A V1 = I2 = R1 = Α I 2 =? R 2 =? V 40 v Α 4 Α R2 = R 1 =? V V 1 =? (γ) Ένας μαθητής πήρε μια μπαταρία των 4,5 volt και μια μπαταρία των 3 volt και τις συνέδεσε με ένα βολτόμετρο, όπως δείχνει το παρακάτω σχήμα. (i) Να σχεδιάσετε (στον κενό χώρο δίπλα από το πιο πάνω σχήμα) το ισοδύναμο συμβολικό διάγραμμα για αυτή τη συνδεσμολογία. [0,5μ.] (ii) Να βρείτε την ένδειξη του βολτομέτρου. - 5 -
ΕΡΩΤΗΣΗ 4. (α) (i) Το φορτηγό του σχήματος δεν περιέχει φορτίο (είναι άδειο) και τρέχει με ταχύτητα 18 m/s. Αν η Κινητική του Ενέργεια είναι 259,2 kj, να βρείτε πόση είναι η μάζα του φορτηγού. (ii) Με πόση ταχύτητα πρέπει να τρέχει το πιο πάνω φορτηγό όταν είναι φορτωμένο με 2 τόνους φορτίο (δηλ. 2.000 kg φορτίο), έτσι ώστε να έχει την ίδια Κινητική Ενέργεια όπως και πριν (δηλ. 259,2 kj); (β) (i) Να γράψετε, με λόγια και με σύμβολα, τι είναι η Μηχανική Ενέργεια (EM) ενός αντικειμένου. [0,5μ.] EM = (ii) Να διατυπώσετε την αρχή της διατήρησης της Μηχανικής Ενέργειας συμπληρώνοντας την παρακάτω φράση. Αν στη διάρκεια κάποιας κίνησης ενός σώματος ασκείται πάνω του μόνο η δύναμη του τότε η Ενέργεια του σώματος παραμένει σε όλη τη διάρκεια της κίνησης. (γ) Από την οροφή μιας πολυκατοικίας αφήσαμε να πέσει μια μικρή μπαλίτσα μάζας 100 g, χωρίς αρχική ταχύτητα. Θεωρούμε ότι η αντίσταση του αέρα είναι αμελητέα κατά τη διάρκεια της κίνησης της μπαλίτσας. Αν η μπαλίτσα έφτασε στο έδαφος με ταχύτητα 20 m/s, να υπολογίσετε το ύψος του κτηρίου. ΤΕΛΟΣ ΤΟΥ ΜΕΡΟΥΣ Α. ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΟ ΜΕΡΟΣ Β - 6 -
ΜΕΡΟΣ Β : (20 μονάδες) Το ΜΕΡΟΣ Β αποτελείται από 2 ερωτήσεις που βαθμολογούνται με 10 μονάδες η καθεμιά. Πρέπει να απαντήσετε ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΔΥΟ ερωτήσεις. ΕΡΩΤΗΣΗ 1. (α) Ο νόμος της θερμιδομετρίας περιγράφεται από τον τύπο: Q = m c ΔΘ. Να εξηγήσετε τι παριστάνει το κάθε σύμβολο μέσα σ αυτόν τον τύπο και σε ποια μονάδα μετράται το καθένα. Q = m = c = ΔΘ = (β) Ένας σιδερένιος κύβος έχει μάζα 3 kg και θερμοκρασία 150 o C. Πόση θα γίνει η θερμοκρασία του, αν του δώσουμε 270 000 J θερμότητα; [3μ.] [Η ειδική θερμότητα του σιδήρου είναι 450 J/kg o C ] (γ) Ο πίνακας που ακολουθεί αναφέρεται στη θέρμανση διαφόρων ποσοτήτων ελαιόλαδου. Να συμπληρώσετε τα κενά τετραγωνάκια του πίνακα. Μάζα λαδιού Αύξηση Ποσό θερμοκρασίας θερμότητας 1 kg 2 o C 4000 J 3 kg 2 o C 2 kg 12 000 J 4 o C 24 000 J 4 kg 3 o C (δ) Να συμπληρώσετε τις παρακάτω φράσεις: (i) Η θερμοκρασία ενός αντικειμένου είναι ένα μέτρο της ενέργειας των του. Με άλλα λόγια, όσο πιο ζεστό είναι ένα σώμα, τόσο πιο κινούνται τα του, ενώ όσο πιο κρύο είναι το σώμα τόσο πιο κινούνται τα του. (ii) Όταν δίνουμε σε ένα αντικείμενο τότε η θερμοκρασία του, ενώ όταν αφαιρούμε θερμότητα από το αντικείμενο τότε η του μειώνεται. - 7 -
ΕΡΩΤΗΣΗ 2. (α) Το θεώρημα Έργου Κινητικής Ενέργειας μπορεί να εκφραστεί συμβολικά με την εξίσωση: ΔE k = w ολ (i) Να εξηγήσετε τι παριστάνει το καθένα από τα σύμβολα στα δύο μέλη αυτής της εξίσωσης. ΔE k = w ολ = (ii) Να διατυπώσετε με λόγια το θεώρημα Έργου Κινητικής Ενέργειας συμπληρώνοντας την παρακάτω φράση. Η μεταβολή στην ενός αντικειμένου, κατά τη διάρκεια κάποιας μετατόπισής του, είναι με το συνολικό όλων των που ασκούνται πάνω στο αντικείμενο στη διάρκεια αυτής της μετατόπισης. (β) Το κουτί του διπλανού σχήματος έχει μάζα 100 g. Δίνουμε στο κουτί μια αρχική ταχύτητα 5 m/s προς τα δεξιά και το αφήνουμε να κινηθεί πάνω στο τραπέζι. Αν κατά τη διάρκεια της κίνησής του, το τραπέζι ασκεί πάνω στο κουτί μια σταθερή δύναμη τριβής 2,5 Ν, τότε: (i) Να σχεδιάσετε και να ονομάσετε όλες τις δυνάμεις που ασκούνται στο κουτί στη διάρκεια της κίνησής του, και να γράψετε πόσο είναι το μέτρο της καθεμιάς από αυτές τις δυνάμεις. (ii) Να υπολογίσετε την αρχική Κινητική Ενέργεια του κουτιού (δηλ. την Κινητική Ενέργεια που έχει τη στιγμή που μόλις αρχίζει να κινείται). (iii) Το κουτί, αφού διανύσει κάποια απόσταση πάνω στο τραπέζι, τελικά σταματά να κινείται. Να εξηγήσετε ποια είναι η αιτία που επιβραδύνει την κίνηση του κουτιού, κάνοντας αναφορά και στις μετατροπές ενέργειας που συμβαίνουν στη διάρκεια της κίνησης. - 8 -
(iv) Χρησιμοποιώντας το θεώρημα Έργου Κινητικής Ενέργειας (ή με όποιον άλλο τρόπο θέλετε) να υπολογίσετε πόση απόσταση θα διανύσει το κουτί της προηγούμενης σελίδας πάνω στο τραπέζι μέχρι να σταματήσει. Τ Ε Λ Ο Σ Τ Ο Υ Ε Ξ Ε Τ Α Σ Τ Ι Κ Ο Υ Δ Ο Κ Ι Μ Ι Ο Υ Οι Εισηγητές Αντώνης Παφίτης Νίκη Δημοσθένους Η Διευθύντρια Αθηνά Κλεάνθους - 9 -