Β ΛΥΚΕΙΟΥ 15 / 04 / 2018 ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π ΘΕΜΑ Α Α1. Ένα μικρό σώμα εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση ακτίνας R. Η σχέση που συνδέει το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας του σώματος με τη συχνότητα της κυκλικής του κίνησης είναι: α. = 2 β. = γ. = δ. = 2 Α2. Ακίνητο σώμα μάζας εκρήγνυται ξαφνικά σε δύο κομμάτια (1) και (2) με μάζες και αντίστοιχα, για τις οποίες ισχύει = 2. Αν και είναι οι μεταβολές των ορμών των κομματιών (1) και (2) αντίστοιχα κατά την έκρηξη, τότε ισχύει: α. = β. = γ. = 2 δ. = Α3. Σε μία ισοβαρή αντιστρεπτή μεταβολή ορισμένης ποσότητας ιδανικού αερίου, το αέριο αποδίδει στο περιβάλλον ποσό θερμότητας ίσο με 500 και μειώνει την εσωτερική του ενέργεια κατά 300. Το έργο του αερίου κατά τη μεταβολή αυτή είναι ίσο με: α. 200 β. 800 γ. 800 δ. 200 Α4. Τρία ίσα σημειακά φορτία μεταφέρονται από τις κορυφές ενός ισόπλευρου τριγώνου πλευράς, στις κορυφές ενός άλλου ισόπλευρου τριγώνου πλευράς 3. Αν αρχικά η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια του συστήματος των τριών φορτίων είναι, η νέα τιμή της θα είναι: α. β. γ. 3 δ. 9 Α5. Αρνητικά φορτισμένο σωματίδιο εκτοξεύεται παράλληλα και ομόρροπα με τις δυναμικές γραμμές ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου. Η κίνηση του σωματιδίου θα είναι: α. ευθύγραμμη ομαλή. β. ευθύγραμμη επιταχυνόμενη. γ. ευθύγραμμη ομαλά επιβραδυνόμενη μέχρι να σταματήσει στιγμιαία για πρώτη φορά. δ. ομαλή κυκλική. Σελίδα 1 από 6
ΘΕΜΑ Β Β1. Στο παρακάτω σχήμα παριστάνεται η κυκλική αντιστρεπτή μεταβολή ορισμένης ποσότητας ιδανικού αερίου. p V Η μεταβολή ΑΒ είναι ισόχωρη, η μεταβολή ΒΓ είναι αδιαβατική και η μεταβολή ΓΑ είναι ισόθερμη. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας τον παρακάτω πίνακα κατάλληλα συμπληρωμένο. ΜΕΤΑΒΟΛΗ Q ΔU W ΑΒ +3600J ΒΓ ΓΑ ΑΒΓΑ +1920J Μονάδες 10 Β2. Ένα πρωτόνιο μάζας και φορτίου και ένα σωματίδιο μάζας = 4 και φορτίου = 2 εισέρχονται διαδοχικά από σημείο Α στο κατακόρυφο ομογενές ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται μεταξύ δύο παράλληλων οριζόντιων μεταλλικών πλακών, με την ίδια οριζόντια ταχύτητα, η οποία είναι κάθετη στις δυναμικές γραμμές του πεδίου. Η κατακόρυφη απόκλιση από το σημείο εισόδου τους Α μέχρι την έξοδό τους από το ομογενές ηλεκτρικό πεδίο είναι: α. μεγαλύτερη για το πρωτόνιο. β. μεγαλύτερη για το σωματίδιο. γ. ίδια για τα δύο σωματίδια. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Μονάδες 2 Σελίδα 2 από 6
Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. Μονάδες 6 Β3. Μικρή σφαίρα είναι δεμένη στο ένα άκρο αβαρούς και μη εκτατού νήματος μήκους, του οποίου το άλλο άκρο είναι δεμένο ακλόνητα σε σημείο O και εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση συχνότητας σε λείο οριζόντιο δάπεδο. Το μέτρο της τάσης που δέχεται η σφαίρα από το νήμα είναι. L Αν διπλασιάσουμε τη συχνότητα περιστροφής της σφαίρας διατηρώντας σταθερό το μήκος του νήματος, το μέτρο της τάσης που δέχεται η σφαίρα από το νήμα θα γίνει ίσο με: α. 2 β. 4 γ. 8 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Μονάδες 2 Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. ΘΕΜΑ Γ Ποσότητα ιδανικού αερίου =, όπου η σταθερά των ιδανικών αερίων μετρημένη στο.. βρίσκεται αρχικά στην κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας Α. Από την κατάσταση Α το αέριο εκτελεί την κυκλική αντιστρεπτή μεταβολή που παριστάνεται γραφικά στο διάγραμμα όγκου απόλυτης θερμοκρασίας ( ) του παρακάτω σχήματος. V(L) 2 100 300 600 T(K) Σελίδα 3 από 6
Γ1. Να χαρακτηρίσετε κάθε μία από τις τέσσερις επιμέρους μεταβολές της κυκλικής μεταβολής. Μονάδες 4 Γ2. Να παραστήσετε γραφικά τη κυκλική μεταβολή του αερίου σε διάγραμμα πίεσης όγκου ( ) και πίεσης απόλυτης θερμοκρασίας ( ) με βαθμολογημένους άξονες. Μονάδες 7 Γ3. Να υπολογίσετε το συντελεστή απόδοσης μιας θερμικής μηχανής (Μ) που λειτουργεί με βάση την παραπάνω κυκλική μεταβολή. Μονάδες 7 Μία θερμική μηχανή Carnot λειτουργεί μεταξύ των ακραίων θερμοκρασιών που λειτουργεί η μηχανή (Μ) και σε κάθε κύκλο λειτουργίας της παράγει έργο ίσο με το ωφέλιμο έργο που παράγεται σε κάθε κύκλο λειτουργίας της μηχανής (Μ). Γ4. Να υπολογίσετε το συντελεστή απόδοσης της θερμικής μηχανής Carnot. Μονάδες 3 Γ5. Να υπολογίσετε το ποσό θερμότητας που αποβάλλει η μηχανή Carnot στην ψυχρή δεξαμενή σε κάθε κύκλο λειτουργίας της. Μονάδες 4 Δίνεται: ln = 0,7. Οι ειδικές γραμμομοριακές θερμότητες και δεν θεωρούνται γνωστές. ΘΕΜΑ Δ Τα σώματα και, που φαίνονται στο παρακάτω σχήμα έχουν μάζες = 3 και = 4,9 αντίστοιχα και είναι αρχικά ακίνητα. Το σώμα βρίσκεται σε ύψος h πάνω από το οριζόντιο δάπεδο, ενώ το σώμα βρίσκεται πάνω στο οριζόντιο δάπεδο με το ποίο εμφανίζει συντελεστή τριβής ολίσθησης = 0,2. Ένα άλλο σώμα μάζας = 1 είναι δεμένο στο ένα άκρο αβαρούς και μη εκτατού νήματος μήκους = 0,8, το άλλο άκρο του οποίου είναι ακλόνητα δεμένο σε σταθερό σημείο Ο. Αρχικά το σώμα ισορροπεί με το νήμα κατακόρυφο. Εκτρέπουμε το σώμα από τη θέση ισορροπίας του, ώστε το νήμα να γίνει οριζόντιο και στη συνέχεια το αφήνουμε ελεύθερο να κινηθεί. Τη χρονική στιγμή = 0 κατά την οποία το νήμα γίνεται ξανά κατακόρυφο το σώμα συγκρούεται μετωπικά με το σώμα, ενώ την ίδια χρονική στιγμή ένα βλήμα μάζας = 0,1 κινούμενο οριζόντια με ταχύτητα μέτρου = 100 συγκρούεται κεντρικά και πλαστικά με το σώμα. Αμέσως μετά την κρούση του σώματος με το σώμα, το σώμα αποκτά ταχύτητα μέτρου = 2 και εκτελεί οριζόντια βολή μέχρι να πέσει στο δάπεδο. Το συσσωμάτωμα που δημιουργείται από την κρούση του βλήματος με το σώμα ολισθαίνει πάνω στο οριζόντιο δάπεδο και συναντιέται με το σώμα σε σημείο Ζ του οριζοντίου δαπέδου με το συσσωμάτωμα να έχει διανύσει μέχρι τη χρονική στιγμή της συνάντησης διάστημα = 1. Σελίδα 4 από 6
1 t 0 1 2 h d Να υπολογίσετε: Δ1. το μέτρο της ταχύτητας του σώματος τη χρονική στιγμή κατά την οποία έχει μετακινηθεί οριζόντια από την αρχική του θέση κατά = 0,4 3. Δ2. το μέτρο της τάσης του νήματος που δέχεται το σώμα ελάχιστα πριν την κρούση του με το σώμα. Δ3. το μέτρο της μεταβολής της ορμής του σώματος εξαιτίας της κρούσης του με το σώμα. Δ4. τη θερμότητα που παράχθηκε κατά τη διάρκεια της πλαστικής κρούσης. Δ5. Το αρχικό ύψος h πάνω από το οριζόντιο δάπεδο στο οποίο βρίσκεται το σώμα και την αρχική οριζόντια απόσταση μεταξύ των σωμάτων και. Δίνεται: η επιτάχυνση της βαρύτητας = 10. Να θεωρήσετε τις διαστάσεις όλων των σωμάτων και τις χρονικές διάρκειες όλων των κρούσεων αμελητέες. ΟΔΗΓΙΕΣ (για τους εξεταζομένους) 1. Στο εξώφυλλο να γράψετε το εξεταζόμενο μάθημα. Στο εσώφυλλο πάνω- πάνω να συμπληρώσετε τα ατομικά σας στοιχεία. Στην αρχή των απαντήσεών σας να γράψετε πάνω-πάνω την ημερομηνία και το εξεταζόμενο μάθημα. Να μην αντιγράψετε τα θέματα στο τετράδιο και να μη γράψετε πουθενά στις απαντήσεις σας το όνομά σας. 2. Να γράψετε το ονοματεπώνυμό σας στο πάνω μέρος των φωτοαντιγράφων, αμέσως μόλις σας παραδοθούν. Τυχόν σημειώσεις σας πάνω στα θέματα δεν θα βαθμολογηθούν σε καμία περίπτωση. Κατά την αποχώρησή σας, να παραδώσετε μαζί με το τετράδιο και τα φωτοαντίγραφα. s t 0 Σελίδα 5 από 6
3. Να απαντήσετε στο τετράδιό σας σε όλα τα θέματα μόνο με μπλε ή μόνο με μαύρο στυλό με μελάνι που δεν σβήνει. 4. Κάθε απάντηση τεκμηριωμένη είναι αποδεκτή. 5. Διάρκεια εξέτασης: τρεις (3) ώρες μετά τη διανομή των φωτοαντιγράφων. 6. Χρόνος δυνατής αποχώρησης: Μία (1) ώρα μετά την έναρξη του διαγωνίσματος ΣΑΣ ΕΥΧΟΜΑΣΤΕ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΤΕΛΟΣ ΜΗΝΥΜΑΤΟΣ Σελίδα 6 από 6