ΘΕΜΑΤΑ ΓΡΑΠΤΩΝ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΕΡΙΟΔΟΥ ΜΑΪΟΥ 2014

7^o ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ Ν. ΣΜΥΡΝΗΣ

ΘΕΜΑΤΑ ΓΡΑΠΤΩΝ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΕΡΙΟΔΟΥ ΜΑΪΟΥ 2014

ΤΑΞΗ  Β΄   ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΘΕΜΑ A

Α1) Σε μια αντιστρεπτή αδιαβατική εκτόνωση ορισμένης ποσότητας αερίου .

1     Η πίεση αυξάνεται.

2     Η θερμοκρασία αυξάνεται.

3     Η εσωτερική ενέργεια του αερίου μειώνεται..

4     Η εσωτερική ενέργεια του αερίου αυξάνεται.

(Μονάδες 5)

Δείτε τη συνέχεια σε pdf.
Αλλά και τις εκφωνήσεις μαζί με σύντομες απαντήσεις με κλικ εδώ.

Θερμοδυναμική. Θέμα Α΄.

1)      Μια  ποσότητα αερίου μπορεί να εκτελέσει τις μεταβολές ΑΒ και ΑΓ του σχήματος, όπου Τ_Β=Τ_Γ.

i)     Το αέριο παράγει περισσότερο έργο κατά τη μεταβολή ΑΓ.

ii)    Για τις μεταβολές της εσωτερικής ενέργειας ισχύει ΔU_ΑΓ > ΔU_ΑΒ.

iii)   Για τις θερμότητες που απορροφά το αέριο ισχύει Q_ΑΒ > 0 και Q_ΑΓ<0.

iv)  Για τις θερμότητες που απορροφά το αέριο ισχύει Q_ΑΒ > Q_ΑΓ.

2)      Μια  ποσότητα αερίου μπορεί να εκτελέσει τις μεταβολές ΑΒ και ΑΓ του σχήματος, όπου Τ_Β=Τ_Γ.

i)     Το αέριο αποβάλλει ενέργεια μέσω έργου κατά τη διάρκεια της μεταβολής ΑΒ, ενώ απορροφά ενέργεια μέσω έργου κατά την ΑΓ.

ii)     Για τις μεταβολές της εσωτερικής ενέργειας ισχύει ΔU_ΑΓ > ΔU_ΑΒ.

iii)   Για τις θερμότητες που απορροφά το αέριο ισχύει Q_ΑΒ = Q_ΑΓ.

iv)  Το έργο κατά τη μεταβολή ΑΓ υπολογίζεται από τη σχέση W=p∙ΔV.

Η συνέχεια από εδώ  σε pdf  ή σε   docx  και   doc.

Αλλά και οι απαντήσεις  εδώ.

Δυο φορτισμένες σφαίρες αλληλεπιδρούν.

Σε λείο μονωτικό οριζόντιο επίπεδο συγκρατούμε δυο μικρές σφαίρες Α και Β με φορτία q₁=0,2μC και q₂=1μC σε απόσταση d=1cm.

α) Αν αφήσουμε την Β σφαίρα να κινηθεί, αυτή αποκτά ταχύτητα υ₂=3m/s μόλις μετακινηθεί κατά x=1cm.

β) Αν συγκρατήσουμε την Β σφαίρα και αφήσουμε την Α να κινηθεί, αυτή θα αποκτήσει ταχύτητα υ₁=6m/s τη στιγμή που απέχει κατά 4cm από την Β.

i)   Να υπολογιστεί η δυναμική ηλεκτρική ενέργεια αλληλεπίδρασης των δύο σφαιρών στην αρχική τους θέση.

ii)  Να βρεθούν τα έργα που παράγονται από τις δυνάμεις που ασκούνται στις δυο σφαίρες στην πρώτη περίπτωση (α).

iii)  Να υπολογιστεί η μάζα της Α σφαίρας.

iv)  Επαναλαμβάνουμε το πείραμα, αλλά τώρα αφήνουμε ταυτόχρονα και τις δυο σφαίρες να κινηθούν. Να βρεθεί η απόσταση μεταξύ τους τη στιγμή που η Β σφαίρα έχει ταχύτητα 3m/s.

Απάντηση:

ή

Δυο φορτισμένες σφαίρες αλληλεπιδρούν.

Κίνηση σωματιδίων σε Ο.Μ.Π.

Ένα φορτισμένο σωματίδιο Α μάζας m και φορτίου –q (q>0) εισέρχεται με ταχύτητα υ όπως στο σχήμα, σε ομογενές μαγνητικό πεδίο, κάθετα στις δυναμικές του γραμμές. Το μαγνητικό πεδίο καταλαμβάνει μια περιοχή, η τομή της οποίας στο επίπεδο της τροχιάς του σωματιδίου, είναι τετράγωνο ΑΒΓΔ και το σημείο εισόδου Μ, είναι το μέσον της ΑΔ. Το σωματίδιο εξέρχεται από την κορυφή Δ αφού έχει διαγράψει ένα ημικύκλιο.

i)  Να σχεδιάστε την δύναμη που δέχεται το σωματίδιο, από το πεδίο, στο σημείο Σ της τροχιάς του. Από ποια μαθηματική σχέση υπολογίζεται το μέτρο της παραπάνω δύναμης;

ii)  Στο ίδιο σημείο Μ του πεδίου, εισέρχεται ένα δεύτερο σωματίδιο Β, μάζας 2m, φορτίου +q με την ίδια ταχύτητα υ. Να σχεδιάστε την τροχιά του μέχρι την έξοδό του από το πεδίο, δικαιολογώντας και τη μορφή της.

iii) Αν t₁ το χρονικό διάστημα που το Α σωματίδιο κινήθηκε μέσα στο πεδίο και t₂  το αντίστοιχο χρονικό διάστημα για το Β σωματίδιο ισχύει:

α) t₂= ½ t₁,    β) t₂=  t₁,      γ) t₂= 2∙t₁.

Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

Απάντηση.

ή

Κίνηση σωματιδίων σε Ο.Μ.Π.

Ένα σωματίδιο σε ηλεκτρικό πεδίο.

Στο διπλανό σχήμα ένα σωματίδιο, που φέρει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, αφήνεται ελεύθερο στο σημείο Α μιας ευθύγραμμης δυναμικής γραμμής.

i)   Να εξηγείστε γιατί το σωματίδιο δεν θα παραμείνει ακίνητο στο σημείο Α, αλλά θα κινηθεί.

ii)  Το σωματίδιο μετά από λίγο θα φτάσει στο σημείο Β ή  στο σημείο Γ;

iii) «Η παραπάνω κίνηση είναι ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη». Συμφωνείτε ή διαφωνείτε και γιατί;

iv)  «Κατά την διάρκεια της κίνησης η δυναμική ενέργεια του σωματιδίου μειώνεται». Να δικαιολογήστε την πρόταση αυτή.

v)  Σε ποιο σημείο, στην αρχική (σημείο Α) ή στην τελική θέση (σημείο Β ή Γ), το δυναμικό του ηλεκτρικού πεδίου έχει μεγαλύτερη τιμή;

Να δικαιολογήστε αναλυτικά τις απαντήσεις σας.

Απάντηση:

ή

Ένα σωματίδιο σε ηλεκτρικό πεδίο.

Ένα Β΄ θέμα Αυτεπαγωγής.

Δίνεται το κύκλωμα του παραπάνω σχήματος με το διακόπτη ανοικτό, όπου το πηνίο είναι ιδανικό, η πηγή δεν έχει εσωτερική αντίσταση, ενώ R₁=R₂=R.

i) Τη στιγμή t₀=0 κλείνουμε το διακόπτη δ. Αμέσως μετά:

α) Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το ιδανικό πηνίο είναι μηδενική.

β) Η ηλεκτρεγερτική δύναμη που εμφανίζεται στο πηνίο έχει τιμή ίση με Ε με θετικό πόλο το δεξιό άκρο του.

γ) Ο αντιστάτης R₁ διαρρέεται από ρεύμα, η ένταση του οποίου αυξάνεται με το χρόνο.

ii) Μόλις σταθεροποιηθεί το ρεύμα που διαρρέει την πηγή, τότε η τιμή της έντασης είναι:

Ι=2Ε/R

iii) Μετά τη σταθεροποίηση του ρεύματος, κάποια στιγμή t₁, ανοίγουμε το διακόπτη δ.

α) Θα διαρρέεται από ρεύμα ο αντιστάτης R₂, αλλά όχι ο αντιστάτης R₁.

β) Θα αναπτυχθεί ηλεκτρεγερτική δύναμη λόγω αυτεπαγωγής στο πηνίο με τιμή Ε_αυτ=2Ε.

γ) Η ενέργεια που θα μετατραπεί σε θερμική πάνω στον αντιστάτη R₂ μετά τη στιγμή t₁ θα είναι ίση με:

Q₂=LΕ²/4R².

Να δικαιολογήστε τις απαντήσεις σας.

Απάντηση:

ή

Ένα Β΄ θέμα Αυτεπαγωγής.

Σύγκρουση φορτισμένων σωματιδίων.

Δύο όμοια φορτισμένα σωματίδια με μάζες m = 1,6·10^–26 kg και φορτίου q = 1,6·10^-19C, εκτοξεύονται ταυτόχρονα από το ίδιο σημείο στο κατακόρυφο όριο ομογενούς μαγνητικού πεδίου μαγνητικής επαγωγής μέτρου Β₁ = 0,1 Τ και κατεύθυνσης που φαίνεται στο σχήμα. Το πρώτο σωματίδιο έχει ταχύτητα μέτρου υ₁ = 10⁵ m/sκαι το δεύτερο υ₂ = 2·10⁵ m/s. Αφού τα δύο σωματίδια διαγράψουν ημικύκλιο εξέρχονται σε χώρο όπου δεν υπάρχει κανένα πεδίο για κάποια απόσταση d. Μετά την απόσταση d υπάρχει άλλο κατακόρυφο πεδίο μαγνητικής επαγωγής μέτρου Β₂.

α. Ποιο σωματίδιο θα εξέλθει πρώτο από το μαγνητικό πεδίο έντασης Β₁;

β. Ποιο το μέτρο και η κατεύθυνση του δεύτερου πεδίου, ώστε να υπάρχει η δυνατότητα να συγκρουστούν;

γ. Ποια η μέγιστη απόσταση d ώστε τα δύο σωματίδια να συγκρουστούν;

 

Κίνηση σε ανομοιογενές ηλεκτρικό πεδίο

Στη βάση λείου πλαγίου επιπέδου γωνίας φ = 30^ο υπάρχει ακλόνητο σημειακό φορτίο Q = 10^–3 C. Πάνω στο επίπεδο και σε απόσταση r = 30 cm από το φορτίο Q συγκρατείται σφαιρίδιο μάζας m = 0,1 kg και φορτίου q = 10^–8 C όπως δείχνει το σχήμα.

Α. Αφήνουμε το σφαιρίδιο να κινηθεί:

α. να αποδείξετε ότι τα σφαιρίδιο θα κινηθεί προς τα πάνω.

β. αν τη στιγμή που μηδενίζεται στιγμιαία η ταχύτητα του βρίσκεται στο ανώτερο σημείο του κεκλιμένου επιπέδου να υπολογίσετε το μήκος του κεκλιμένου επιπέδου.

Β. Μόλις το σφαιρίδιο φτάσει στο ανώτερο σημείο (σημείο Β) – που θεωρούμε ότι οριακά το ξεπερνά –  αρχίζει να πέφτει κατακόρυφα. Ταυτόχρονα απομακρύνουμε το φορτίο Q και στο σημείο Γ φέρουμε το ακλόνητο φορτίο Q₁ = 1/3 10^–3C. Το φορτίο q πέφτει κατακόρυφα προς το φορτίο Q₁ όπως φαίνεται στο σχήμα.

Να βρείτε:

γ. σε πόση απόσταση από το έδαφος αποκτά τη μέγιστη ταχύτητα κατά τη διάρκεια της πτώσης του και ποιο είναι το μέτρο της

δ. σε πόση απόσταση από το έδαφος σταματά στιγμιαία.

 

Μετά το ηλεκτρικό πεδίο συνεχίζει σε μαγνητικό!

Στο σχήμα, αφήνεται ένα φορτισμένο σωματίδιο στη θέση Κ, πολύ κοντά στην αριστερή επίπεδη πλάκα, το οποίο επιταχύνεται και φτάνοντας στην δεξιά πλάκα, συναντά μια μικρή οπή, από όπου συνεχίζει την κίνησή του και εισέρχεται σε ένα ομογενές μαγνητικό πεδίο με δυναμικές γραμμές κάθετες στο επίπεδο της σελίδας, η τομή του οποίου ΑΒΓΔ είναι τετράγωνο πλευράς α. Η είσοδος πραγματοποιείται από το μέσον Μ της πλευράς ΑΔ και η έξοδός του από το μέσον Ν της πλευράς ΓΔ, μετά από χρονικό διάστημα t₁.

i)   Ποιο το πρόσημο του φορτίου που φέρει το σωματίδιο; Να σχεδιάστε στο σχήμα την ένταση του μαγνητικού πεδίου.

Επαναλαμβάνουμε το πείραμα, αλλά τώρα αφήνουμε το σωματίδιο στο μέσον Λ της απόστασης μεταξύ των δύο παραλλήλων πλακών.

ii) Το σωματίδιο θα βγει τώρα από το μαγνητικό πεδίο από το σημείο:

α) Δ,          β) Ε,             γ) Ν,             δ) Γ.

iii) Αν t₂ το χρονικό διάστημα που διαρκεί η κίνηση του σωματιδίου στην περίπτωση αυτή, στο μαγνητικό πεδίο, τότε:

α) t₂ <  t₁      β) t₂=t₁         γ) t₂ > t₁.

Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας.

Απάντηση:

ή

Μετά το ηλεκτρικό πεδίο συνεχίζει σε μαγνητικό!

Δύο πυκνωτές συνδέονται μέσω αντιστάτη.

Στο σχή­μα ο πυ­κνω­τής C₁ με χωρητικότητα C₁= 4μF έχει φορ­τί­ο 200μC, με θετικό τον Α οπλισμό,  ε­νώ ο C₂=2μF εί­ναι α­φόρ­τι­στος. Ο διακόπτης δ είναι ανοικτός και ο αντιστάτης έχει αντίσταση R=10Ω.

i)  Να βρεθούν τα δυ­να­μι­κά των ο­πλι­σμών Α, Β, Γ και Δ.

ii) Κάποια στιγμή t=0 κλεί­νου­με τον δια­κό­πτη δ. Αμέσως μετά:

α)  Ποι­α τα δυ­να­μι­κά τώ­ρα των ο­πλι­σμών και για ποιο λόγο ο πρώτος πυκνωτής θα αρχίσει να εκφορτίζεται; Να βρεθεί ο ρυθμός με τον οποίο "χά­νει" φορ­τί­ο ο πρώτος πυκνωτής.    

β) Με ποιο ρυθμό μεταβάλλεται η ενέργεια του πυκνωτή  C₁ και με ποιο ρυθμό παράγεται θερμότητα πάνω στον αντιστάτη;

iii) Σε μια στιγ­μή t₁ ο πυκνωτής C₁ έ­χει φορ­τί­ο 160μC. Για τη στιγμή αυτή:

α)  Με ποι­ο ρυθ­μό με­τα­φέ­ρε­ται φορ­τί­ο μέ­σω του αντιστάτη στον δεύτερο πυκνωτή;

β)  Με ποιο ρυθμό τροφοδοτεί το κύκλωμα με ενέργεια ο πρώτος πυκνωτής και με ποιο ρυθμό αυξάνεται η ενέργεια του δεύτερου;

Απάντηση:

ή

Δύο πυκνωτές συνδέονται μέσω αντιστάτη.