Προαγωγικές Εξετάσεις 2010-Φυσική Κατεύθυνσης

ΘΕΜΑ 1ο

Να γράψετε στην κόλλα σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

1) Αν φορτισμένο σωματίδιο κινείται με ταχύτητα μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο, παράλληλα με τις δυναμικές γραμμές του πεδίου, η δύναμη Lorentz που ασκεί το μαγνητικό πεδίο στο σωματίδιο είναι:
α) Κάθετη στην διεύθυνση της ταχύτητας .
β) Μηδέν.
γ) Παράλληλη και της ίδιας φοράς με την ταχύτητα .
δ) Παράλληλη και αντίθετης φοράς με την ταχύτητα .

2) Κατά την αδιαβατική εκτόνωση ενός αερίου:
α) Το αέριο δεν ανταλλάσσει ενέργεια μέσω έργου ( W=0)
β) Το αέριο απορροφά θερμότητα από το περιβάλλον (Q>0)
γ) Μειώνεται η εσωτερική ενέργεια του αερίου (ΔU<0) δ) Δε μεταβάλλεται η εσωτερική ενέργεια του αερίου (ΔU=0). Η συνέχεια στο blogspot

Θέματα Εξετάσεων Φυσικής Κατ, 2010

Ο αγωγός ΑΓ του σχήματος μάζας 2kg, μήκους 0,8m έχει αντίσταση 0,3Ω και ξεκινά από την ηρεμία να κινείται οριζόντια με την επίδραση οριζόντιας δύναμης μέτρου F_εξ=4Ν, κάθετα στις δυναμικές γραμμές ενός ΟΜΠ έντασης Β=0,5Τ, όπως στο σχήμα.

Η πηγή έχει ΗΕΔ Ε=4V και εσωτερική αντίσταση r=0,1Ω.

ι)   Ποια η αρχική επιτάχυνση του αγωγού ΑΓ;

iι)       Ποιος ο ρυθμός μεταβολής της κινητικής ενέργειας του αγωγού, τη χρονική στιγμή που έχει ταχύτητα 5m/s;

iiι)      Α) Να εξηγήσετε  γιατί η  επιτάχυνση του αγωγού συνεχώς μειώνεται, και τελικά μηδενίζεται.

Β)  Να υπολογίσετε την σταθερή ταχύτητα του αγωγού μετά τον μηδενισμό της επιτάχυνσης.

Μονάδες 7+8+(5+5)=25

Δείτε όλα τα θέματα από εδώ.

Αντίσταση λαμπτήρα.

Για το κύκλωμα του σχήματος δίνονται R₁=8Ω, R₂=15Ω, R₃=4Ω, ενώ το αμπερόμετρο δείχνει ένδειξη 3 Α και το βολτόμετρο 30V. Τα όργανα είναι ιδανικά.

i)   Να βρεθεί η αντίσταση του λαμπτήρα και η τάση της πηγής.

ii)  Ποια η ολική αντίσταση στο κύκλωμα;

.

Απάντηση:

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Παρεθέτω τα θέματα των φετεινών εξετάσεων στην κατεύθυνση της Β΄ Λυκείου στο 3ο Λύκειο Χανίων.

ΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΔΩ

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ

Δείτε το παρακάτω αρχείο pdf.

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ

Δείτε ένα αρχείο pdf 

Κίνηση δύο αγωγών σε ΟΜΠ.

Οι αγωγοί ΑΓ και ΚΛ μήκους 1m, με μάζες 0,2kg  και 0,1kg και αντιστάσεις 1Ω και 2Ω αντίστοιχα, ηρεμούν σε επαφή με δύο παράλληλους οριζόντιους αγωγούς xx΄και yy΄, πολύ μεγάλου μήκους, οι οποίοι δεν παρουσιάζουν αντίσταση. Το σύστημα βρίσκεται μέσα σε ένα κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β=0,5Τ. Σε μια στιγμή προσδίδουμε στον ΚΛ αρχική ταχύτητα υ₀=6m/s, όπως στο σχήμα. Τριβές δεν υπάρχουν.

i)     Ποια η αρχική επιτάχυνση κάθε αγωγού;

ii)   Σε μια στιγμή t₁ ο αγωγός ΚΛ έχει ταχύτητα υ₂=4m/s. Ποια η ταχύτητα του ΑΓ τη στιγμή αυτή;

iii)  Την παραπάνω χρονική στιγμή, με ποιο ρυθμό μειώνεται η κινητική ενέργεια του ΚΛ, με ποιο ρυθμό αυξάνεται αντίστοιχα η κινητική ενέργεια του ΑΓ και με ποιο ρυθμό η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική;

iv)  Πόση συνολικά θερμότητα θα παραχθεί πάνω στους αγωγούς μέχρι να αποκατασταθεί μόνιμη κατάσταση;

Απάντηση:

Κατακόρυφη κίνηση αγωγού σε Ο.Μ.Π.

Ένας ευθύγραμμος αγωγός ΑΓ, μάζας m=50g, μήκους ℓ=1m και αντίστασης r=1Ω, τη χρονική στιγμή t=0, φέρεται σε επαφή με δύο κατακόρυφους στύλους, χωρίς αντίσταση, όπως στο σχήμα, ενώ πάνω του ασκούμε κατακόρυφη δύναμη F=1Ν. Οι δύο στύλοι συνδέονται στα πάνω άκρα τους με αντίσταση R=3Ω, ενώ στο χώρο υπάρχει οριζόντιο ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β=0,5Τ.

i)    Προς τα πού θα κινηθεί ο αγωγός και ποια η αρχική του επιτάχυνση;

ii)   Μετά από λίγο τη χρονική στιγμή t₁ ο αγωγός έχει ταχύτητα μέτρου υ₁=6m/s. Να βρεθεί τη στιγμή αυτή η επιτάχυνση του αγωγού και η διαφορά δυναμικού V_ΑΓ.

iii)  Αμέσως μετά τη στιγμή t₁ η δύναμη αυτή καταργείται. Να μελετηθεί η κίνηση του αγωγού για t>t₁ και να αποδειχθεί ότι ο αγωγός θα αποκτήσει οριακή ταχύτητα, την οποία και να υπολογίσετε.

iv)  Κάποια στιγμή t₂ (πριν την απόκτηση της οριακής ταχύτητας) ο αγωγός έχει ταχύτητα μέτρου υ_ορ/2. Με ποιο ρυθμό η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική και ποια η τάση V_ΑΓ τη στιγμή t₂;

Απάντηση:

Η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα.

 

Στο σχή­μα ο α­γω­γός ΑΓ έ­χει μά­ζα 20kg, και μή­κος 1m και ε­κτο­ξεύ­ε­ται για t=0 ορι­ζό­ντια  με αρ­χι­κή τα­χύ­τη­τα υ₀ =10m/s όπως στο σχήμα και  κι­νεί­ται χω­ρίς τρι­βές. 

Αν R=2Ω  και Β=2Τ να βρε­θούν:    

i)   Η αρχική έ­ντα­ση του ρεύ­μα­τος που διαρρέει το κύ­κλω­μα.

ii)  Πόση είναι η αρχική επιτάχυνση του αγωγού;

iii) Μετά από λίγο, τη στιγμή t₁ ο αγωγός έχει ταχύτητα 4m/s.

α) Ποια η ηλεκτρική ισχύς την στιγμή αυτή;

β)  Με ποιο ρυθμό μειώνεται η κινητική ενέργεια του αγωγού την στιγμή t₁;

γ) Πόση θερμότητα έχει παραχθεί στον αντιστάτη R από t=0 έως t₁;

iv) Πόση συνολικά θερμότητα παράγεται πάνω στον αντιστάτη R;

Απάντηση:

Κίνηση αγωγού με σταθερή ταχύτητα σε Ο.Μ.Π.

Ο α­γω­γός ΑΓ έ­χει μή­κος 1m και α­ντί­στα­ση 1Ω και κι­νεί­ται ό­πως στο σχή­μα.

Αν R=3Ω, Β=2Τ και υ­πό την ε­πί­δρα­ση της στα­θε­ρής δύ­να­μης F, ο α­γω­γός έ­χει στα­θε­ρή τα­χύ­τη­τα 4m/s, να υ­πο­λο­γι­στούν:    

i)   Η ΗΕΔ που αναπτύσσεται στον αγωγό ΑΓ.

ii)  Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα.

iii) Η τάση στα άκρα του αγωγού ΑΓ.

iv) Το μέτρο της δύναμης Laplace.

v)   Το μέτρο της δύναμης F.

Απάντηση:

Πτώση αγωγού σε ΟΜΠ και ενεργειακές μετατροπές.

Ο αγωγός ΑΓ έχει μάζα 2kg, αφήνεται να κινηθεί κατακόρυφα, όπως στο σχήμα, οπότε μετά από λίγο έχει κατέβει κατά h=2m, έχοντας αποκτήσει ταχύτητα υ=4m/s. Για τη παραπάνω μετατόπιση του αγωγού ζητούνται:

i)  Να σχεδιάστε την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον ΑΓ και την δύναμη που δέχεται από το μαγνητικό πεδίο.

ii) Η  μείωση της δυναμικής του ενέργειας, η αύξηση της κινητικής του ενέργειας και η θερμότητα που παράγεται στον αντιστάτη.

iii) Το έργο της δύναμης Laplace.

Δίνεται g=10m/s².

Απάντηση:

Στοιχεία γραμμικής αρμονικής ταλάντωσης.

Στο παραπάνω σχήμα βλέπετε ένα σώμα μάζας 2kg το οποίο ταλαντώνεται μεταξύ των σημείων ΑΓ ενώ για τις θέσεις του σχήματος δίνεται (ΑΜ)=(ΜΟ) =(ΟΝ)=(ΝΓ)=0,2m. Ο χρόνος για να πάει από το Α στο Γ είναι ίσος με 1s. 

Αν π²=10, χαρακτηρίστε τις παρακάτω προτάσεις σαν σωστές ή λαθεμένες.

i)     Το πλάτος της ταλάντωσης είναι ίσο με 0,8m.

ii)    Η περίοδος της ταλάντωσης είναι ίση με 0,5s.

iii)   Ο χρόνος μετάβασης του σώματος από το Α στο Ο είναι 0,5s.

iv)   Ο χρόνος μετάβασης του σώματος από το Α στο Μ είναι 0,25s.

v) Η δύναμη που δέχεται το σώμα στο σημείο Μ έχει μέτρο 4Ν και φορά προς τα δεξιά.

vi)Η δύναμη που δέχεται το σώμα στο σημείο Ν έχει μέτρο 4Ν και φορά προς τα δεξιά.

vii)  Η μέγιστη τιμή της δύναμης που δέχεται είναι 8Ν.

Απάντηση:

Τι θα κάνει η ένταση στο εσωτερικό του σωληνοειδούς;

Στο κύκλωμα του σχήματος η ένταση του μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό του σωληνοειδούς είναι όση με Β=0,1Τ. Αν αφαιρέσουμε τον αντιστάτη R₂από το κύκλωμα η ένταση του μαγνητικού πεδίου στο σωληνοειδές θα αυξηθεί, θα μειωθεί ή θα παραμείνει σταθερή;

Απάντηση:

Κίνηση πλαισίου και κανόνας του Lenz.

Ένα τετράγωνο πλαίσιο κινείται σε λείο οριζόντιο επίπεδο με σταθερή ταχύτητα και περνά από μια περιοχή στην οποία υπάρχει κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο όπως στο σχήμα.

               α)  Σε ποια ή ποιες θέσεις αναπτύσσεται ΗΕΔ από επαγωγή;

            β) Σχεδιάστε στο σχήμα τη δύναμη Laplace που ασκείται στο πλαίσιο στις τρεις θέσεις και δικαιολογήστε την φορά της.

             

Απάντηση:

ΚΙΝΗΣΗ ΠΛΑΙΣΙΟΥ ΣΕ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΟ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

Τετράγωνο συρμάτινο πλαίσιο (ΑΚΛΜ) μάζας m, αντίστασης R και πλευράς α αφήνεται να πέσει κατακόρυφα μέσα σε Μη Ομογενές Μαγνητικό Πεδίο, του οποίου η μαγνητική επαγωγή δίνεται από τη σχέση Β=λ·y, όπου λ=3Τ/m = σταθ.. Το πλαίσιο τη χρονική στιγμή t=0 είναι εντός του Μαγνητικού πεδίου, με τη πάνω του πλευρά να βρίσκεται στη θέση y=0. Αν το Μαγνητικό είναι κάθετο στο επίπεδο του πλαισίου με φορά από τον αναγνώστη προς τη σελίδα:

1. Να αποδείξετε ότι το πλαίσιο (ΑΚΛΜ) θα αποκτήσει σταθερή (οριακή) ταχύτητα και να υπολογίσετε το μέτρο της.

2. Να υπολογίσετε την ένταση του επαγωγικού ρεύματος που διαρρέει το πλαίσιο, κατά τη στιγμή που αποκτά σταθερή (οριακή) ταχύτητα.

3. Να υπολογίσετε το ρυθμό ηλεκτρικής ενέργειας που αναπτύσσεται στο πλαίσιο (θερμότητα Joule), τη χρονική στιγμή κατά την οποία απόκτα ταχύτητα u=u_ορ./4

4. Να υπολογίσετε το ηλεκτρικό φορτίο που διέρχεται από μια διατομή του σύρματος του πλαισίου, όταν αυτό έχει διανύσει απόσταση y=2α.

Δίνεται: g=10m/s²

Απάντηση:

Μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο και επαγωγικό ρεύμα.

Ένα τετράγωνο μεταλλικό πλαίσιο πλευράς α=2m και αντίστασης 2Ω βρίσκεται σε οριζόντιο επίπεδο και στο διάγραμμα φαίνεται πώς μεταβάλλεται η ένταση ενός κατακόρυφου μαγνητικού πεδίου. Με δεδομένο ότι η κάθετη στο πλαίσιο είναι κάθετη στο επίπεδο της σελίδας με φορά προς τα πάνω:

α) Να σχεδιάστε στα διπλανά σχήματα τη φορά της έντασης του μαγνητικού πεδίου τις χρονικές στιγμές που αναφέρονται.

β) Να βρείτε την ένταση του ρεύματος που διαρρέει το πλαίσιο στα διάφορα χρονικά διαστήματα..

γ) Να σχεδιάστε τη φορά της έντασης του ρεύματος που διαρρέει το πλαίσιο.

δ) Πόση συνολικά θερμότητα παράγεται στο πλαίσιο;

Απάντηση:

Επαγωγή και κανόνας του Lenz.

Δύο όμοιοι μαγνήτες Α και Β αφήνονται να πέσουν από το ίδιο ύψος h και στην πορεία τους διέρχονται από δύο όμοιους κυκλικούς αγωγούς με μόνη διαφορά τους ότι ο (1) έχει μια μικρή εγκοπή.

1. Φαινόμενο επαγωγής εμφανίζεται στον κυκλικό αγωγό κατά την πτώση:
   α) μόνο του Α               β) μόνο του Β               γ) και των δύο μαγνητών.
2. Να σχεδιάστε για την πτώση του μαγνήτη Β την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον κυκλικό αγωγό, στις θέσεις που φαίνονται στα παρακάτω σχήματα.
                                      
3. Στις δύο παραπάνω θέσεις ο κυκλικός αγωγός έλκεται ή απωθείται από τον μαγνήτη; Πώς ονομάζεται η δύναμη που δέχεται ο κυκλικός αγωγός από τον μαγνήτη; Εξαρτάται η δύναμη αυτή από το πάχος του κυκλικού αγωγού;
4. Αν ο Α μαγνήτης φτάνει στο έδαφος  σε χρόνο t₁=0,8s, ο Β θα φτάσει σε χρόνο:
       α) 0,8s              β) 0,7s              γ) 0,9s.
5. Αν η ταχύτητα με την οποία ο Α μαγνήτης φτάνει στο έδαφος είναι 8m/s, ο Β θα φτάσει με ταχύτητα:        
       α) 8m/s             β)  7 m/s           γ) 9 m/s

Δίνεται ότι οι κυκλικοί αγωγοί συγκρατούνται στις θέσεις τους κατά την κίνηση του μαγνήτη.

Απάντηση:

Αμοιβαία Επαγωγή - Αυτεπαγωγη

Στο κύκλωμα του σχήματος δίνονται Ε=2oV r=0Ω R1=10Ω R2=20Ω L1=०,2Η L2=०,1Η. Αρχικά ο διακόπτης είναι κλειστός.
Εκφώνηση και Απάντηση

Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή και Οριακή ταχύτητα.

Ο αγωγός ΑΓ κινείται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο, όπως στα σχήματα. Στο σχήμα (1) κινείται με σταθερή ταχύτητα, στο σχήμα (2) ξεκινά από την ηρεμία και κινείται με σταθερή επιτάχυνση και στο σχήμα (3) ξεκινά να κινείται με την επίδραση σταθερής δύναμης F.

            α) Σε ποια περίπτωση ο αγωγός αποκτά οριακή ταχύτητα;

            β) Σε ποια περίπτωση ο αγωγός δέχεται μεταβλητή δύναμη;

            γ) Σε ποια γραφική παράσταση της έντασης ρεύματος, σε συνάρτηση με το χρόνο, αντιστοιχεί κάθε περίπτωση;

Απάντηση:

Ένα ερώτημα θεωρίας αυτεπαγωγής.

Στο κύκλωμα του διπλανού σχήματος βλέπετε μια ηλεκτρική πηγή που τροφοδοτεί δύο κλάδους παράλληλους. Ο ένας περιλαμβάνει ένα λαμπτήρα που φωτοβολεί και ο άλλος ένα πηνίο και έναν αντιστάτη σε σειρά. Ο διακόπτης δ είναι κλειστός. 

Τι από τα παρακάτω θα συμβεί αν ανοίξουμε το διακόπτη;

i)   Ο λαμπτήρας θα σβήσει αμέσως γιατί δεν υπάρχει πηγή στο κύκλωμα.

ii)  Το πηνίο αντιδρώντας στη διακοπή του ρεύματος δημιουργεί ΗΕΔ από αυτεπαγωγή που δίνει για λίγο ρεύμα ίδιας φοράς με το αρχικό, στον κλάδο ΑΓ.

iii) Το πηνίο αντιδρώντας στη διακοπή του ρεύματος δημιουργεί ΗΕΔ από αυτεπαγωγή που δίνει για λίγο χρόνο ρεύμα αντίθετης φοράς με το αρχικό, στον κλάδο ΑΓ.

iv)  Ο λαμπτήρας θα συνεχίσει να διαρρέεται για λίγο από ρεύμα της ίδιας φοράς, από αριστερά προς τα δεξιά.

Απάντηση: