Διαγώνισμα Προσομοιωσης Φυσικης Γ΄Λυκειου
του συναδέλφου Στέφανου Δανιηλίδη
Στις προτάσεις Α1–Α3 να επιλέξετε τη φράση η οποία συμπληρώνει σωστά την ημιτελή πρόταση.
Α1. Στον νόμο του Ampere, η διαχεόμενη ένταση Β και το στοιχειώδες μήκος dℓ: Α2. Ένα σύστημα ελατηρίου–σώματος εκτελεί εξαναγκασμένη ταλάντωση. Η συχνότητα ταλάντωσης του συστήματος θα μεταβληθεί αν μεταβληθεί: Α3. Ένα πηνίο αυτεπαγωγής L περιέχει πυρήνα υλικού μαγνητικής διαπερατότητας μ και έχει αποθηκευμένη ενέργεια U. Αν αφαιρέσουμε τον πυρήνα του υλικού, τότε η νέα αυτεπαγωγή L′ και η νέα ενέργεια του πηνίου U′ θα γίνει: Α4. Ποιο από τα παρακάτω γραφήματα απεικονίζει το φάσμα εκπομπής δύο μελανών σωμάτων, με απόλυτες θερμοκρασίες Τ₁ και Τ₂, με Τ₂ > Τ₁;(Στα σχήματα δίνεται η ένταση ακτινοβολίας σε συνάρτηση με το μήκος κύματος λ)
α) Α β) Β γ) Γ δ) Δ
- Η ενεργός τάση του οικιακού δικτύου είναι 220V και η συχνότητα είναι 50Hz.
- Το 1Α ορίζεται με βάση τη δύναμη που ασκείται ανάμεσα σε δύο ευθύγραμμους ρευματοφόρους αγωγούς που βρίσκονται σε απόσταση 1m.
- Ο νόμος του Ampere ισχύει και για ρεύματα μεταβλητής έντασης.
- Η αρχή της αβεβαιότητας συνδέει την απροσδιοριστία στη μέτρηση της ορμής με την απροσδιοριστία στη μέτρηση της ενέργειας ενός σωματιδίου.
- Το μέτρο της μεταβολής της ορμής ενός σώματος μάζας m, που εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση ακτίνας r με γωνιακή ταχύτητα ω, σε μία ημιπερίοδο είναι 2mωr ενώ της στροφορμής του είναι $2mωr^2$.
$$E = E_{max} \cdot \eta\mu 2\pi \left( \frac{t}{T} - \frac{x}{\lambda} \right)$$
όπου Τ η περίοδος και λ το μήκος κύματος. Σε μεγάλη απόσταση από την πηγή του κύματος, η ένταση του μαγνητικού πεδίου τη χρονική στιγμή $t = \frac{T}{8}$ και $x = 0$ ισούται με:
i) $B = \frac{B_{max}\sqrt{2}}{2}$ ii) $B = \frac{B_{max}}{2}$ iii) $B = B_{max}\sqrt{2}$
Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. (Μονάδες 2)
Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. (Μονάδες 6)
Β2. (Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο)Στη κάθοδο κυκλώματος φωτοηλεκτρικού φαινομένου προσπίπτουν φωτόνια με συχνότητα $f_1$, τριπλάσια της συχνότητας κατωφλίου $f_0$, και τα ηλεκτρόνια εξέρχονται με κινητική ενέργεια $K_1$. Έπειτα επιταχύνονται από τάση $V_1$ και φτάνουν στην άνοδο με κινητική ενέργεια τριπλάσια της αρχικής τους. Επαναλαμβάνουμε το πείραμα με άγνωστη ακτινοβολία συχνότητας $f_2$ και αντιστρέφουμε την πολικότητα της τάσης $V_1$, κρατώντας την ίδια τιμή, οπότε τα εξερχόμενα ηλεκτρόνια οριακά δεν φτάνουν στην άνοδο. Η συχνότητα $f_2$ ισούται με:
i) $3f_0$ ii) $4f_0$ iii) $5f_0$
Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. (Μονάδες 2)
Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. (Μονάδες 6)
Β3. (Ηλεκτρομαγνητισμός)
Το κύκλωμα του σχήματος περιλαμβάνει ιδανικό πηνίο με συντελεστή αυτεπαγωγής $L$, πηγή με ΗΕΔ $E$ και εσωτερική αντίσταση $r$, ωμικό αντιστάτη αντίστασης $R$ και διακόπτη $\Delta$ που είναι αρχικά κλειστός. Ανοίγουμε τον διακόπτη $\Delta$. Τη χρονική στιγμή που η αποθηκευμένη ενέργεια στο πηνίο είναι ίση με το $25\%$ της μέγιστης τιμής της, ο ρυθμός μεταβολής της έντασης του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο είναι ίσος με:
i) $\frac{di}{dt} = -\frac{ER}{2rL}$ ii) $\frac{di}{dt} = -\frac{E}{2L}$ iii) $\frac{di}{dt} = -\frac{Er}{2RL}$
Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. (Μονάδες 2)
Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. (Μονάδες 7)
Εκφώνηση: Ένα βλήμα $\Sigma_1$, μάζας $m_1 = 50\text{g}$, έχει ταχύτητα μέτρου $v_1 = 400\text{m/s}$ με το διάνυσμα της ταχύτητάς του να σχηματίζει με την οριζόντια διεύθυνση γωνία $\theta$, με $\sigma\upsilon\nu\theta = 0,6$. Το βλήμα $\Sigma_1$ συγκρούεται πλαστικά και ακαριαία με σώμα $\Sigma_2$, μάζας $m_2 = 1,95\text{kg}$, αμελητέων διαστάσεων, που βρίσκεται πάνω σε ομογενή και ισοπαχή σανίδα μάζας $M$ και μήκους $L = 4\text{m}$.
Η σανίδα είναι τοποθετημένη πάνω σε δύο στηρίγματα $Α$ και $Β$ που απέχουν από το αριστερό άκρο της ράβδου αποστάσεις $1\text{m}$ και $3\text{m}$ αντίστοιχα, όπως δείχνεται στο σχήμα. Αρχικά το σώμα $\Sigma_2$ βρίσκεται ακίνητο πάνω από το στήριγμα $Α$ και κατά την κρούση το συσσωμάτωμα που δημιουργείται δεν αναπηδά. Μετά από την κρούση το συσσωμάτωμα κινείται κατά μήκος της ράβδου για χρονικό διάστημα $0,6\text{s}$ και τη στιγμή που φτάνει στο άκρο της, η ράβδος οριακά ανατρέπεται.
Γ1. Να βρείτε το μέτρο της μέσης κατακόρυφης συνιστώσας της δύναμης που δέχεται το $\Sigma_1$ από το $\Sigma_2$, εάν η χρονική διάρκεια της κρούσης είναι $\Delta t = \frac{1}{100}\text{s}$. Μονάδες 5
Γ2. Να βρείτε τη θερμική ενέργεια που αναπτύχθηκε κατά την κρούση. Μονάδες 5
Γ3. Να βρείτε τον ρυθμό μεταβολής της ορμής του συσσωματώματος στη διάρκεια της κίνησής του. Μονάδες 5
Γ4. Να βρείτε τη μάζα $M$ της ράβδου. Μονάδες 5
Γ5. Να βρείτε και να σχεδιάσετε σε αριθμημένους άξονες το μέτρο της δύναμης που ασκεί το στήριγμα $Α$ στη ράβδο σε συνάρτηση με την απόσταση $x$ του συσσωματώματος από το στήριγμα αυτό. Μονάδες 5
Να θεωρήσετε ίσο με το μηδέν τον συντελεστή τριβής ολίσθησης του σώματος με τη σανίδα στην αρχική του θέση.
Εκφώνηση: Οι οριζόντιοι παράλληλοι αγωγοί $Ax$ και $\Gamma y$ του σχήματος έχουν αμελητέα αντίσταση και απέχουν μεταξύ τους απόσταση $1\text{m}$. Τα άκρα $A$ και $\Gamma$ συνδέονται με κύκλωμα που περιλαμβάνει παράλληλα συνδεδεμένους τους αντιστάτες (1) και (2) με αντιστάσεις $R_1 = 12\Omega$ και $R_2 = 24\Omega$ αντίστοιχα. Ένας ομογενής μεταλλικός αγωγός $K\Lambda$ αμελητέας αντίστασης, μάζας $m = 2\text{kg}$ και μήκους $l = 1\text{m}$, μπορεί να κινείται χωρίς τριβές με τα άκρα του συνεχώς σε επαφή με τους αγωγούς $Ax$ και $\Gamma y$.
Ο αγωγός $K\Lambda$ βρίσκεται μέσα σε κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης μέτρου $B = 2\text{T}$ και έχει συνδεθεί στο μέσο του με ιδανικό μονωτικό ελατήριο σταθεράς $k = 50\text{N/m}$, του οποίου το άλλο άκρο είναι ακλόνητα στερεωμένο. Το τμήμα $A\Gamma$ απέχει από το φυσικό μήκος του ελατηρίου απόσταση $L = 0,6\text{m}$. Ο αγωγός είναι ακίνητος με την επίδραση οριζόντιας δύναμης $F$ μέτρου $20\text{N}$, η οποία ασκείται στο μέσο του, κάθετα σε αυτόν.
Δ1. Να βρείτε τη συσπείρωση $d$ του ελατηρίου.Μονάδες 5
Τη χρονική στιγμή $t = 0$ καταργείται η δύναμη $F$ και ταυτόχρονα ασκείται κατάλληλη εξωτερική περιοδική δύναμη στον αγωγό $K\Lambda$, έτσι ώστε το σύστημα να ξεκινήσει άμεσα μια εξαναγκασμένη ταλάντωση συχνότητας $f_{\delta} = \frac{5}{\pi}\text{Hz}$ και σταθερού πλάτους $A = d$. Η απομάκρυνση του αγωγού από τη θέση ισορροπίας του (η οποία ταυτίζεται με τη θέση φυσικού μήκους) μεταβάλλεται σε συνάρτηση με τον χρόνο σύμφωνα με τη σχέση $x = d \cdot \eta\mu(\omega_{\delta}t + \phi_0)$.
Να βρείτε:
Δ2. Την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό $K\Lambda$ σε συνάρτηση με τον χρόνο.Μονάδες 5
Δ3. Την ενέργεια που προσφέρεται από την εξωτερική δύναμη στον αγωγό $K\Lambda$ σε διάστημα δύο ταλαντώσεων.Μονάδες 5
Δ4. Τον ρυθμό μεταβολής της κινητικής ενέργειας του αγωγού $K\Lambda$ τη χρονική στιγμή $t = \frac{\pi}{30}\text{s}$.Μονάδες 5
Αν μεταβληθεί η συχνότητα της εξωτερικής περιοδικής δύναμης ώστε να είναι συνεχώς αντίθετη της δύναμης Laplace ($F_{ext} = -F_L$), να βρείτε:
Δ5. Το ποσοστό μεταβολής της συχνότητας της εξωτερικής δύναμης.Μονάδες 5
$$Η Λύση $$$$ΕΔΩ$$
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου
Άφησε το σχόλιό σου.