10
Ένωση Ελλήνων Φυσικών Κ & Δ Μακεδονίας Απαντήσεις στα θέματα φυσικής γ της γυμνασίου 1 Απαντήσεις στα θέματα φυσικής γ γυμνασίου Θέμα 1 ο α. Παρατηρούμε ότι το διάγραμμα της τάσης V στα άκρα του δίπολου σε συνάρτηση με την ένταση I του ρεύματος που το διαρρέει παρι στάνεται με ευθεία που διέρχεται από την αρχή των αξόνων, αυτό σημαίνει ότι τα ποσά V και I είναι ανάλογα, δηλαδή ο λόγος τους διατηρεί ται σταθερός, επομένως το δίπολο είναι αντι στάτης. Όπως γνωρίζουμε αντιστάτες είναι τα δίπολα που η αντίστασή τους είναι σταθερή ανεξάρτητη από την τάση που εφαρμόζεται στα άκρα τους και την ένταση του ρεύματος που τα διαρρέει. (3 μονάδες) β. Για να υπολογίσουμε την αντίσταση R του αντιστάτη αρκεί να επιλέξουμε ένα ζεύγος τάσης V = 30 V και έντασης I = 0,3 A από το διάγραμμα, οπότε: R = V I R = 30 0,3 R = 100Ω (2 μονάδες) γ. Επειδή η αντίσταση του αντιστάτη είναι σταθερή, με τη βοήθεια του Νόμου του Ohm υπολογίζουμε τις υπόλοιπες τιμές της τάσης και της έντασης του διαγράμμα τος: V 1 = I 1 R V 1 = 0,2 100 V 1 = 20V I 2 = V 2 R I 2 = 40 100 I 2 = 0, 4 A (5 μονάδες) Θέμα 2 ο α. Αφού γνωρίζουμε τη μέγιστη καταναλισκόμενη ισχύ 5,6 kW και την τάση 200 V του δικτύου υπολογίζουμε τη μέγιστη τιμή I max της έντασης του ρεύματος που θα διαρρέει το κύκλωμα. P max = V I max I max = P max V I max = 5.600 200 I max = 28 A

Απαντήσειςσταθέματαφυσικήςγγυμνασίουusers.sch.gr/.../Themata_eef_Thess/apantiseis-G-2012.pdf · 2012. 5. 2. · Ένωση&Ελλήνων&Φυσικών&Κ&&Δ&Μακεδονίας9&Απαντήσεις&στα&θέματα&φυσικής&γ&της&γυμνασίου&

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Απαντήσειςσταθέματαφυσικήςγγυμνασίουusers.sch.gr/.../Themata_eef_Thess/apantiseis-G-2012.pdf · 2012. 5. 2. · Ένωση&Ελλήνων&Φυσικών&Κ&&Δ&Μακεδονίας9&Απαντήσεις&στα&θέματα&φυσικής&γ&της&γυμνασίου&

Ένωση  Ελλήνων  Φυσικών  Κ  &  Δ  Μακεδονίας-­‐  Απαντήσεις  στα  θέματα  φυσικής  γ  της  γυμνασίου   1  

 

Απαντήσεις  στα  θέματα  φυσικής  γ  γυμνασίου  Θέμα  1ο  

α.  Παρατηρούμε  ότι  το  διάγραμμα  της  τάσης  V  στα   άκρα   του   δίπολου   σε   συνάρτηση   με   την  ένταση   I   του   ρεύματος   που   το   διαρρέει   παρι-­‐στάνεται  με  ευθεία  που  διέρχεται  από  την  αρχή  των  αξόνων,  αυτό  σημαίνει  ότι  τα  ποσά  V  και  I    είναι  ανάλογα,   δηλαδή  ο   λόγος   τους  διατηρεί-­‐ται   σταθερός,   επομένως   το   δίπολο   είναι   αντι-­‐στάτης.   Όπως   γνωρίζουμε   αντιστάτες   είναι   τα  δίπολα   που   η   αντίστασή   τους   είναι   σταθερή  ανεξάρτητη  από  την  τάση  που  εφαρμόζεται  στα  άκρα  τους  και  την  ένταση  του  ρεύματος  που  τα  διαρρέει.    

(3  μονάδες)  

β.   Για  να  υπολογίσουμε   την  αντίσταση  R   του  αντιστάτη  αρκεί   να  επιλέξουμε  ένα  ζεύγος  τάσης  V  =  30  V  και  έντασης  I  =  0,3  A  από  το  διάγραμμα,  οπότε:  

R = VI⇔ R = 30

0,3⇔ R = 100Ω  

(2  μονάδες)  

γ.  Επειδή  η  αντίσταση  του  αντιστάτη  είναι  σταθερή,  με  τη  βοήθεια  του  Νόμου  του  Ohm  υπολογίζουμε  τις  υπόλοιπες  τιμές  της  τάσης  και  της  έντασης  του  διαγράμμα-­‐τος:  

V1 = I1R⇔V1 = 0,2 ⋅100⇔V1 = 20V  

I2 =V2R

⇔ I2 =40100

⇔ I2 = 0,4A  

(5  μονάδες)  

Θέμα  2ο  α.  Αφού  γνωρίζουμε  τη  μέγιστη  καταναλισκόμενη  ισχύ  5,6  kW  και  την  τάση  200  V  του  δικτύου  υπολογίζουμε  τη  μέγιστη  τιμή  Imax  της  έντασης  του  ρεύματος  που  θα  διαρρέει  το  κύκλωμα.  

Pmax =V ⋅ Imax ⇔ Imax =PmaxV

⇔ Imax =5.600200

⇔ Imax = 28A  

Page 2: Απαντήσειςσταθέματαφυσικήςγγυμνασίουusers.sch.gr/.../Themata_eef_Thess/apantiseis-G-2012.pdf · 2012. 5. 2. · Ένωση&Ελλήνων&Φυσικών&Κ&&Δ&Μακεδονίας9&Απαντήσεις&στα&θέματα&φυσικής&γ&της&γυμνασίου&

Ένωση  Ελλήνων  Φυσικών  Κ  &  Δ  Μακεδονίας-­‐  Απαντήσεις  στα  θέματα  φυσικής  γ  της  γυμνασίου   2  

Επομένως  η  ασφάλεια  που  πρέπει  να  τοποθετήσουμε  στον  κεντρικό  πίνακα  θα  εί-­‐ναι  ίση  με  30  Α.  

(5  μονάδες)  

β.   Αν   υποθέσουμε   ότι   λειτουργούν   όλες  οι  συσκευές  που  αναφέρονται,  βρίσκου-­‐με  τη  συνολική  ισχύ  P  που  θα  καταναλώ-­‐νεται:    

Λαμπτήρας  6  x  100  W       600  W  

Συσκευές  3  x  500  W     1500  W  

Ψυγείο  400    W          400  W  

Κουζίνα  2  x  1500    W       3000  W  

συνολική  ισχύς   5500  W  

 

Οπότε  αφού  η  ισχύς  είναι  P  =  5.500  W  (ή  5,5  kW)  δηλαδή  είναι  μικρότερη  της  μέ-­‐γιστης   επιτρεπτής   ισχύος   Pmax   =   5.600   W   (ή   5,6   kW),   μπορούν   να   δουλεύουν  ταυτόχρονα  όλες  οι  συσκευές.  

(5  μονάδες)  

Θέμα  3ο    Αν  το  κύκλωμα  του  σχήματος  διαρρέεται  από  ηλεκτρικό  ρεύμα  έντασης  Ι  =  3,2  mA,  να  βρείτε  το  ηλεκτρικό  φορτίο  που  περνάει  από  μια  διατομή  του  κυκλώματος  σε  χρονικό  διάστημα  Δt  =  2  s.  Να  βρείτε:  

a. Το  ηλεκτρικό  φορτίο  που  περνάει  από  μια  διατομή  του  κυ-­‐κλώματος  στο  παραπάνω  χρονικό  διάστημα.  β.  Τον  αριθμό  των  ηλεκτρονίων  που  πέρασαν  από  μια  διατομή  του  αγωγού  στον  ίδιο  χρόνο.  

Απάντηση  

α.  Από   τη   σχέση   που   ορίζεται   η   ένταση   του   ηλεκτρικού   ρεύματος,   μπορούμε   να  υπολογίσουμε  το  ηλεκτρικό  φορτίο  q:  

I = qΔt

⇔ q = I ⋅ Δt ⇔ q = 3,2 ⋅10−3 ⋅2⇔ q = 6,4 ⋅10−3C  

(5  μονάδες)  

β.  Κάθε  ηλεκτρικά  φορτισμένο  σώμα  έχει  περίσσεια  ή  έλλειμμα  ηλεκτρονίων.  Ένα  ηλεκτρόνιο   δεν   είναι   δυνατόν   να   διαρεθεί.   Συνεπώς   το   ηλεκτρικό   φορτίο   κάθε  φορτισμένου   σώματος   είναι   ακέραιο   πολλαπλάσιο   Ν   του   φορτίου   e   του  

Page 3: Απαντήσειςσταθέματαφυσικήςγγυμνασίουusers.sch.gr/.../Themata_eef_Thess/apantiseis-G-2012.pdf · 2012. 5. 2. · Ένωση&Ελλήνων&Φυσικών&Κ&&Δ&Μακεδονίας9&Απαντήσεις&στα&θέματα&φυσικής&γ&της&γυμνασίου&

Ένωση  Ελλήνων  Φυσικών  Κ  &  Δ  Μακεδονίας-­‐  Απαντήσεις  στα  θέματα  φυσικής  γ  της  γυμνασίου   3  

ηλεκτρονίου.   Το   ηλεκτρικό   φορ΄τιο   εμφανίζεται   σε   «πακετάκια»   τα   οποία  ονομάζουμε  κβάντα  και  αυτή  την  ιδιότητα  την  ονομάζουμε  κβάντωση.  

q = N e ⇔ N = qe⇔ N = 6,4 ⋅10

−3

1,6 ⋅10−19 ⇔ N = 4 ⋅1016  

(5  μονάδες)  

Θέμα  4ο  

Α.  Δύο  μικρές  μεταλλικές  σφαίρες  Α  και  Β  είναι  ηλεκτρικά  φορτισμένες  με  θετικά  φορτία  qA  και  qB  αντίστοιχα  και  τα  κέντρα  των  δύο  σφαιρών  απέχουν  μεταξύ  τους  απόσταση   r.   Σε   κάθε   πρόταση   που   ακολουθεί   να   γράψετε   (στην   κόλλα   σας)   το  γράμμα  Σ  αν  η  πρόταση  είναι  σωστή  ή  το  γράμμα  Λ  αν  είναι  λανθασμένη.  

1.  Αν  διπλασιάσουμε  την  απόσταση  μεταξύ  τους  το  μέτρο  της  δύναμης  που  ασκεί  η  μία  στην    άλλη  υποδιπλασιάζεται.  Λ    

   (1  μονάδα)  

2.  Αν  διπλασιάσουμε  την  απόσταση  μεταξύ  τους  και  ταυτόχρονα  τετραπλασιάσουμε  το  ένα  φορτίο  το  μέτρο  της  δύναμης  που  ασκεί  η  μία  στην  άλλη  παραμένει  ίδια.  Σ  

   (1  μονάδα)  

B.  Μηχανικό  κύμα  διαδίδεται  σε  μια  χορδή  πού  μεγάλου  μήκους.  Σε  κάθε  πρόταση  που  ακολουθεί  να  γράψετε  (στη  κόλλα  σας)  το  γράμμα  Σ  αν  η  πρόταση  είναι  σωστή  ή  το  γράμμα  Λ  αν  είναι  λανθασμένη.  

 Από  το  παραπάνω  σχήμα  φαίνεται  ότι:  

1. Αν  η  απόσταση  α  είναι  1m    τότε  το  μήκος  κύματος  είναι  0.5  m.  Λ  

   (1  μονάδα)  

2.  Αν    η  περίοδος  του  κύματος  ήταν  2  s,  για  να  διανυθεί  η  απόσταση  γ  χρειάστηκαν  6,5  s.  Σ  

   (1  μονάδα)  

Γ.  Σε  κάθε  πρόταση  που  ακολουθεί  να  γράψετε  (στην  κόλλα  σας)  το  γράμμα  Σ  αν  η  πρόταση  είναι  σωστή  ή  το  γράμμα  Λ  αν  είναι  λανθασμένη.  

1.  Όταν  από  μια  μπαταρία  δεν  περνάει  ρεύμα  τότε  η  τάση  στους  πόλους  της  είναι  διαφορετική  από  το  μηδέν.  Σ  

   (1  μονάδα)  

2.  Όταν  από  έναν  καταναλωτή  δεν  περνάει  ρεύμα  τότε  η  τάση  στα  άκρα  του  είναι  μηδέν.  Σ  

υ  α  

β  

γ  

Page 4: Απαντήσειςσταθέματαφυσικήςγγυμνασίουusers.sch.gr/.../Themata_eef_Thess/apantiseis-G-2012.pdf · 2012. 5. 2. · Ένωση&Ελλήνων&Φυσικών&Κ&&Δ&Μακεδονίας9&Απαντήσεις&στα&θέματα&φυσικής&γ&της&γυμνασίου&

Ένωση  Ελλήνων  Φυσικών  Κ  &  Δ  Μακεδονίας-­‐  Απαντήσεις  στα  θέματα  φυσικής  γ  της  γυμνασίου   4  

   (1  μονάδα)  

3.  Ήχος  έντασης  100  dB  μεταφέρει  ενέργεια  ανά  μονάδα  χρόνου  (ένταση)  στο  αυτί  μας  20  φορές  μεγαλύτερη  από  έναν  ήχο  έντασης  80  dB.  Λ  

   (1  μονάδα)  

4.   Ήχος   έντασης   70   db   είναι   4   φορές   μεγαλύτερης   ακουστότητας   από   έναν   ήχο  έντασης  50  dB.  Σ    

   (1  μονάδα)  

Δ.  Σε  κάθε  πρόταση  1  και  2  που  ακολουθεί  να  γράψετε  (στην  κόλλα  σας)  το  γράμμα  Σ  αν  η  πρόταση  είναι  σωστή  ή  το  γράμμα  Λ  αν  είναι  λανθασμένη.  

1.  Για  να  φορτίσουμε  ένα  σώμα  θετικά  πρέπει  να  του:  

α.  προσφερθούν  αρνητικά  σωματίδια  (ηλεκτρόνια)    

β.  προσφερθούν  θετικά  σωματίδια  (πρωτόνια)  

γ.  αφαιρεθούν  αρνητικά  σωματίδια  (ηλεκτρόνια)    

δ.  αφαιρεθούν  θετικά  σωματίδια  (πρωτόνια)  

   (1  μονάδα)  

2.  Σε  μια  ηλεκτρική  θερμάστρα  είναι  γραμμένα  τα:  200  V,  800  W,  αυτό  σημαίνει  ότι:  

α.  λειτουργεί  μόνο  όταν  η  τάση  στα  άκρα  της  είναι  ακριβώς  200  V  

β.  η  ισχύς  που  καταναλώνει  είναι  πάντοτε  800  W  

γ.  καταναλώνει  ισχύ  800  V  όταν  συνδεθεί  με  δίκτυο  τάσης  200  W  

δ.  διαρρέεται  από  ρεύμα  έντασης  4  Α  όταν  λειτουργεί  κανονικά.    

   (1  μονάδα)  

 Θέμα  5ο  Ένας  μαθητής  στο  Εργαστήριο  Φυσικής  του  σχολείου,  μετράει  την  περίοδο  των  τα-­‐λαντώσεων  που  εκτελεί  ένα  απλό  εκκρεμές  και  τη  βρίσκει  ίση  με  2  s.  α.  Στη  συνέχεια  ο  μαθητής  πηγαίνει  εκδρομή  στο  χιονοδρομικό  κέντρο  του  Καϊμα-­‐κτσαλάν  και  επαναλαμβάνει  το  πείραμα  με  το  ίδιο  εκκρεμές.  H  περίοδος  των  ταλα-­‐ντώσεων  που  εκτελεί  προβλέπεται  να  είναι:  i.  2  s  ii.  Μικρότερη  από  2  s  iii.  Μεγαλύτερη  από  2  s  Επιλέξτε  τη  σωστή  απάντηση  και  δικαιολογείστε  την  επιλογή  σας.  Απάντηση  iii.  Επειδή  αυξάνεται  το  ύψος  από  την  επιφάνεια  της  Γης,  μειώνεται  η  ε-­‐πιτάχυνση  της  βαρύτητας,  με  αποτέλεσμα  η  περίοδος  του  εκκρεμούς  να  είναι  μεγα-­‐λύτερη.  

(2,5  μονάδες)  

Page 5: Απαντήσειςσταθέματαφυσικήςγγυμνασίουusers.sch.gr/.../Themata_eef_Thess/apantiseis-G-2012.pdf · 2012. 5. 2. · Ένωση&Ελλήνων&Φυσικών&Κ&&Δ&Μακεδονίας9&Απαντήσεις&στα&θέματα&φυσικής&γ&της&γυμνασίου&

Ένωση  Ελλήνων  Φυσικών  Κ  &  Δ  Μακεδονίας-­‐  Απαντήσεις  στα  θέματα  φυσικής  γ  της  γυμνασίου   5  

β.  Στη  συνέχεια  ο  μαθητής  μεταφέροντας  το   ίδιο  εκκρεμές  στην  εκδρομή  των  Χρι-­‐στουγέννων  στο  Ροβανιέμι,  το  χωριό  του  Άγιου  Βασίλη  κοντά  στο  Βόρειο  Πόλο  και  επαναλαμβάνει  το  πείραμα.  H  συχνότητα  των  ταλαντώσεων  που  εκτελεί  προβλέπε-­‐ται  να  είναι:  i.  2  Hz    ii.  Μικρότερη  από  0,5Hz  iii.  Μεγαλύτερη  από  0,5Hz  iv.  Μικρότερη  από  2  Hz  Επιλέξτε  τη  σωστή  απάντηση  και  δικαιολογείστε  την  επιλογή  σας.  Απάντηση  ii.  Η  επιτάχυνση  της  βαρύτητας  επηρεάζεται  και  από  το  γεωγραφικό  πλά-­‐τος  (επειδή  η  Γη  δεν  είναι  τελείως  σφαιρική),  έτσι  θα  έχουμε  μεγαλύτερη  επιτάχυν-­‐ση  της  βαρύτητας  στο  χωριό  του  Άη  Βασίλη  από  το  σχολικό  εργαστήριο,  με  αποτέ-­‐λεσμα  η  περίοδος  να  μειωθεί  και  φυσικά  να  αυξηθεί  η  συχνότητα  της  ταλάντωσης.  

(2,5  μονάδες)  

γ.  Ο  μαθητής  αφού  ξαναγυρίσει  και  πάλι  στο  σχολικό  εργαστήριο,  αφαιρεί  το  σφαι-­‐ρίδιο  από  το  εκκρεμές  και  τοποθετεί  ένα  άλλο  μεγαλύτερης  μάζας.  H  περίοδος  των  ταλαντώσεων  που  εκτελεί  προβλέπεται  να  είναι:  i.    2  s  ii.    Μικρότερη  από  2  s  iii.  Μεγαλύτερη  από  2  s  Επιλέξτε  τη  σωστή  απάντηση  και  δικαιολογείστε  την  επιλογή  σας.  Απάντηση  i.  Η  περίοδος  είναι  ανεξάρτητη  από  τη  μάζα  του  σφαιριδίου.  

(2,5  μονάδες)  

δ.  Να  προτείνεις  μια  λύση  ώστε  το  εκκρεμές  όταν  βρίσκεται  στο  Καϊμακατσαλάν,  να  εκτελεί   τις   ίδιες   σε   αριθμό   ταλαντώσεις   που   εκτελούσε   στο   σχολικό   εργαστήριο,  στον  ίδιο  χρόνο.  

Απάντηση:  Επειδή  στο  χιονοδρομικό  κέντρο  μειώνεται  η  επιτάχυνση  της  βαρύτητας,  αρκεί  να  μειώσουμε  και  το  μήκος  του  νήματος  που  συγκρατεί  το  σφαιρίδιο  ώστε    η  περίοδος  να  επανέλθει  στην  αρχική  του  τιμή.  

(2,5  μονάδες)  

Θέμα  6ο  

1.  Συνδέουμε  με  πηγή  σταθερής  τάσης  μία  λάμπα  (σχήμα  1)  και  φωτοβολεί  κανονι-­‐κά.  Στη  συνέχεια  συνδέουμε  και  άλλη  μια  ίδια  λάμπα  παράλληλα  με  την  πρώτη    χω-­‐ρίς  να  αλλάξουμε  τη  πηγή  τροφοδοσίας  (Σχήμα  2).  

 

Page 6: Απαντήσειςσταθέματαφυσικήςγγυμνασίουusers.sch.gr/.../Themata_eef_Thess/apantiseis-G-2012.pdf · 2012. 5. 2. · Ένωση&Ελλήνων&Φυσικών&Κ&&Δ&Μακεδονίας9&Απαντήσεις&στα&θέματα&φυσικής&γ&της&γυμνασίου&

Ένωση  Ελλήνων  Φυσικών  Κ  &  Δ  Μακεδονίας-­‐  Απαντήσεις  στα  θέματα  φυσικής  γ  της  γυμνασίου   6  

 α.  Ο  συμμαθητής  σου,  ο  Θανάσης,   ισχυρίζεται  ότι  τότε  το  ρεύμα  που  περνά  μέσα  από   την   πηγή   στο   δεύτερο   σχήμα   (κύκλωμα)   μειώνεται   στο   μισό   σε   σχέση   με   το  πρώτο.    

Απάντηση:  Στο  πρώτο  κύκλωμα  (σχήμα  1),  αν  υποθέσουμε  ότι  η  αντίσταση  του  λα-­‐μπτήρα  είναι  R  και  η   τάση  της  πηγής  V,  η  ένταση  του  ρεύματος  που  διαρρέει   την  πηγή  δίνεται  από  τη  σχέση:  

Ια = VR  

 Στο  δεύτερο  κύκλωμα  (σχήμα  2),  η  συνολική  αντίσταση  του  κυκλώματος  μειώνεται  αφού  οι  λαμπτήρες  συνδέονται  παράλληλα  οπότε:  

Rol =R ⋅RR + R

⇔ Rol =R2

Ιb =VRol

⇔ Ιb =2VR

⇔ Ιb = 2Ia  

Επομένως,  κακώς  το  ισχυρίζεται  ο  Θανάσης,  αφού  η  ένταση  διπλασιάζεται!  

(3  μονάδες)  

β.  Η  Ελένη,  η  απουσιολόγος  της  τάξης  σου  υποστηρίζει  ότι  οι  λάμπες  στο  δεύτερο  σχήμα   (κύκλωμα)   θα  ανάψουν   το   ίδιο   μεταξύ   τους,   αλλά   λιγότερο  από   τη   λάμπα  στο  πρώτο  σχήμα.  

Απάντηση:  Η  τάση  στα  άκρα  των  λαμπτήρων  δεν  αλλάζει  (εφόσον  η  τάση  της  πηγής  διατηρείται)  οπότε  η  ένταση   του  ρεύματος  που  διαρρέει   κάθε  λαμπτήρα  θα  είναι  ίδια  και  στα  δύο  κυκλώματα.  Επομένως,  μάλλον  η  Ελένη  θα  χάσει  το  απουσιολόγιο!  

(3  μονάδες)  

γ.  Τέλος  ο  Γρηγόρης  επιμένει  ότι  και  τα  δύο  κυκλώματα  καταναλώνουν  την   ίδια   ι-­‐σχύ.  

Απάντηση:  Στο  πρώτο  κύκλωμα  (σχήμα  1),  η  ισχύς  που  καταναλώνεται  είναι:  

Pa = Ia2 ⋅R⇔ Pa =

V 2

R  

 Στο  δεύτερο  κύκλωμα  (σχήμα  2):  Pb =V 2

Rολ

⇔ Pb =2V 2

R⇔ Pb = 2Pa  

Επομένως  ο  Γρηγόρης  έχει  λάθος.  

 (4  μονάδες)  

Page 7: Απαντήσειςσταθέματαφυσικήςγγυμνασίουusers.sch.gr/.../Themata_eef_Thess/apantiseis-G-2012.pdf · 2012. 5. 2. · Ένωση&Ελλήνων&Φυσικών&Κ&&Δ&Μακεδονίας9&Απαντήσεις&στα&θέματα&φυσικής&γ&της&γυμνασίου&

Ένωση  Ελλήνων  Φυσικών  Κ  &  Δ  Μακεδονίας-­‐  Απαντήσεις  στα  θέματα  φυσικής  γ  της  γυμνασίου   7  

Θέμα  7ο    Α.  Απάντηση  

Από  τη  Γη  μέχρι  τον  διαστημικό  σταθμό  μεσολαβεί  κενό,  επομένως  γνωρίζουμε  ότι  μόνο   το  φως   διαδίδεται   και   στο   κενό,   ενώ   ο   ήχος  ως   μηχανικό   κύμα  απαιτεί   την  παρουσία  ελαστικού  μέσου  για   τη  διάδοσή   του,  αυτό  σημαίνει  ότι  ο  ήχος  δεν  θα  ακουστεί.  Έτσι  ο  αστροναύτης  θα  αντιληφθεί  μόνο  το  φως.  

(3  μονάδες)  

B.  ∆ύο  κύματα  Α  και  Β  έχουν  μήκη  κύματος  λΑ=  1,5  m  και  λΒ  =  0,4  m  αντίστοιχα.  Αν  γνωρίζετε  ότι  η  συχνότητα  του  πρώτου  κύματος  είναι  fA=  300  Ηz  και  η  περίοδος  ΤΑ  του  πρώτου  κύματος  είναι  τριπλάσια  της  περιόδου  ΤΒ  του  δεύτερου,  να  εξετάσετε  αν  τα  δύο  κύματα  διαδίδονται  στο  ίδιο  ελαστικό  μέσο.  

Απάντηση  

Υπολογίζουμε  τις  ταχύτητες  διάδοσης  υΑ  και  υΒ  των  δύο  κυμάτων:  

υΑ = λΑ⋅ fA ⇔υΑ = 1,5 ⋅300⇔υΑ = 450 m / s  

Από  τη  σχέση  ανάμεσα  στις  περιόδους  ταλάντωσης  των  δύο  κυμάτων  βρίσκουμε  τη  συχνότητα   του   δεύτερου   κύματος,   για   να   βρούμε   στη   συνέχεια   και   την   ταχύτητα  διάδοσής  του.  

ΤΑ = 3ΤΒ ⇔1fA

= 3 1fB

⇔ fB = 3 fA ⇔ fB = 900 Hz

 υB = λB⋅ fB ⇔υB = 0,4 ⋅900⇔υΑ = 360 m / s  

Επειδή  λοιπόν  οι  ταχύτητες  διάδοσης  δεν  είναι  ίδιες  (υΑ ≠υB )  καταλήγουμε  στο  συ-­‐μπέρασμα  ότι  τα  δύο  κύματα  διαδίδονται  σε  διαφορετικά  ελαστικά  μέσα.  

(7  μονάδες)  

Θέμα  8ο  Δύο  μικρές  όμοιες  μεταλλικές  σφαίρες  Α  και  Β  είναι  φορτισμένες  με  φορτία  qA  =  +  2  μC  και  qB  αντίστοιχα  και  τα  κέντρα  τους  απέχουν  μεταξύ  τους  απόσταση  r  =  0,03  m.  Αν  το  μέτρο  της  ελκτικής  δύναμης  που  αναπτύσσεται  ανάμεσα  στις  δύο  σφαί-­‐ρες  είναι  F  =  80  N.  Δίνεται  kc  =  9.109  Nm2/C2.  

α.  Σχεδιάστε  το  κατάλληλο  σχήμα  στο  οποίο  να  εμφανίζονται  οι  δύο  σφαίρες  και  οι  δυνάμεις   που   αναπτύσσονται   μεταξύ   τους   και   βρείτε   το   ηλεκτρικό  φορτίο   της   Β  σφαίρας  είναι:  

Απάντηση    

Οι  δύο  σφαίρες  είναι  ετερώνυμα  φορτισμένες  οπότε  έλκονται  με  αντίθετες  δυνά-­‐μεις  μέτρου  F  όπως  φαίνεται  στο  σχήμα  που  ακολουθεί:  

 

Page 8: Απαντήσειςσταθέματαφυσικήςγγυμνασίουusers.sch.gr/.../Themata_eef_Thess/apantiseis-G-2012.pdf · 2012. 5. 2. · Ένωση&Ελλήνων&Φυσικών&Κ&&Δ&Μακεδονίας9&Απαντήσεις&στα&θέματα&φυσικής&γ&της&γυμνασίου&

Ένωση  Ελλήνων  Φυσικών  Κ  &  Δ  Μακεδονίας-­‐  Απαντήσεις  στα  θέματα  φυσικής  γ  της  γυμνασίου   8  

 Το  ηλεκτρικό  φορτίο  της  Β  σφαίρας  θα  το  βρούμε  εφαρμόζοντας  το  Νόμο  του  Cou-­‐lomb:  

F = kqA ⋅qBr2

⇔ qB = F ⋅r2

k ⋅ qA⇔ qB = 80 ⋅9 ⋅10−4

9 ⋅109 ⋅2 ⋅10−6

qB = 80 ⋅ 9 ⋅10−4

9 ⋅109 ⋅2 ⋅10−6 ⇔ qB = 8 ⋅10−3

2 ⋅103⇔ qB = 4 ⋅10−6C

 

Όμως  επειδή  οι  δυνάμεις  που  αναπτύσσονται  μεταξύ  των  δύο  σφαιρών  είναι  ελ-­‐κτικές  το  φορτίο  qB  είναι  αρνητικό,  επομένως:  qB  =  -­‐  4.10-­‐6  C  

(5  μονάδες)  

β.  Όταν  οι  δύο  σφαίρες  έρθουν  σε  επαφή  μεταξύ  τους,  θα  έχουμε  μετακίνηση  η-­‐λεκτρικού  φορτίου  (ηλεκτρονίων)  από  τη  μία  σφαίρα  στην  άλλη.  Με  βάση  την  Αρ-­‐χή  Διατήρησης  του  Ηλεκτρικού  Φορτίου,  το  συνολικό  αρχικό  φορτίο  του  συστήμα-­‐τος  των  δύο  σφαιρών  διατηρείται.  Επειδή  οι  δύο  σφαίρες  είναι  όμοιες,  τελικά  α-­‐ποκτούν  ακριβώς  ίσο  φορτίο  q,  οπότε:  

qολ ,αρχ = qολ ,τελ ⇔ qA + qB = q + q⇔ 2q = qA + qB ⇔ q = qA + qB2

q = 2 ⋅10−6 + (− 4 ⋅10−6 )

2⇔ q = − 2 ⋅10−6

2⇔ q = −10−6C

 

Επομένως  οι  δύο  σφαίρες  αποκτούν  ίδιο  φορτίο  q  =  -­‐  10-­‐6C  και  αυτό  σημαίνει  ότι  απωθούνται  με  δυνάμεις   των  οποίων   το  μέτρο  Fe  υπολογίζεται  από   το  Νόμο   του  Coulomb:  

   

Fe = kq2

r2⇔ Fe ==

9 ⋅109 ⋅ 10−6( )23⋅10−2( )2

⇔ Fe ==9 ⋅109 ⋅10−12

9 ⋅10−4 ⇔ Fe ==10−3

10−4 ⇔ Fe == 10N  

 (5  μονάδες)  

Θέμα  9ο    Στο   κύκλωμα   του   σχήματος   οι   αντι-­‐στάτες  έχουν  αντίσταση  R1  =  4  Ω,  R2  =  6  Ω  και  R3  =  3  Ω.  Αν  η  τάση  στα  άκρα  της   πηγής   είναι   ίση   με   V   =   18   V.   Να  υπολογίσετε:  

α.   Tην   ισοδύναμη  αντίσταση  Rολ    του  κυκλώματος.  

Page 9: Απαντήσειςσταθέματαφυσικήςγγυμνασίουusers.sch.gr/.../Themata_eef_Thess/apantiseis-G-2012.pdf · 2012. 5. 2. · Ένωση&Ελλήνων&Φυσικών&Κ&&Δ&Μακεδονίας9&Απαντήσεις&στα&θέματα&φυσικής&γ&της&γυμνασίου&

Ένωση  Ελλήνων  Φυσικών  Κ  &  Δ  Μακεδονίας-­‐  Απαντήσεις  στα  θέματα  φυσικής  γ  της  γυμνασίου   9  

β.  Τις  εντάσεις  των  ρευμάτων  που  διαρρέουν  το  κύκλωμα.  

γ.  Αν  η  συνολική  ενέργεια  που  καταναλώνει   το  κύκλωμα  είναι  Εολ  =  0,81  KWh,  να  βρείτε  το  χρονικό  διάστημα  (σε  ώρες)  που  το  κύκλωμα  διαρρέεται  από  ρεύμα.  

Απάντηση  

α.  Οι  αντιστάτες  R2  και  R3  συνδέονται  παράλληλα,  οπότε  υπολογίζουμε  την   ισοδύ-­‐ναμη  αντίστασή  τους  R2,3:  

R2,3 =R2 ⋅R3R2 + R3

⇔ R2,3 =6 ⋅36 + 3

⇔ R2,3 =189

⇔ R2,3 = 2Ω  

Οι  αντιστάτες  R1  και  R2,3  συνδέονται  σε  σειρά,  οπότε   βρίσκουμε   τη   συνολική   ισοδύναμη   α-­‐ντίσταση  του  κυκλώματος:  

Rol = R1 + R2,3 ⇔ Rol = 4 + 2⇔ Rol = 6Ω  

(3  μονάδες)  

β.   Από   το   τελευταίο   κύκλωμα   υπολογίζουμε  την   ένταση   του   ρεύματος   που   διαρρέει   την  πηγή  Ι1.  

I1 =VRol

⇔ I1 =186

⇔ I1 = 3A  

Στη  συνέχεια  βρίσκουμε   την     τάση  VΒΓ  στα  ά-­‐κρα  της  ισοδύναμης  αντίστασης  R2,3:  

VΒΓ = I1 ⋅R2,3 ⇔VΒΓ = 3⋅2⇔VΒΓ = 6V  

οπότε   βρίσκουμε   στη   συνέχεια   και   τις   εντά-­‐σεις  I2  και  I3  που  διαρρέουν  τους  αντιστάτες  R2  και  R3  αντίστοιχα:  

I2 =VΒΓ

R2⇔ I2 =

66⇔ I2 = 1A  

I3 =VΒΓ

R3⇔ I2 =

63⇔ I3 = 2A  

(4  μονάδες)  

γ.  Υπολογίζουμε  τη  συνολική  ισχύ  που  καταναλώνεται  από  το  κύκλωμα:  

Pολ = I12 ⋅Rολ ⇔ Pολ = 9 ⋅6⇔ Pολ = 54W  

Γνωρίζουμε   τη   συνολική   ενέργεια   σε   kWh,   που   καταναλώνεται   από   το   κύκλωμα.  Μετατρέπουμε  την  παραπάνω  ενέργεια  σε  Wh:  

Eολ = 0,81= 0,81⋅1000⇔ Eολ = 810Wh  

 Υπολογίζουμε  το  χρονικό  διάστημα  Δt  που  το  κύκλωμα  διαρρέεται  από  ρεύμα:  

Page 10: Απαντήσειςσταθέματαφυσικήςγγυμνασίουusers.sch.gr/.../Themata_eef_Thess/apantiseis-G-2012.pdf · 2012. 5. 2. · Ένωση&Ελλήνων&Φυσικών&Κ&&Δ&Μακεδονίας9&Απαντήσεις&στα&θέματα&φυσικής&γ&της&γυμνασίου&

Ένωση  Ελλήνων  Φυσικών  Κ  &  Δ  Μακεδονίας-­‐  Απαντήσεις  στα  θέματα  φυσικής  γ  της  γυμνασίου   10  

Pολ =Eολ

Δt⇔Δt = Eολ

Pολ⇔ Δt = 810

54⇔Δt = 15h  

 (3  μονάδες)  

Θέμα  10ο  Α.  Στη  λίμνη  των  Ιωαννίνων,  μια  μέρα  που  δεν  φυσούσε  καθόλου,  ένα  σκάφος  που  είναι   στα   ανοιχτά   ρίχνει   άγκυρα.   Από   το   σημείο   της   επιφάνειας   της   λίμνης   που  έπεσε  η  άγκυρα  δημιουργείται  ένα  εγκάρσιο  κύμα.  Ένας  άνθρωπος  που  είναι  στην  προκυμαία  παρατηρεί  ότι  το  κύμα  φτάνει  σε  αυτόν  1,2  λεπτά  μετά  την  πτώση  της  άγκυρας.  Αν  γνωρίζει  ότι  η  απόσταση  ανάμεσα  σε  δύο  διαδοχικά  όρη  του  κύματος  είναι  100  cm  και  παρατηρεί  ότι  στην  προκυμαία  χτυπούνε  120  κύματα  κάθε  λεπτό,  να  βρείτε:  

α.  την  περίοδο  του  κύματος    

β.  την  ταχύτητα  διάδοσής  του  

γ.  την  απόσταση  του  σκάφους  από  την  προκυμαία.  

δ.   Τη   συχνότητα   ενός   άλλου   κύματος   που   θα   δημιουργούνταν   στην   ίδια   λίμνη,  καθώς   μια   ελαφρύτερη   άγκυρα   δημιούργησε   τώρα   εγκάρσια   κύματα   μήκους  κύματος  80  cm.  

Απάντηση  

α.  Βρίσκουμε  τη  συχνότητα  του  κύματος  και  στη  συνέχεια  την  περίοδό  του:  

f = NΔt

⇔ f = 12060

⇔ f = 2Hz  

T = 1f⇔ T = 1

2⇔ T = 0,5s

 

 (2,5  μονάδες)  

β.  Το  μήκος  του  κύματος  είναι  λ  =  1  m,  άρα  η  ταχύτητα  διάδοσής  του  είναι:  

 υ = λ ⋅ f ⇔υ = 1⋅2⇔υ = 2 m / s  

(2,5  μονάδες)  

γ.  υ = ΔxΔt

⇔Δx =υ ⋅Δt ⇔Δx = 2 ⋅1,2 ⋅60⇔Δx = 144 m  

(2,5  μονάδες)  

δ.  Η  ταχύτητα  διάδοσης  δεν  αλλάζει  επομένως  η  συχνότητα  f1:  

υ = λ1 ⋅ f1 ⇔ f1 =υλ1

⇔ f1 =20,8

⇔ f1 = 2,5Hz  

(2,5  μονάδες)  

Οι  εισηγητές  των  θεμάτων  Φυσικοί:  Γρηγόρης  Δράκοπουλος  –  Θανάσης  Κρομμύδας  -­‐  Γιώργος  Παππάς