of 12/12
Ένωση Ελλήνων Φυσικών ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2009 Πανεπιστήμιο Αθηνών Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών, Τεχνολογίας, Περιβάλλοντος Λυκείου Σελίδα 1 από 12 B΄ Λυκείου 14 Μαρτίου 2009 Θεωρητικό Μέρος Θέμα 1o A. Ένα καταιγιδοφόρο σύννεφο περιέχει φορτισμένα σωμάτια όπως ιονισμένα άτομα, φορτισμένες σταγό- νες νερού, κομμάτια πάγου και κόκκους σκόνης σε μεγάλη συγκέντρωση. Υπάρχει μια συγκέντρωση θε- τικού φορτίου στο πάνω μέρος του σύννεφου και μια συγκέντρωση αρνητικού φορτίου στο κάτω μέρος. Υποθέστε ότι η κατανομή φορτίου στο σύννεφο αυτό μπορεί να προσεγγιστεί από δύο ομογενείς σφαιρικές κατανομές φορτίου +100C και -100C, με τα κέντρα τους στα σημεία P και Q όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Βρείτε το μέτρο και τη διεύθυνση του ηλεκτρι- κού πεδίου i) στο σημείο P και ii) στο σημείο που βρί- σκεται ένα αεροπλάνο 1km πάνω από το P στην κα- τακόρυφο QP. Δίνεται Κ c =9 10 9 Nm 2 /C 2 . B. Μια ομάδα μαθητών θέλει να μετρήσει την ηλεκτρεγερτική δύναμη Ε και την εσωτερική αντίσταση r, μιας ηλεκτρικής πηγής. Τα όργανα που διαθέτει είναι: αμπερόμετρο, βολτόμε- τρο, ρυθμιστική αντίσταση, σύρματα και διακόπτη. Οι μαθητές πήραν τις πιο κάτω μετρή- σεις: i) Να σχεδιάσετε το κύκλωμα που χρησιμοποίησαν οι μαθητές και τη γραφική παράσταση που προέκυψε από τις μετρήσεις τους. ii) Να υπολογίσετε από τη γραφική παράσταση την ΗΕΔ Ε και την εσωτερική αντίσταση r της ηλεκτρικής πηγής. Γ. Θεωρείστε δύο σωμάτια Α και Β τα οποία τη χρονική στιγμή t=0 αφήνονται ελεύθερα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο Ε. Το Α έχει μάζα m και φορτίο q ενώ το Β έχει μάζα 2m και φορτίο 2q. Αγνοείστε τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματίων και θεωρείστε ότι το κάθε σωμάτιο επηρεάζεται μόνο από το ηλεκτρικό πεδίο Ε. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Μετά από χρόνο Δt: i) To A θα έχει μεγαλύτερη ορμή επειδή έχει μικρότερο ηλεκτρικό φορτίο και δέχεται μεγα- λύτερη δύναμη ii) Το Α θα έχει μεγαλύτερη ορμή επειδή έχει μικρότερη μάζα και δέχεται μεγαλύτερη δύ- ναμη iii) Τα δύο σωμάτια θα έχουν ίσες ορμές επειδή έχουν τον ίδιο πηλίκο μάζας προς ηλε- κτρικό φορτίο iv) Το Β θα έχει μεγαλύτερη ορμή επειδή έχει μεγαλύτερο φορτίο και δέχεται μεγαλύτερη δύναμη V (V) 5,6 5,1 4,9 4,3 4,1 3,6 I (A) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2009/ Θέματα και Λύσεις

  • View
    217

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2009/ Θέματα...

  • 2009 , ,

    B 1 12

    B

    14 2009

    1o

    A.

    , -

    ,

    . -

    .

    +100C -100C,

    P Q

    . -

    i) P ii) -

    1km P -

    QP. c=9 109 Nm2/C2.

    B.

    r, . : , -

    , , . -

    :

    i)

    .

    ii) r

    .

    . t=0 . m q 2m 2q. . ; t: i) To A - ii) - iii) - iv)

    V (V) 5,6 5,1 4,9 4,3 4,1 3,6

    I (A) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

  • 2009 , ,

    B 2 12

    v) . . t=0 . m q 2m -2q. . ; t: i) ii) iii) iv) v) .

    2o

    . Cx . C, , . - . ( 1) - V1 . 2 V2

    C,V1,V2, Cx; - .

    . - . P0 V0. To . 32P0 - . P0 .

    i) ;

    ii) ;

    V

    M

    E Cx C

    1

    2

  • 2009 , ,

    B 3 12

    iii) Carnot - ;

    3o

    . - S. , - r, . - v. - . P Boltzmann K Avogadro NA. . d , - . V P. 5% P , . .

    , , -

    -

    V. -

    ( ). -

    . -

    -

    .

    .

    (

    e/m), -

    .

    1)

    6,3 V - V=300V -

    .

    V

    V

    D

    B

  • 2009 , ,

    B 4 12

    . -

    .

    2) V=5 V ,

    .

    -

    1.

    3) ,

    . ,

    , .

    =0,606 2, -

    2 1.

    -

    .

    .

    ,

    .

    .

    4)

    2 1. -

    14 .

    V (V) V (V) I (A)

    5 300 0,605

    5 350 0,641

    5 400 0,664

    5 450 0,710

    5 500 0,741

    8 300 0,617

    8 400 0,684

    8 500 0,760

    10 300 0,613

    10 400 0,699

    10 500 0,756

    16 300 0,609

    16 400 0,697

    16 500 0,789

    1

    2

    y

  • 2009 , ,

    B 5 12

    -

    D=0,07 m.

    k=0,0044 (T/A). =k . I

    :

    . 2 ;

    B. D ;

    . 22

    22

    D

    V

    m

    e =

    . -

    (e/m)av .

    . (e/m) :

    (e/m)=)1(

    })/()/{(1

    2

    =

    memeN

    i

    avi

    (e/m)i

    =

    N

    i 1

    i =1 .

    . (e/m)av - .

  • 2009 , ,

    B 6 12

    , .

    -.

    0

    0

  • 2009 , ,

    B 7 12

    1o

    A. i) EP=kc2r

    q : P=9

    .109 C

    N56

    2

    1025,2104

    10=

    ii) E=9.109. C

    N5556

    29

    6

    2

    10810109109

    10109

    10

    10==

    .

    i) .

    ii) V-I =6V r =2 .

    . iv) .

    : t

    pF

    = F=Eq : q=

    t

    p

    p=Eqt

    . iv) - . . ,

    qx=q 22

    1at = 2

    22

    2t

    m

    q -

    - . : . , . .

    V = -1,9429I + 5,96

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    0 0,5 1 1,5

    I

    V

    1

    (1)

    R

    E R A

    V

    r

  • 2009 , ,

    B 8 12

    m

    pK

    2

    2

    =

    ( )

    m

    pK

    2

    )( 2= . p=Eqt ,

    m

    tq

    2

    )( 222 =

    . .

    2o

    . (1) C Q=CV1 (2) . :

    CxV2+CV2=CV1 2

    21 )(

    V

    VVCCx

    =

    .

    i) - - 320

    Poisson -:

    max00032 VPVP =

    0max 32V V=

    =5/3

    05

    35

    max 8)2( VV ==

    ii) - - :

    0

    0000 8

    T

    VP

    T

    VP=

    =80

    - ( -

    ) )8(2

    500 TTnRQc = 072

    5TnRQc = 002

    35VPQc =

    :

    0312

    3TnRQh = 002

    93VPQh =

    P

    32 P0

    P0

    V0

    32 T0

    T0

    8 T0

    Vmax

    Qh

    Qc

    V

  • 2009 , ,

    B 9 12

    : h

    c

    Q

    Qe = 1

    Qc Qc

    00

    00

    2

    932

    35

    1

    VP

    VPe = e=0,62

    iii) ec=1-0

    0

    32T

    T ec=0,97

    3o

    . , Newton . F=F P=Patm : Q=nCP

    Joule: Q=I2rt :

    nCP= I2rt :

    R

    VPCrtI p

    =2 V=Sx :

    R

    xPSCrtI p

    =2 :

    x

    2

    =

    PS

    rtRICP x=vt : PSvt

    rtRICP

    2

    = PSv

    rRICP

    2

    = (1)

    =AN

    R R=KNA (1) :

    PSv

    rKNIC AP

    2

    =

    . :

    P=2R (1)

    P :

    P=VI V

    PI = (2)

    RV

    PP

    2

    2

    = (3)

    S

    dR

    2= (4) (3) (4)

    : S

    d

    V

    PP

    22

    2

    = (5)

    5% P , :

    + _

    P

    V

    I

    I

    R/2

    R/2

    -

    P V

    I

    I

    d

  • 2009 , ,

    B 10 12

    100

    5PP (5) : 100

    522

    2 P

    S

    d

    V

    P

    : dV

    PS

    25

    200 d

    V

    PS =

    2min 5

    200

    A.

    2

    r. 2=2r

    B. S -

    x ,

    . x -

    v0 -

    V. S=v0T .

    x

    D=v0T/2 D=S/2.

    .

    V=300V.

    v0

    eVmv = 02

    1 20 m

    eVv

    20 = (1)

    -

    x v0

    y vy.

    y

    x v0.

    : Be

    mvr y= (2)

    : Be

    mT

    2= (3)

    -

    t=T/2 (3)

    : Be

    mt

    = (4)

    (2) (4) yv

    rt

    = (5)

    D x v0, :

    0v

    Dt = (6)

  • 2009 , ,

    B 11 12

    (5) (6) : yv

    r

    v

    D

    0

    = 0v

    Dvr y= (7)

    (7) (2) : Be

    mv

    v

    Dv yy=

    0 1

    m0=

    v

    DBe (8)

    (8) (1) : 1

    mm

    e2=

    V

    DBe :

    emV

    eBD

    2

    222

    2=1

    22

    22

    DB

    V

    m

    e = (9)

    .

    k=0,0044 (T/A), =0,0044 I -

    (9) -

    D=0,07 m.

    V (V) V (V) I (A)

    x10-3 ()

    e/m

    x1011 (kg

    C)

    5 300 0,605 2,662 1,70372

    5 350 0,641 2,820 1,77068

    5 400 0,664 2,922 1,88587

    5 450 0,710 3,124 1,8556

    5 500 0,741 3,260 1,89287

    8 300 0,617 2,715 1,63809

    8 400 0,684 3,010 1,7772

    8 500 0,760 3,344 1,79941

    10 300 0,613 2,697 1,65954

    10 400 0,699 3,076 1,70174

    10 500 0,756 3,326 1,8185

    16 300 0,609 2,680 1,68141

    16 400 0,697 3,067 1,71152

    16 500 0,789 3,472 1,66957

  • 2009 , ,

    B 12 12

    (e/m)av=N

    m

    eN

    i

    i=1

    )(

    =14

    (e/m)av=1,754694 .1011 C/kg.

    E. To (e/m) :

    (e/m)=)1(

    })/()/{(1

    2

    =

    memeN

    i

    avi

    (e/m)=0,0229428 .1011 C/kg

    :

    (e/m)=0,02 C/kg

    (e/m)av

    -

    :

    (e/m)av=1,76.1011 0,02 C/kg

    .