Φυσική κατεύθυνσης

Β΄ Λυκείου 2004

Τα θέματα και τρεις παρατηρήσεις

στην έννοια ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ (στο πρώτο θέμα)

στον όρο ΙΣΟΒΑΡΗΣ ΨΥΞΗ ( στο τρίτο θέμα ) και

στο ζητούμενο ΡΥΘΜΟΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΤΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (στο τέταρτο θέμα)

Και μια εκτίμηση. Τα θέματα ήταν τα δυσκολότερα των πέντε τελευταίων ετών για τη Φυσική κατεύθυνσης της Β΄ Λυκείου. Αυτό βέβαια θα αποδειχθεί ή δεν θα αποδειχθεί μετά τη βαθμολόγηση των δεκάδων χιλιάδων γραπτών

Το πρώτο θέμα

1. Φορτισμένο σωματίδιο εισέρχεται σε ομογενές μαγνητικό πεδίο με ταχύτητα που σχηματίζει γωνία 45⁰ με τις μαγνητικές γραμμές του πεδίου. Η κίνηση του σωματιδίου μέσα στο μαγνητικό πεδίο είναι :

α. κυκλική β. παραβολική γ. ευθύγραμμη δ. ελικοειδής

2. Ο συντελεστής αυτεπαγωγής πηνίου εξαρτάται από:

α. την ένταση του ρεύματος που το διαρρέει

β. το ρυθμό μεταβολής της έντασης του ρεύματος που το διαρρέει

γ. τα γεωμετρικά στοιχεία του πηνίου

δ. την ωμική αντίσταση του πηνίου

3. Φορτισμένο σωματίδιο εισέρχεται σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο, που δημιουργείται από φορτισμένο επίπεδο πυκνωτή, με ταχύτητα κάθετη στις δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου και εξέρχεται από αυτό. Ο χρόνος παραμονής του σωματιδίου στο ηλεκτρικό πεδίο εξαρτάται από:

α. τη μάζα του σωματιδίου

β. την τάση του πυκνωτή

γ. το φορτίο του σωματιδίου

δ. την ταχύτητα εισόδου του σωματιδίου

4. Κατά την ισόθερμη αντιστρεπτή εκτόνωση ιδανικού αερίου :

α. η εσωτερική του ενέργεια μειώνεται

β. όλο το ποσόν θερμότητας που απορρόφησε το αέριο μετατρέπεται σε μηχανικό έργο

γ. η πίεσή του αυξάνεται

δ. την ταχύτητα της εισόδου του σωματιδίου

5. Σωστό ή Λάθος

α. Ένα θερμοδυναμικό σύστημα βρίσκεται σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας, όταν οι θερμοδυναμικές μεταβλητές που το περιγράφουν διατηρούνται σταθερές με τον χρόνο

β. Ανάμεσα στα μόρια ιδανικού αερίου ασκούνται δυνάμεις πριν από την κρούση τους

γ. Η ενεργός τιμή της έντασης εναλλασσομένου ρεύματος είναι μεγαλύτερη από το πλάτος της έντασής του

δ. Η εμφάνιση ηλεκτρεγερτικής δύναμης σε ένα κύκλωμα εξ αιτίας της μεταβολής του ρεύματος που συμβαίνει σε ένα άλλο κύκλωμα λέγεται αμοιβαία επαγωγή.

ε. Η δύναμη που ασκεί το μαγνητικό πεδίο σε κινούμενο φορτίο μεταβάλλει το μέτρο της ταχύτητάς του

Το δεύτερο θέμα

1. Τετραπλασιάζουμε την πίεση ιδανικού αερίου διατηρώντας σταθερή την πυκνότητά του. Η ενεργός ταχύτητα των μορίων του θα :

α. διπλασιαστεί β. τετραπλασιαστεί γ. υποδιπλασιαστεί

Μονάδες 3

Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

Μονάδες 5

2. Δύο δοχεία ίσου όγκου περιέχουν ιδανικό αέριο με αριθμό mol n_A και n_B αντίστοιχα , όπου n_A > n_β . Αν το αέριο του κάθε δοχείου υποστεί ισόχωρη αντιστρεπτή μεταβολή, ποιο από τα παρακάτω διαγράμματα είναι σωστό;

μεταβολή . Ποιο από τα παρακάτω διαγράμματα είναι το σωστό;

Ρ Ρ Ρ

n_B n_A n_A, n_B n_A n_B

T T T

(α) ( β ) ( γ )

Μονάδες 3

Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

Μονάδες 6

3. Εναλλασσόμενη τάση παράγεται από στρεφόμενο πλαίσιο αμελητέας αντίστασης. Το πλαίσιο στρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο γύρω από άξονα που είναι κάθετος στις δυναμικές γραμμές και βρίσκεται στο επίπεδό του. Τα άκρα του πλαισίου συνδέονται με αντιστάτη αντίστασης R. Διπλασιάζουμε τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του πλαισίου. Η μέση ισχύς που καταναλώνεται στον αντιστάτη R: α. διπλασιάζεται β. υποδιπλασιάζεται γ. τετραπλασιάζεται

Μονάδες 3

Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

Μονάδες 5

Το τρίτο θέμα

Ιδανικό μονοατομικό αέριο βρίσκεται στην κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας Α υπό πίεση Ρ_Α = 10⁵ N/m² και όγκο V_A = 10^-3 m³ . Από την κατάσταση Α το αέριο υποβάλλεται στις πιο κάτω τρεις διαδοχικές αντιστρεπτές μεταβολές :

· ισόχωρη θέρμανση μέχρι την κατάσταση ισορροπίας Β

· αδιαβατική εκτόνωση από την κατάσταση Β μέχρι την κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας Γ με όγκο V_Γ = 8.10^-3 m³

· ισοβαρή ψύξη από την κατάσταση Γ μέχρι να επανέλθει στην αρχική κατάσταση Α.

Να υπολογίσετε:

α. το έργο που καταναλώνει το αέριο σύστημα κατά την ισοβαρή ψύξη ΓΑ

Μονάδες 6

β. το ποσό της θερμότητας που αποβάλλει το αέριο σύστημα στο περιβάλλον κατά την ισοβαρή ψύξη ΓΑ

Μονάδες 7

γ. την πίεση του αερίου στην κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας Β

Μονάδες 5

δ. την τιμή του λόγου Κ_Γ/Κ_Α, όπου Κ_Γ και Κ_Α η μέση μεταφορική κινητική ενέργεια των μορίων του αερίου στις καταστάσεις Γ και Α αντίστοιχα , όπου m η μάζα του μορίου.

Μονάδες 7

Δίδεται η γραμμομοριακή ειδική θερμότητα υπό σταθερή πίεση C_p = 5R/2 (R η παγκόσμια σταθερά των αερίων ) και ο λόγος των γραμμομοριακών ειδικών θερμοτήτων υπό σταθερή πίεση και σταθερό όγκο γ = 5/3.

Το τέταρτο θέμα

Δύο παράλληλοι μεταλλικοί αγωγοί Α_x και Γ_yμε αμελητέα αντίσταση βρίσκονται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο και απέχουν μεταξύ τους απόσταση L = 1 m. Ευθύγραμμος μεταλλικός αγωγός ΚΛ μάζας m και αντίστασης R= 1Ω βρίσκεται σε συνεχή επαφή με τους αγωγούς Α_x και Γ_yκαι μπορεί να ολισθαίνει παραμένοντας κάθετος σε αυτούς. Τα άκρα Α και Γ των μεταλλικών αγωγών συνδέονται με αντιστάτη αντίστασης R₁= 2Ω. Η όλη διάταξη βρίσκεται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης μέτρου Β= 1Τ, του οποίου οι δυναμικές γραμμές είναι κάθετες στο επίπεδο που ορίζουν οι αγωγοί .

Στον ευθύγραμμο αγωγό ΚΛ που είναι αρχικά ακίνητος, ασκείται σταθερή εξωτερική

δύναμη μέτρου F = 3 N με κατεύθυνση παράλληλη προς τους αγωγούς Α_x και Γ_y , όπως φαίνεται στο σχήμα, με αποτέλεσμα η ράβδος να αρχίζει να κινείται. Στην κίνηση της ράβδου αντιτίθεται δύναμη τριβής η οποία εμφανίζεται στα σημεία της επαφής Κ και Λ συνολικού μέτρου 1Ν.