Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21090

tunnel or gun

Η απορία είναι ενδιαφέρουσα και λόγω των εκλογών επίκαιρη. Μπορεί να ξεκινήσει την διαδικασία της σκέψης.

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από τις βολές σε ηλεκτρικό πεδίο.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Θα θέλαμε να διαβάσετε και αυτό. 

ΘΕΜΑ Δ

Πρωτόνιο κινείται με οριζόντια ταχύτητα μέτρου υ0 = 105 m / s και τη χρονική στιγμή t1 = 0 εισέρχεται στο σημείο Ο σε κατακόρυφο ομογενές ηλεκτρικό πεδίο, η φορά των γραμμών του οποίου είναι από πάνω προς τα κάτω και το μέτρο της έντασής του είναι Ε = 103 Ν / C. Τη χρονική στιγμή t2 = 1 μs το πρωτόνιο βρίσκεται στη θέση Α του πεδίου.

Να υπολογιστούν:

Δ1. Η επιτάχυνση που αποκτά το πρωτόνιο κατά μέτρο και κατεύθυνση.

Δ2. Η οριζόντια καθώς και η κατακόρυφη απόσταση μεταξύ των σημείων Ο και Α.

Δ3. Το μέτρο και η κατεύθυνση της ταχύτητας του πρωτονίου στο σημείο Α.

Δ4. Η διαφορά δυναμικού μεταξύ των σημείων Ο και Α.

Δίνεται η μάζα του πρωτονίου m = 1,6·10-27 kg και το φορτίο του q = 1,6·10-19 C. Θεωρούμε ότι το πρωτόνιο δέχεται μόνο τη δύναμη από το προαναφερόμενο ηλεκτρικό πεδίο.

Λύση

Δ1.

To πρωτόνιο q είναι θετικό και η δύναμη Coulomb Fc με την ένταση E, έχουν την ίδια διεύθυνση και φορά, την φορά των δυναμικών γραμμών.

21090 b kat_1

2oς Newton :

(η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου ορίζεται Ε = Fc / q ⇒ Fc = q·E)

ΣF = m·α ⇒ Fc = m·α ⇒ q·E = m·α ⇒ α = q·E = m ⇒ α = 1,6·10-19·103 / 1,6·10-27 ⇒ α = 1011 m / s² .

Δ2.

To πρωτόνιο εκτελεί οριζόντια βολή μέσα στο ηλεκτρικό πεδίο, μια σύνθετη κίνηση.

Στον άξονα x για χρόνο t = t2 η οριζόντια απόσταση :

ΔxA = υ0·t2 = ⇒ ΔxA = 105·10-6 ⇒ ΔxA = 0,1 m .

Στον άξονα y για χρόνο t = t2 η κατακόρυφη απόσταση :

ΔyA = ½·α·t2² ⇒ ΔyA = ½·1011·(10-6)² ⇒ ΔyA = 5·10-2 m .

Δ3.

To μέτρο της ταχύτητας στον άξονα y :

(Tο πρωτόνιο εκτελεί ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση .)

υ= α·t2 ⇒ υ= 1011·10-6 ⇒ υ= 10m / s .

To μέτρο της ταχύτητας στον άξονα x :

(Tο πρωτόνιο εκτελεί ευθύγραμμη ομαλή κίνηση .)

υ= υ0 ⇒ υ= 105 m / s .

Το μέτρο της ταχύτητας στο σημείο Α :

υA = √(υx² + υy²) ⇒ υA = √(υ0² + υy²) ⇒ υA = √((105)² + (105)²) ⇒ υA = 105·√2 m / s .

H διεύθυνση της ταχύτητας στο σημείο Α :

εφ θ = υy / υx ⇒ εφ θ = 105 / 105 ⇒ εφ θ = 1 ⇒ θ = 45° .

Δ4.

Ορισμός διαφοράς δυναμικού μεταξύ των σημείων Ο και Α, VOA :

VOA = WFc,O → A / q ⇒

(είδαμε στο πρώτο ερώτημα : Ε = Fc / q ⇒ Fc = q·E και το έργο ορίζεται WFc,O → A = Fc·ΔyA)

⇒ VOA = q·E·Δy/ q ⇒ VOA = E·ΔyA ⇒ VOA = 103·5·10-2 V ⇒ VOA = 50 V .

Σας παρουσιάσαμε την απόδειξη Ε = V / d που ισχύει μόνο σε ένα ομογενές πεδίο.

Προτείνουμε η άσκηση να δοθεί στους μαθητές σαν εργασία για το σπίτι.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

2 thoughts on “Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21090

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s