Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21141

cube shape multi colors

Η φωτογραφία μας εκφράζει το ότι η γνώση είναι πολύχρωμη, αποτελείται από διαφορετικές επιστήμες που δίνουν ένα οργανωμένο αποτέλεσμα.

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από τους πυκνωτές και την κίνηση φορτίων σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο, παράλληλα στις δυναμικές γραμμές.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

ΘΕΜΑ Δ

Επίπεδος πυκνωτής φορτίζεται από τάση V = 100 V και αποκτά φορτίο Q = 4 μC . Ο πυκνωτής αποτελείται από δυο κατακόρυφες μεταλλικές πλάκες, ιδίου εμβαδού και σχήματος οι οποίες απέχουν μεταξύ τους d = 10 cm. Ένα ηλεκτρόνιο εισέρχεται τη χρονική στιγμή t0 = 0, με ταχύτητα μέτρου, παράλληλα στις δυναμικές γραμμές του πεδίου, από μια οπή της θετικά φορτισμένης πλάκας. Η ταχύτητα του ηλεκτρονίου μηδενίζεται στιγμιαία μόλις φτάνει στην αρνητικά φορτισμένη πλάκα, αποκλειστικά λόγω της επίδρασης του ηλεκτρικού πεδίου.

Δ1. Να υπολογίσετε την ηλεκτρική δυναμική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στον παραπάνω πυκνωτή.

Δ2. Να υπολογίσετε το μέτρο του ρυθμού μεταβολής της ορμής του ηλεκτρονίου κατά τη κίνησή του μέσα στο ηλεκτρικό πεδίο του πυκνωτή.

Δ3. Να υπολογίσετε την αρχική κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου.

Δ4. Αν το ηλεκτρόνιο εισέρχονταν με την ίδια αρχική ταχύτητα υ0 από μια οπή της αρνητικά φορτισμένης πλάκας θα έφτανε στη θετικά φορτισμένη πλάκα με ταχύτητα μέτρου υ1 . Να υπολογίσετε το πηλίκο των μέτρων των ταχυτήτων υ1 / υ0 .

Η αντίσταση του αέρα θεωρείται αμελητέα, και οι βαρυτικές δυνάμεις δεν λαμβάνονται υπόψη. Το φορτίο του ηλεκτρονίου είναι e = -1,6·10-19 C.

Λύση

Δ1.

Η ηλεκτρική ενέργεια που αποθηκεύεται στο ηλεκτρικό πεδίο του πυκνωτή :

UE = ½·Q·V ⇒ UE = ½·4·10-19·10² ⇒ UE = 2·10-4 joule .

Δ2.

2ος γενικευμένος νόμος του Newton :

│ΔΡ / Δt│ = │Fc│⇒

(Ορισμός της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου : Ε = F/ │e│⇒ F= │e│·Ε)

│ΔΡ / Δt│ = E·│e│⇒

(σχέση έντασης και διαφοράς δυναμικού σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο : Ε = V / d)

⇒ │ΔΡ / Δt│ = (V / d)·│e│⇒ │ΔΡ / Δt│ = (10² / 10-1)·1,6·⇒ │ΔΡ / Δt│ =  │ΔΡ / Δt│ = 1,6·10-16 kg·m / s² .

Δ3.

Θεώρημα μεταβολής της κινητικής ενέργειας (ή θεώρημα έργου – ενέργειας) :

(άλλη έκφραση της αρχής διατήρησης της ενέργειας που ισχύει παντού)

ΔΚ = WFc ⇒ Kτελ – Καρχ = WFc ⇒ Kτελ – Καρχ = Fc·d·συν 180° ⇒ 0 – Κ= – Fc·d ⇒ Κ= Fc·d ⇒ Κ= 1,6·10-16·10-1 ⇒ Κ= 1,6·10-17 joule .

Δ4.

Θεώρημα μεταβολής της κινητικής ενέργειας (ή θεώρημα έργου – ενέργειας) :

(Για το ηλεκτρόνιο από τον αρνητικό οπλισμό έως τον θετικό οπλισμό)

ΔΚ = WFc ⇒ Kτελ – Καρχ = WFc ⇒ K– Κ= Fc·d ⇒ K= Κ+ Fc·d ⇒

(και ισχύει Fc·d = Κ0)

⇒ K= Κ+ Κ⇒ K= 2·Κ⇒ ½·m·υ1² = 2·½·m·υ0² ⇒ υ1² = 2·υ0² ⇒ υ1 / υ0 = √2 .

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

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

3 thoughts on “Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21141

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