Λύσεις της τράπεζας Β΄ λυκείου φυσικής προσανατολισμού Β΄ θέμα 21312

water from machine

Βλέπουμε τις σταγόνες νερού από το μηχάνημα να εκτελούν πλάγια βολή. Η φύση δίνει διαρκώς παραδείγματα που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε στη μελέτη της φυσικής επιστήμης.

Σας παρουσιάζουμε μία ερώτηση από την κάθετη είσοδο φορτισμένου σωματίου σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο και μία ερώτηση από την θερμοδυναμική.

Επιστρέψτε στη σελίδα που έχει όλα τα Β θέματα της φυσικής προσανατολισμού.

ΘΕΜΑ Β

Β1. Τα σωματίδια των οποίων το φορτίο και η μάζα δίνονται στον παρακάτω πίνακα, εισέρχονται με ταχύτητες ίσου μέτρου, κάθετα στις δυναμικές γραμμές ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου, έντασης Ε, το οποίο δημιουργείται μεταξύ των οπλισμών ενός επίπεδου πυκνωτή. Θεωρούμε τη βαρυτική δύναμη, την αντίσταση του αέρα και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων αμελητέες. Τα σωματίδια εξέρχονται όλα από το πεδίο του πυκνωτή. Αν | y | είναι το μέτρο της απόκλισης κάθε σωματιδίου παράλληλα στις δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου, να κατατάξετε τα σωματίδια κατά αύξουσα σειρά του | y | .

               ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ             ΜΑΖΑ            ΦΟΡΤΙΟ
               Ηλεκτρόνιο                m                 – e
                Πρωτόνιο            2000 m                   e
                Νετρόνιο            2000 m                   0
             Σωματίδιο α            8000 m                 +2e

Β2. Σε ένα δοχείο περιέχονται n mol ιδανικού αερίου σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας με θερμοκρασία T. Αρχικά το αέριο συμπιέζεται με αντιστρεπτή ισοβαρή μεταβολή μέχρι να υποδιπλασιαστεί ο όγκος του και κατόπιν θερμαίνεται με ισόχωρη αντιστρεπτή μεταβολή μέχρι να διπλασιαστεί η πίεση του.

Α. Να επιλέξετε την σωστή απάντηση:

Η συνολική μεταβολή της εσωτερικής ενέργειάς του είναι:

α. ΔU = 0  ,                 β. ΔU = 4·n·R·T  ,                       γ. ΔU = (5 / 3)·n·R·T  .

Β. Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

Λύση

Β1.

Δίνεται το φορτίο και η μάζα του ηλεκτρονίου e , του πρωτονίου p , του νετρονίου n και του σωματίου α.

Τα τέσσερα παραπάνω σωμάτια (αν και το ηλεκτρόνιο είναι σωματίδιο) εισέρχονται κάθετα στις δυναμικές γραμμές του ίδιου ηλεκτρικού πεδίου με ένταση Ε, με την ίδια ταχύτητα υ.

Τα σωμάτια αποκλίνουν παράλληλα στις δυναμικές γραμμές κατά | y | όπως βλέπετε στο παρακάτω σχήμα :

21312 b thema kat_1

Στον άξονα x τα σωμάτια εκτελούν ευθύγραμμη ομαλή κίνηση, και ο χρόνος κίνησης t μέσα στο πεδίο είναι κοινός για όλα σωμάτια (το x = L). Εξίσωση κίνησης :

υ= L / t ⇒ t = υ/ L … (Ι) .

Στον άξονα y τα σωμάτια εκτελούν ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση , εξίσωση κίνησης :

y = ½·α·t² ⇒ με την βοήθεια της σχέσης (Ι) ⇒ y = ½·α·(υ/ L)² … (ΙΙ) .

2ος Newton :

ΣF = m·α ⇒ F= m·α ⇒

(ορισμός της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου : Ε =  F/ | q | ⇒ F= | q |·E)

| q |·E = m·α ⇒ α = | q |·E / m … (ΙΙΙ) .

Από την σχέση (ΙΙ) με την βοήθεια της (ΙΙΙ) :

y = ½·( | q |·E / m)·(L² / υ0²) .

Για το νετρόνιο (qn = 0) , το  | yn | = 0 , το νετρόνιο δεν αποκλίνει καθόλου από την αρχική του διεύθυνση.

Για το ηλεκτρόνιο, το  | ye | = ½·( | e |·E / m)·(L² / υ0²) .

Για το πρωτόνιο, το  | yp | = ½·( | e |·E / (2000·m))·(L² / υ0²) ⇒ | yp | =  | ye | / 2000 .

Για το σωμάτιο α, το  | yα | = ½·( 2·| e |·E / (8000·m))·(L² / υ0²) ⇒ | yα | =  | ye | / 4000 .

Επομένως ισχύει :  | yn | < | yα | <  | yp | <  | ye | .

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

Β2.

Α.

Σωστή η επιλογή α.

Β.

Καταστατική εξίσωση για την κατάσταση ισορροπίας Α :

Ρ0·V= n·R·T0 ⇒ T0 = Ρ0·V/ n·R .

A → B  ισοβαρής συμπίεση (ΡΑ = ΡΒ) :

VΑ / TΑ = V/ T⇒ T= TA·(V/ VA) ⇒ T= T0·((V/ 2) / V0) ⇒ T= T0 / 2 .

B → Γ  ισόχωρη θέρμανση (V= VΓ) :

ΡΒ / TΒ = ΡΓ / TΓ ⇒ TΓ = TΒ·(ΡΓ / ΡΒ) ⇒ TΓ = (T0 / 2)·(2·Ρ0 / Ρ0) ⇒ TΓ = T0 .

μπορούμε να δημιουργήσουμε το διάγραμμα πίεσης Ρ – όγκου V :

21312 b thema kat_2

H ζητούμενη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας είναι :

ΔUΑΓ = n·Cv·ΔΤΑΓ ⇒ ΔUΑΓ = n·Cv·(ΤΓ – ΤΑ) ⇒ ΔUΑΓ = n·Cv·(ΤΑ – ΤΑ) ⇒ ΔUΑΓ = 0 .

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

Advertisements

One thought on “Λύσεις της τράπεζας Β΄ λυκείου φυσικής προσανατολισμού Β΄ θέμα 21312

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