Τράπεζα θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Β θέμα 15323

analog voltometer

Ένα αναλογικό βολτόμετρο, όργανο που μετράει την τάση σε δύο σημεία του κυκλώματος, διαθέτει πολύ μεγάλη αντίσταση (θεωρείται άπειρη) .

Σας παρουσιάζουμε μία ερώτηση από την ισορροπία φορτίου σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο και μία ερώτηση από την εξάρτηση της αντίστασης από τα γεωμετρικά της στοιχεία.

Προτείνουμε να διαβάσετε την μελέτη.

Δείτε και αυτό είναι η νέα μας προσπάθεια.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα Β γενικής φυσικής.

ΘΕΜΑ Β

B1. Μια δυναμική γραμμή ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου έχει διεύθυνση κατακόρυφη και φορά προς τα κάτω. Στη περιοχή υπάρχει κατακόρυφο βαρυτικό πεδίο με σταθερή ένταση g και φορά προς τα κάτω. Σε ένα σημείο Α της δυναμικής γραμμής φέρνουμε ένα σωματίδιο μάζας m και ηλεκτρικού φορτίου q .

Α. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Αν το φορτισμένο σωματίδιο ισορροπεί ακίνητο στο σημείο Α τότε :

α. το σωματίδιο είναι θετικά φορτισμένο

β. το σωματίδιο είναι αρνητικά φορτισμένο

γ. τα δεδομένα δεν είναι αρκετά για να εξάγουμε συμπέρασμα για το πρόσημο του φορτίου

Β. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.

Β2. Δυο ομογενείς κυλινδρικοί μεταλλικοί αγωγοί Α και Β από το ίδιο υλικό, με μάζες mA και m B,  με mA = mB, έχουν μήκη LA και LB. Συνδέουμε στα άκρα κάθε αγωγού ηλεκτρική πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης Ε και αμελητέας εσωτερικής αντίστασης. Οι αγωγοί διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα έντασης ΙΑ και ΙΒ αντίστοιχα.

Α. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Αν τα μήκη των αγωγών LA και LB συνδέονται με τη σχέση LA = 2∙LB, για τις τιμές των εντάσεων των ρευμάτων που διαρρέουν τους δυο αγωγούς θα ισχύει:

α. ΙΒ = 2·ΙΑ ,                            β. ΙΒ = ΙΑ ,                                 γ. ΙΒ = 4·ΙΑ .

Β. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.

Λύση

B1.

Α.

Σωστή είναι η επιλογή β .

Β.

Οι δυναμικές γραμμές είναι κατακόρυφες (άρα και παράλληλες, δηλαδή το ομογενές πεδίο ενός πυκνωτή) και η φορά των δυναμικών γραμμών μας δίνει την φορά της έντασης Ε του ηλεκτρικού πεδίου.

15323 b thema gen_1

Η ένταση Ε έχει την φορά των δυναμικών γραμμών άρα έχει κατακόρυφη διεύθυνση και φορά προς τα κάτω .

Για να ισορροπεί το φορτισμένο σωματίδιο, πρέπει η συνισταμένη των δυνάμεων να είναι μηδέν, μας λέει ο 1ος νόμος του Newton .

To βάρος w = m·g είναι μια κατακόρυφη δύναμη με φορά προς τα κάτω, προς το κέντρο της Γης.

Για να ισορροπεί το φορτισμένο σωματίδιο, πρέπει να του ασκείται από το ομογενές πεδίο δύναμη Coulomb Fc με φορά προς τα πάνω.

Δηλαδή η δύναμη Coulomb Fc έχει αντίθετη φορά από την ένταση E του ηλεκτρικού πεδίου, άρα το σωματίδιο είναι φορτισμένο αρνητικά q < 0 .

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

B2.

Α.

Σωστή είναι η επιλογή γ .

Β.

Τα σύρματα έχουν την ίδια μάζα mΑ = mB είναι από το ίδιο υλικό, άρα έχουν την ίδια πυκνότητα dΑ = dB , δεν λέει πουθενά ότι έχουν την ίδια διατομή, αλλά μας λέει ο συνδιαχειριστής Μαρίνος Ηλιόπουλος δεν μπορεί να συμβεί κάτι τέτοιο.

dΑ = d⇒ mΑ / VΑ = mB / VB ⇒ VΑ = VB ⇒ LΑ·SΑ = LB·SB ⇒ 2·LB·SΑ = LB·SB ⇒ SB = 2·SΑ .

Η ένταση του ρεύματος στον μεταλλικό κυλινδρικό αγωγό Α :

ΙΑ = Ε / RΑ … (I) .

Η ένταση του ρεύματος στον μεταλλικό κυλινδρικό αγωγό B :

ΙB = Ε / RB … (II) .

Διαιρούμε τις σχέσεις (ΙΙ) και (Ι) :

(ΙΙ) / (Ι) ⇒ ΙB / ΙΑ = (Ε / RB) / (Ε / RΑ) ⇒ ΙB / ΙΑ = RΑ / RΒ … (ΙΙΙ) .

Η εξάρτηση της αντίστασης R από τα γεωμετρικά της χαρακτηριστικά και το υλικό :

R = ρ·(L / S) .

H αντίσταση του μεταλλικού αγωγού Α :

RΑ = ρ·(LΑ / SΑ) … (ΙV) .

H αντίσταση του μεταλλικού αγωγού Β :

RΒ = ρ·(LΒ / SB) … (V) .

Διαιρούμε κατά μέλη τις σχέσεις (ΙV) και (V) :

(ΙV) / (V) ⇒ RΑ / RΒ = ρ·(LΑ / SΑ) / (ρ·(LΒ / SB)) ⇒ RΑ / RΒ = LΑ·S/ ( LΒ·SΑ) ⇒ RΑ / RΒ = 2·LΒ·2·S/ ( LΒ·SΑ) ⇒ RΑ / RΒ = 4 … (VI) .

Aτις σχέσεις (ΙΙΙ) και (VI) :

ΙB / ΙΑ = RΑ / RΒ ⇒ ΙB / ΙΑ = 4 ⇒ ΙB = 4·ΙΑ .

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

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα Β γενικής φυσικής.

Advertisements

One thought on “Τράπεζα θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Β θέμα 15323

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