Κρατώντας μόνο ένα διακόπτη

 Στο σχήμα οι αγωγοί ΑΓ, ΔΖ, μεγάλου μήκους, βρίσκονται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο, είναι παράλληλοι μεταξύ τους, απέχουν ℓ=1m και έχουν μηδενική ωμική αντίσταση. Η ράβδος ΚΛ έχει μήκος ℓ=1m μάζα m=0,5kg, αντίσταση R_ΚΛ=2Ω και αρχικά είναι ακίνητη. Η ράβδος ΚΛ μπορεί να κινείται χωρίς τριβές, παραμένοντας συνεχώς κάθετη και σε επαφή με τους αγωγούς ΑΓ, ΔΖ, ενώ οι δυο αντιστάτες έχουν αντιστάσεις R₁ = 6Ω και R₂ = 3Ω.  Σε μια t=0 κλείνουμε το διακόπτη δ συνδέοντας μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης της μορφής υ = V·ημ(100πt) S.I. ενώ στο χώρο υπάρχει ένα κατακόρυφο ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β=0,5Τ, με φορά όπως στο σχήμα. Για να μην κινηθεί η ράβδος, ασκούμε κατάλληλη μεταβλητή οριζόντια εξωτερική δύναμη F στο μέσον της. Η μέση ισχύς που καταναλώνεται στην R₁ είναι ίση με 12W.

Ζητούνται:

i)  Το πλάτος της τάσης V της πηγής και η στιγμιαία ισχύς που καταναλώνεται στην ράβδο ΚΛ, τη στιγμή t₁=1/40s.

ii) Το μέτρο της απαιτούμενης δύναμης F, για την ισορροπία της ράβδου, τη στιγμή t₁. Να σχεδιάσετε στο σχήμα την δύναμη αυτή, αν η ένταση του ρεύματος με φορά από το Κ στο Λ θεωρείται θετική.

iii) Τη στιγμή t₁ ανοίγουμε το διακόπτη ενώ διατηρούμε πλέον σταθερή την ασκούμενη δύναμη F, στην τιμή που είχε πριν το άνοιγμα του διακόπτη, με αποτέλεσμα η ράβδος να κινείται και τη στιγμή t₂ να έχει επιτάχυνση μέτρου α=5m/s².

α) Να βρείτε την ταχύτητα της ράβδου ΚΛ τη στιγμή t₂ και να κάνετε ένα ποιοτικό διάγραμμα της έντασης του ρεύματος που διαρρέει τη ράβδο σε συνάρτηση με το χρόνο, από τη στιγμή t₁ ως την στιγμή t₂, δικαιολογώντας, με λίγα λόγια, την μορφή του διαγράμματος.

β) Με ποιο ρυθμό μεταφέρεται ενέργεια στο κύκλωμα μέσω του έργου της δύναμης F, τη στιγμή t₂ και πώς κατανέμεται αυτή, στα διάφορα στοιχεία του κυκλώματος;

Απάντηση:

ή

  Κρατώντας μόνο ένα  διακόπτη

  Κρατώντας μόνο ένα  διακόπτη

Θέματα Πανελλαδικών εξετάσεων στη Φυσική 2021

  

Τα θέματα εδώ  ή από εδώ.

Τα θέματα σε Word. Μια προσφορά του Χρήστου Τσουκάτου, τον οποίο ευχαριστώ.

Ενδεικτικές λύσεις με μοριοδότηση, από βαθμολογικό κέντρο, εδώ.

Η δύναμη στο ελατήριο στη διάρκεια μιας αατ

 

Ένα σώμα μάζας m, είναι δεμένο στο κάτω άκρο ιδανικού ελατηρίου και συγκρατείται στην θέση (1) όπου το ελατήριο έχει το φυσικό μήκος του ℓ₀. Σε μια στιγμή t=0 αφήνουμε το σώμα οπότε εκτελεί αατ.

Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες:

i) Η δύναμη που το σώμα ασκεί στο ελατήριο, μόλις αφεθεί να κινηθεί, είναι ίση με το βάρος w=mg.

ii) Η μέγιστη δύναμη που το σώμα ασκεί στο ελατήριο είναι διπλάσια του βάρους w.

iii) Η μέγιστη δυναμική ενέργεια του ελατηρίου είναι τετραπλάσια της ενέργειας ταλάντωσης.

Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας.

Απάντηση:

ή

 Η δύναμη στο ελατήριο στη διάρκεια μιας αατ

 Η δύναμη στο ελατήριο στη διάρκεια μιας αατ 

Παρεμβάλλοντας μια αντλία.

 

Σε ένα οριζόντιο σωλήνα σταθερής διατομής, έχουμε σταθερή ταχύτητα ροής υ₁.

«Αν θέλουμε να αυξήσουμε την παροχή του σωλήνα, μπορούμε να παρεμβάλουμε μια αντλία, όπως στο κάτω σχήμα, οπότε το νερό θα φτάνει σε αυτήν με ταχύτητα ροής υ₁, θα παίρνει ενέργεια από την αντλία και θα συνεχίζει με ταχύτητα υ₂.»

Συμφωνείτε ή διαφωνείτε με την παραπάνω πρόταση;

Οι ροές να θεωρηθούν μόνιμες ροές ιδανικού ρευστού.

Απάντηση:

ή

 Παρεμβάλλοντας μια αντλία.

 Παρεμβάλλοντας μια αντλία.

Μια διπλή ισορροπία ενός αγωγού

 

Ο αγωγός ΑΓ αφήνεται ελεύθερος σε επαφή με δύο κατακόρυφους στύλους, οι οποίο δεν παρουσιάζουν αντίσταση και στα πάνω άκρα τους συνδέεται μια πηγή Ε, ενώ στα κάτω άκρα τους συνδέεται με ανοικτό διακόπτη δ, ένας αντιστάτης με αντίσταση R.  Ο αγωγός ΑΓ ισορροπεί, ενώ στην περιοχή υπάρχει ένα οριζόντιο ομογενές μαγνητικό επίπεδο με δυναμικές γραμμές κάθετες στο επίπεδο του σχήματος.

i)  Να σχεδιάσετε την ένταση του μαγνητικού πεδίου που υπάρχει στο χώρο.

ii)  Σε μια στιγμή κλείνουμε το διακόπτη δ και παρατηρούμε ότι ο αγωγός ΑΓ συνεχίζει να ισορροπεί. Με δεδομένο ότι η επίδραση των μαγνητικών πεδίων των υπολοίπων αγωγών στον ΑΓ θεωρείται αμελητέα, για την εσωτερική αντίσταση της πηγής, ισχύει:

α) r=0,       β) r= ½ R,      γ) r =R.

Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας, θεωρώντας ότι ο αγωγός ΑΓ έχει αντίσταση R_ΑΓ.

Απάντηση:

ή

 Μια διπλή ισορροπία ενός αγωγού

 Μια διπλή ισορροπία ενός αγωγού

Μια κεντρική ελαστική κρούση και ένα διάγραμμα

 

Ένα σώμα Α που κινείται σε λείο οριζόντιο επίπεδο, συγκρούεται κεντρικά και ελαστικά κάποια στιγμή με ένα δεύτερο σώμα Β. Στο σχήμα δίνεται το διάγραμμα της ορμής του σώματος Α σε συνάρτηση με το χρόνο.

i) Να εξηγήσετε γιατί το σώμα Β πριν την κρούση κινείται και να βρείτε την φορά της κίνησής του.

ii) Ποιο από τα παρακάτω διαγράμματα, τα οποία εμφανίζουν την μεταβολή της ορμής του Β σώματος σε συνάρτηση με το χρόνο, μπορεί να είναι σωστό;

 

Απάντηση.

ή

 Μια κεντρική ελαστική κρούση και ένα διάγραμμα

 Μια κεντρική ελαστική κρούση και ένα διάγραμμα

 Μια κεντρική ελαστική κρούση και ένα διάγραμμα

Το νερό σε τρεις κατακόρυφους σωλήνες

 

Στο σχήμα βλέπετε έναν λεπτό οριζόντιο κυλινδρικό σωλήνα σταθερής διατομής, ο οποίος συνδέεται κοντά στον πυθμένα ενός πολύ μεγάλου ανοικτού δοχείου με νερό. Ο σωλήνας κλείνεται στο δεξιό άκρο του με τάπα, ενώ πάνω του έχουν προσαρμοσθεί τρεις λεπτοί κατακόρυφοι σωλήνες. Ο Α είναι κλειστός και γεμάτος πλήρως με νερό μέχρι ύψος h=1m, ο Β είναι ανοικτός και το νερό έχει ανέβη επίσης κατά h, ενώ ο Γ στο κάτω άκρο του σχηματίζει μια γωνία, όπως εμφανίζεται στο σχήμα, καταλήγοντας σε οριζόντιο μικρό άνοιγμα και στον οποίο το νερό έχει ανέβη επίσης σε ύψος h.

1)  Ποιο το ύψος του νερού μέσα στο δοχείο; (στο σχήμα τα τοιχώματά του είναι αδιαφανή και δεν βλέπουμε το νερό…)

2) Σε μια στιγμή ανοίγουμε την τάπα, οπότε το νερό αρχίζει να εκρέει στην ατμόσφαιρα. Αμέσως μετά την αποκατάσταση μόνιμης ροής:

i) Το νερό στον Α σωλήνα έχει ανέβη σε ύψος h₁, όπου:

α)  h₁ =0,    β)  h₁ < h ,      γ)  h₁ =h.

ii) Το νερό στον Β σωλήνα έχει ανέβη σε ύψος h₂, όπου:

α)  h₂ =0,    β)  h₂ < h ,      γ)  h₂ =h.

iii) Το νερό στον Γ σωλήνα έχει ανέβη σε ύψος h₃, όπου:

α)  h₃ =0,    β)  h₃ < h ,      γ)  h₃ =h.

Υπενθυμίζεται ότι το νερό μπορεί να φτάσει σε ύψος 10m, σε κλειστό σωλήνα, ο οποίος είναι κενός.

Απάντηση:

ή

 Το νερό σε τρεις κατακόρυφους σωλήνες

 Το νερό σε τρεις κατακόρυφους σωλήνες

Ο μαγνήτης πλησιάζει ένα κυκλικό πλαίσιο

  

 Ένας ραβδόμορφος μαγνήτης πέφτει κατακόρυφα, πλησιάζοντας ένα σταθερό οριζόντιο κυκλικό πλαίσιο, το οποίο αποτελείται από ν κυκλικούς αγωγούς, σχηματίζοντας κλειστό κύκλωμα. Τη στιγμή t₁ που δείχνει το διπλανό σχήμα, η δυναμική ενέργεια του μαγνήτη μειώνεται κατά 6J/s.

i)  Να εξηγήσετε γιατί το πλαίσιο διαρρέεται από ρεύμα και να βρείτε την φορά του για την στιγμή t₁ του σχήματος.

ii) Την στιγμή t₁ η κινητική ενέργεια του μαγνήτη αυξάνεται με ρυθμό:

α) 5J/s,      β)  6J/s,     γ) 7J/s.

Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας.

Η αντίσταση του αέρα θεωρείται αμελητέα.

Απάντηση:

ή

  Ο μαγνήτης πλησιάζει ένα κυκλικό πλαίσιο

  Ο μαγνήτης πλησιάζει ένα κυκλικό πλαίσιο