Πανελλαδικές 2023: Προτεινόμενα θέματα και απαντήσεις στη Φυσική

Παρακάτω μπορείτε να δείτε προτεινόμενα θέματα για το μάθημα της Φυσικής Προσανατολισμού Γ’ Λυκείου σε συνεργασία με το φροντιστήριο Ορόσημο.

ΘΕΜΑ Α

Στις ερωτήσεις Α1-Α4 να γράψετε τον αριθμό της ερώτησης και, δίπλα, το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή συμπλήρωση της ημιτελούς πρότασης.

Α1.             Ένα σώμα μάζας m₁ κινείται με ταχύτητα μέτρου υ και συγκρούεται πλαστικά με ακίνητο σώμα μάζας m₂.

Αν ο λόγος των μαζών είναι   = k, τότε η ταχύτητα του συσσωματώματος μετά την κρούση έχει μέτρο ίσο με:

                   

Μονάδες  5

Α2.  Σε μια χορδή μήκους d που έχει ακλόνητα άκρα, δημιουργούμε στάσιμο κύμα. Αν υ είναι η ταχύτητα διάδοσης των κυμάτων που δημιούργησαν το στάσιμο κύμα, τότε η συχνότητα ταλάντωσης της χορδής δεν μπορεί να είναι ίση με

                                     Μονάδες 5

A3.    Ένα υλικό σημείο εκτελεί φθίνουσα αρμονική ταλάντωση μειώνοντας το πλάτος του σύμφωνα με την εξίσωση , t=κΤ.  Σε χρόνο  το πλάτος της ταλάντωσης θα είναι ίσο με :

                                   Μονάδες 5

 

A4.   Δυο όμοια φορτισμένα σωματίδια εισέρχονται στο ίδιο ομογενές μαγνητικό πεδίο με ταχύτητες υ₁ και υ₂ με υ₁ = 4υ₂ και εκτελούν ομαλή κυκλική κίνηση. Ο λόγος των περιόδων των κυκλικών κινήσεων των δυο σωματιδίων είναι   :

α.    Τ₁/Τ₂ = 4           β.    Τ₁/Τ₂ = 1/4        γ.   Τ₂/Τ₁ = 1      δ. Τ₁/Τ₂ = 2

Μονάδες 5

Α5. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιο σας, δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση, τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή τη λέξη Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασμένη.

α)  Ένα αρχικά ακίνητο ελεύθερο στερεό στο οποίο ασκείται ζεύγος δυνάμεων θα εκτελέσει σύνθετη κίνηση.

β)  Στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ο αριθμός των εξερχόμενων ηλεκτρονίων μειώνεται όταν  μειωθεί το μήκος κύματος  της προσπίπτουσας ακτινοβολίας.

γ) Όταν η φορά του ρεύματος που διαρρέει ένα σωληνοειδές αντιστραφεί, η διεύθυνση της έντασης του μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό του σωληνοειδούς παραμένει ίδια.

δ)  Όταν ένα κύμα αλλάζει μέσο διάδοσης, η συχνότητά του μεταβάλλεται.

ε)  Το πλάτος της εξαναγκασμένης ταλάντωσης αρμονικού ταλαντωτή είναι ανάλογο προς τη συχνότητα της διεγείρουσας δύναμης.

Moνάδες 5

ΘΕΜΑ Β

Β1. Από το κάτω άκρο ενός ιδανικού ελατηρίου σταθεράς k  κρέμεται και ισορροπεί σώμα μάζας m. Εκτρέπουμε το σώμα κατακόρυφα προς τα κάτω κατά , όπου g η επιτάχυνση της βαρύτητας, και το αφήνουμε ελεύθερο ώστε να εκτελέσει απλή αρμονική ταλάντωση. Ο λόγος της ελάχιστης προς τη μέγιστη δυναμική ενέργεια του ελατηρίου είναι :

 

Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.                                                                           Mονάδες 2

Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.                                                                          Mονάδες 4

Β2. Ένας κυκλικός ρευματοφόρος αγωγός και ένας ευθύγραμμος ρευματοφόρος αγωγός μεγάλου μήκους, διαρρέονται από ρεύματα εντάσεων Ι_κ και Ι_ε αντίστοιχα, βρίσκονται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο και εφάπτονται.

Tα διανύσματα των εντάσεων των μαγνητικών πεδίων που δημιουργούνται στο κέντρο του κυκλικού ρευματοφόρου αγωγού είναι ομόρροπα, έχοντας συνισταμένη Β_ΟΛ.

Αντιστρέφοντας τη φορά του ρεύματος που διαρρέει τον ευθύγραμμο αγωγό, η ένταση του συνολικού μαγνητικού πεδίου στο κέντρο του κυκλικού ρευματοφόρου αγωγού γίνεται .  Οι εντάσεις Ι_ε και Ι_κ των ρευμάτων που διαρρέουν τους δύο αγωγούς συνδέονται με τη σχέση :

Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.                                                                         Mονάδες  2

Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.                                                                        Mονάδες  5

 

Β3.  Ο κύλινδρος του  σχήματος είναι τυλιγμένος με ένα πολύ λεπτό αβαρές νήμα και ισορροπεί οριακά πάνω σε πλάγιο επίπεδο.

Αν W το βάρος του κυλίνδρου και Τν η τάση του νήματος, τότε

       α.   W<2T_ν

       β.   W =2T_ν

       γ.   W >2T_ν

Δίνονται οι γωνίες φ= 30^ο, θ= 45^ο

Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.                                                                       Mονάδες  2

Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.                                                                        Mονάδες  4

B4. Σε μια διάταξη φωτοηλεκτρικού φαινομένου η προσπίπτουσα ακτινοβολία έχει συχνότητα ίση με τη συχνότητα κατωφλίου, f₀. Με e συμβολίζεται η απόλυτη τιμή του φορτίου του ηλεκτρονίου Αν θέλουμε τα ηλεκτρόνια να φτάνουν στην άνοδο με μέγιστη κινητική ενέργεια ίση με το έργο εξαγωγής φ, θα πρέπει η πολικότητα της πηγής να είναι τέτοια ώστε να επιταχύνει τα ηλεκτρόνια και η τάση V, μεταξύ ανόδου – καθόδου, να έχει τιμή ίση με

Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.                                                                        Mονάδες 2

Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.                                                                       Mονάδες 4

ΘΕΜΑ Γ

Δύο σύγχρονες πηγές αρμονικών κυμάτων Π₁ και Π₂ βρίσκονται στην επιφάνεια ενός υγρού στα σημεία Κ και Λ τα οποία απέχουν μεταξύ τους απόσταση ΚΛ= 1,7m. Tα παραγόμενα κύματα διαδίδονται με σταθερό πλάτος έχοντας μήκος κύματος λ= 0,2m.

Ένα σημείο Σ της επιφάνειας του υγρού βρίσκεται στη μεσοκάθετο του ευθύγραμμου τμήματος ΚΛ και αρχίζει να ταλαντώνεται τη στιγμή που θεωρούμε ως t_o=0, με εξίσωση ταλάντωσης y_Σ= 0,4ημ(8πt)   (SI)

Γ1. Να υπολογίσετε την ταχύτητα διάδοσης των κυμάτων.                                          Μονάδες 4

Γ2. Πόσο είναι το πλάτος ταλάντωσης των πηγών Π₁ και Π₂ ;                                     Μονάδες 4

Γ3. Να υπολογίσετε πόσο απέχει από την πηγή Π₁ το πλησιέστερο προς αυτή σημείο ενίσχυσης επι του ευθύγραμμου τμήματος ΚΛ.                                                            Μονάδες 6

Γ4. Δείξτε ότι στα σημεία της ευθείας που διέρχεται από τις πηγές Π₁ και Π₂, τα οποία δεν ανήκουν στο ευθύγραμμο τμήμα ΚΛ, συμβαίνει ακυρωτική συμβολή.                       Μονάδες 5

Διπλασιάζουμε την περίοδο ταλάντωσης των δύο πηγών.

Γ5. Πόσες υπερβολές ενισχυτικής συμβολής θα τέμνουν το ευθύγραμμο τμήμα ΚΛ ;

Μονάδες 6

ΘΕΜΑ Δ

Μια τροχαλία  αποτελείται από δύο κολλημένους ομοαξονικούς κυλίνδρους με ακτίνες R και 2R, όπου 𝑅=0.15 m, όπως φαίνεται στο σχήμα. O άξονας της τροχαλίας είναι οριζόντιος.

 

 Στην τροχαλία έχουν συνδεθεί μέσω των νημάτων (1) και (2) δύο σώματα μάζας m₁ και m₂. Τα νήματα είναι λεπτά, αβαρή, μη εκτατά και έχουν τυλιχτεί αρκετές φορές γύρω από τους κυλίνδρους. Το σώμα μάζας m₁ βρίσκεται πάνω σε λείο πλάγιο επίπεδο με φ=30^ο και συνδέεται στο πάνω άκρο ιδανικού ελατηρίου σταθεράς k = 100Ν/m. Το κάτω άκρο του ελατηρίου είναι ακλόνητο και το όλο σύστημα (τροχαλία –   m₁ – m₂ ) ισορροπεί  με το ελατήριο να έχει το φυσικό του μήκος.

Τη χρονική στιγμή μηδέν (𝑡₀=0 𝑠) το νήμα (1) που συνδέει το σώμα m₁ με την τροχαλία κόβεται, οπότε το σώμα αυτό αρχίζει να εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση με σταθερά επαναφοράς D=k και εξίσωση απομάκρυνσης x(t)= Αημ(10t +  )    (SI)

Δ1.  Να υπολογίσετε τη μάζα m₂.                                                                                Μονάδες 7

 Δ2.  Να δείξετε ότι το πλάτος των απλών αρμονικών ταλαντώσεων που εκτελεί το m₁ είναι Α= 0,05m.

                  Μονάδες 5

Μετά τη χρονική στιγμή  𝑡₀ η τροχαλία περιστρέφεται και το σώμα μάζας m₂ εκτελεί κατακόρυφη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση. Τη στιγμή t₁, που το m₁ βρίσκεται για δεύτερη φορά μετά την έναρξη της ταλάντωσης στο θετικό άκρο της ταλάντωσής του, το m₂ έχει πέσει κατά h= 4.8 m.

Δ3. Να υπολογίσετε το μέτρο της τάσης του νήματος (2) κατά την πτώση του m₂.

Μονάδες 7

Δ4. Να υπολογίσετε τη γωνιακή ταχύτητα της τροχαλίας τη στιγμή  t₁, και το πλήθος περιστροφών που έχει εκτελέσει η τροχαλία μέχρι αυτή τη στιγμή .                         Μονάδες 6

Δίνεται η επιτάχυνση της βαρύτητας: 𝑔=10𝑚/𝑠²  και ότι π²  @ 10

Να θεωρήσετε ότι η αντίσταση του αέρα είναι αμελητέα.

Διαβάστε παρακάτω τις απαντήσεις