Για να εκτυπώσετε το Θέμα πατήστε "Εκτύπωση"!
| Τύπος Σχολείου: | Γενικό Λύκειο | Πηγή: Ι.Ε.Π. | Αναγνώσθηκε: 23805 φορές Επικοινωνία | |
|---|---|---|---|---|
| Μάθημα: | Φυσική Προσανατολισμού | Τάξη: | Β' Λυκείου | |
| Κωδικός Θέματος: | 22166 | Θέμα: | 4 | |
| Τελευταία Ενημέρωση: | 30-Μαρ-2023 | Ύλη: | 2.2 Το φαινόμενο της κρούσης 2.7 Εφαρμογές της διατήρησης της ορμής 5.7 Σχέση έντασης-διαφοράς δυναμικού στο ομογενές ηλεκτροστατικό πεδίο 5.8 Κινήσεις φορτισμένων σωματιδίων σε ομογενές ηλεκτροστατικό πεδίο | |
| Το θέμα προέρχεται και αντλήθηκε από την πλατφόρμα της Τράπεζας Θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας που αναπτύχθηκε (MIS5070818-Tράπεζα θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας για τη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση, Γενικό Λύκειο-ΕΠΑΛ) και είναι διαδικτυακά στο δικτυακό τόπο του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής (Ι.Ε.Π.) στη διεύθυνση (http://iep.edu.gr/el/trapeza-thematon-arxiki-selida) | ||||
| Τύπος Σχολείου: | Γενικό Λύκειο | ||
|---|---|---|---|
| Τάξη: | Β' Λυκείου | ||
| Μάθημα: | Φυσική Προσανατολισμού | ||
| Θέμα: | 4 | ||
| Κωδικός Θέματος: | 22166 | ||
| Ύλη: | 2.2 Το φαινόμενο της κρούσης 2.7 Εφαρμογές της διατήρησης της ορμής 5.7 Σχέση έντασης-διαφοράς δυναμικού στο ομογενές ηλεκτροστατικό πεδίο 5.8 Κινήσεις φορτισμένων σωματιδίων σε ομογενές ηλεκτροστατικό πεδίο | ||
| Τελευταία Ενημέρωση: 30-Μαρ-2023 | |||
| Το θέμα προέρχεται και αντλήθηκε από την πλατφόρμα της Τράπεζας Θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας που αναπτύχθηκε (MIS5070818-Tράπεζα θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας για τη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση, Γενικό Λύκειο-ΕΠΑΛ) και είναι διαδικτυακά στο δικτυακό τόπο του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής (Ι.Ε.Π.) στη διεύθυνση (http://iep.edu.gr/el/trapeza-thematon-arxiki-selida) | |||
ΘΕΜΑ 4
Δύο φορτισμένες επίπεδες πλάκες (οπλισμοί) με αντίθετα φορτία δημιουργούν ομογενές ηλεκτρικό πεδίο, του οποίου οι δυναμικές γραμμές είναι οριζόντιες με φορά προς τα δεξιά. Η διαφορά δυναμικού μεταξύ των πλακών είναι \(V=2400\ V\) και η μεταξύ τους απόσταση \(L=1,2\ m\). Σε σημείο \(Α\), που απέχει \(x=20\ cm\) από την θετικά φορτισμένη πλάκα αφήνεταισώμα με φορτίο \(q=+2\ C\) και μάζα \(m=20\ g\). Αντιστάσεις και βαρυτικές δυνάμεις αμελούνται.
4.1. Να υπολογίσετε την ένταση του πεδίου και να μελετήσετε το είδος της κίνησης που θα εκτελέσει το φορτίο.
Μονάδες 5
4.2. Να υπολογίσετε την ταχύτητα του φορτίου σε ένα σημείο \(Γ\), όταν θα έχει διανύσει απόσταση \((ΑΓ)=0,625\ m\) μέσα στο πεδίο.
Μονάδες 7
4.3. Στο σημείο εκείνο τοποθετείται αφόρτιστο σώμα μάζας \(M=480\ g\), το οποίο συγκρούεται πλαστικά με το κινούμενο φορτίο. Να υπολογίσετε την ταχύτητα του συσσωματώματος.
Μονάδες 6
4.4. Να υπολογίσετε την ταχύτητα με την οποία φθάνει το συσσωμάτωμα στην απέναντι πλάκα.
Μονάδες 7
ΘΕΜΑ 4
4.1. Η ένταση του ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου είναι:
$$Ԑ=\dfrac{V}{L}$$ $$=\dfrac{2400\ V}{1,2\ m}$$ $$=2000\ \dfrac{V}{m}$$
Όσον αφορά το είδος της κίνησης, επειδή η μόνη δύναμη στο φορτίο είναι η σταθερή δύναμη από το ομογενές ηλεκτρικό πεδίο: \(F=Ԑ\cdot q\), θα είναι σταθερή και η επιτάχυνση και άρα η κίνηση θα είναι ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη προς τον αρνητικό οπλισμό.
Μονάδες 5
4.2. Εφαρμόζουμε το θεώρημα μεταβολής της κινητικής ενέργειας από το σημείο \(Α\) στο \(Γ\):
$$ΔΚ=ΣW $$ $$\Leftrightarrow K_{Γ}-Κ_{Α}=W_{F} $$ $$\Leftrightarrow \dfrac{1}{2}\cdot m\cdot u_{Γ}^{2}-0=F\cdot (ΑΓ)=Ԑ\cdot q\cdot (ΑΓ) $$ $$\Leftrightarrow u_{Γ}^{2}=\dfrac{2\cdot Ԑ\cdot q\cdot (ΑΓ)}{m} $$ $$\Leftrightarrow u_{Γ}=\sqrt{\dfrac{2\cdot 2000\ \dfrac{V}{m}\cdot 2\ C\cdot 0,625\ m}{0,02\ kg}}=500\ m/s$$
Μονάδες 7
4.3. Για την κρούση που ακολουθεί, με το σώμα μάζας \(Μ\), ισχύει η Α.Δ.Ο. :
$$\vec{P}_{\text{πριν}}=\vec{P}_{\text{μετα}}$$ $$\Leftrightarrow m\cdot u=(m+M)\cdot V_{\text{συσ}} $$ $$\Leftrightarrow V_{\text{συσ}}=\dfrac{m\cdot u}{m+M}$$ $$=\dfrac{0,02\ Kg\cdot 500\ \dfrac{m}{s}}{0,5\ Kg} $$ $$\Leftrightarrow V_{\text{συσ}}=20\ m/s$$
Μονάδες 6
4.4. Εφαρμόζουμε και πάλι το θεώρημα μεταβολής της κινητικής ενέργειας για το συσσωμάτωμα από το σημείο \(Γ\), μετά την κρούση, μέχρι το σημείο \(Δ\) στον αρνητικό οπλισμό:
$$ΔΚ=ΣW $$ $$\Leftrightarrow K_{Δ}-Κ_{Γ}=W_{F} $$ $$\Leftrightarrow \dfrac{1}{2}\cdot (m+M)\cdot u_{Δ}^{2}-\dfrac{1}{2}\cdot (m+M)\cdot V_{συσ}^{2}=F\cdot [L-x-(ΑΓ)] $$ $$\Leftrightarrow u_{Δ}^{2}-V_{συσ}^{2}=\dfrac{2\cdot Ԑ\cdot q}{m+M}\cdot [L-x-(ΑΓ)] $$ $$\Leftrightarrow u_{Δ}^{2}=V_{συσ}^{2}+\dfrac{2\cdot Ԑ\cdot q}{m+M}\cdot [L-x-(ΑΓ)] $$ $$\Leftrightarrow u_{Δ}=\sqrt{V_{συσ}^{2}+\dfrac{2\cdot Ԑ\cdot q}{m+M}\cdot [L-x-(ΑΓ)]}$$ $$=\sqrt{20^{2}\ \dfrac{m^{2}}{s^{2}}+\dfrac{2\cdot 2000\ \dfrac{V}{m}\cdot 2\ C\cdot 0,375\ m}{0,5\ kg}} $$ $$\Leftrightarrow u_{Δ}=\sqrt{400\ \dfrac{m^{2}}{s^{2}}+6000\ \dfrac{m^{2}}{s^{2}}}$$ $$=\sqrt{6400\ \dfrac{m^{2}}{s^{2}}} $$ $$\Leftrightarrow u_{Δ}=80\ m/s$$
Μονάδες 7