Φυσική Ομογενών 2023: Θέματα & Λύσεις

ΑΡΧΗ 1 ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1 ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΕΚΝΩΝ ΕΛΛΗΝΩΝ ΤΟΥ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ ΚΑΙ ΤΕΚΝΩΝ ΕΛΛΗΝΩΝ ΥΠΑΛΛΗΛΩΝ ΠΟΥ ΥΠΗΡΕΤΟΥΝ ΣΤΟ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ ΤΡΙΤΗ 12 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2023

ΑΡΧΗ 2 ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 2 ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ A4. Κατά μήκος δύο όμοιων χορδών 1 και 2, μεταδίδονται δύο εγκάρσια αρμονικά κύματα χωρίς απώλειες ενέργειας . Αν το κύμα στη χορδή 1 έχει διπλάσια συχνότητα και τριπλάσιο πλάτος από το κύμα στη χορδή 2, τότε : α ) η ταχύτητα διάδοσης των δύο κυμάτων στις δύο χορδές είναι ίδια . β ) το μήκος κύματος του κύματος στη χορδή 2 είναι ίδιο με το μήκος κύματος του κύματος στη χορδή 1. γ ) η μέγιστη ταχύτητα ταλάντωσης των σωματιδίων της χορδής 1 είναι ίδια με τη μέγιστη ταχύτητα των σωματιδίων της χορδής 2. δ ) η μέγιστη επιτάχυνση ταλάντωσης των σωματιδίων της χορδής 1 είναι ίδια με τη μέγιστη ταχύτητα των σωματιδίων της χορδής 2. Α 5. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν γράφοντας στο τετράδιό 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 ) Όσο μεγαλύτερος είναι ο μέσος χρόνος ζωής Δ t μιας διεγερμένης ατομικής στάθμης , τόσο μεγαλύτερη θα είναι και η αβεβαιότητα ΔΕ για την ενέργειά της . β ) Η τάση αποκοπής σε φωτοκύτταρο είναι ανεξάρτητη από την ένταση της ακτινοβολίας . γ ) Η απότομη επιβράδυνση των ηλεκτρονίων , όταν προσπίπτουν στην επιφάνεια ενός μετάλλου είναι η μοναδική αιτία εκπομπής ακτίνων Χ από την μεταλλική επιφάνεια . δ ) Παράλληλοι αγωγοί που διαρρέονται από ομόρροπα ρεύματα απωθούνται . ε ) Επειδή η ελκτική δύναμη που δέχεται η Γη από τον Ήλιο έχει φορέα που διέρχεται από το κέντρο μάζας της , η στροφορμή της Γης παραμένει σταθερή . ΘΕΜΑ Β Β 1. Ένα φωτόνιο προσπίπτει σε ελεύθερο ηλεκτρόνιο με μάζα m το οποίο θεωρείται αρχικά ακίνητο . Μετά την κρούση το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει αυξημένο μήκος κύματος σε σχέση με το προσπίπτον κατά 2h Δλ = mc , όπου h η σταθερά του Planck, m η μάζα του ηλεκτρονίου και c η ταχύτητα του φωτός . i. Το σκεδαζόμενο φωτόνιο θα κινείται σε κατεύθυνση που σχηματίζει γωνία 90 o με εκείνη του προσπίπτοντος . ii. Το σκεδαζόμενο φωτόνιο θα κινείται σε κατεύθυνση που σχηματίζει γωνία 0 o με εκείνη του προσπίπτοντος . iii. Το σκεδαζόμενο φωτόνιο θα κινείται σε αντίθετη κατεύθυνση από εκείνη του προσπίπτοντος . α ) Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση . β ) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας .

ΑΡΧΗ 3 ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 3 ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ Β 2. Ένα διαπασών ( δ 1 ) που λειτουργεί σαν σημειακή ηχητική πηγή , βρίσκεται ακίνητο μπροστά σε λείο κατακόρυφο τοίχο στο σημείο Α . Το διαπασών εκπέμπει ήχο συχνότητας f 1 = 425 Hz. Ανάμεσα στο διαπασών και στον τοίχο υπάρχει σημειακός ευαίσθητος δέκτης , ο οποίος μπορεί να μετακινείται ελεύθερα πάνω στο ευθύγραμμο τμήμα ΑΒ που συνδέει κάθετα το διαπασών με το σημείο Β του τοίχου . Ο δέκτης καταγράφει μέγιστη ένταση ήχου όταν διέρχεται από δυο διαδοχικές θέσεις του ευθύγραμμου τμήματος ΑΒ , που απέχουν μεταξύ τους 0,4 m. Αντικαθιστούμε το διαπασών ( δ 1 ) με άλλο ( δ 2 ) το οποίο εκπέμπει ήχο άγνωστης συχνότητας f 2 . Διαπιστώνουμε τώρα ότι όταν ο δέκτης διέρχεται από δύο διαδοχικές θέσεις του ευθύγραμμου τμήματος ΑΒ , που απέχουν μεταξύ τους 1 m, καταγράφει μηδενική ένταση ήχου . Η συχνότητα f 2 του ήχου που εκπέμπει το διαπασών ( δ 2 ) είναι : i. f 2 = 170Hz ii. f 2 = 212,5Hz iii. f 2 = 1062,5Hz α ) Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση . β ) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας . Β 3. Ηλεκτρόνιο μάζας m και φορτίου (-e) με κινητική ενέργεια Κ κατευθύνεται προς μεταλλική επιφάνεια που είναι τοποθετημένη κάθετα στη διεύθυνση κίνησης του ηλεκτρονίου . Μπροστά από την επιφάνεια υπάρχει ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β   , με τις δυναμικές του γραμμές να είναι παράλληλες στην μεταλλική επιφάνεια και κάθετες στο επίπεδο της σελίδας . Το εύρος του μαγνητικού πεδίου είναι D. Αν το ηλεκτρόνιο εισέρχεται στο μαγνητικό πεδίο σε σημείο Α κάθετα στις δυναμικές γραμμές του , όπως φαίνεται στο σχήμα , η ελάχιστη τιμή της έντασης Β του μαγνητικού πεδίου έτσι ώστε το ηλεκτρόνιο να μην προσκρούσει στην μεταλλική επιφάνεια είναι i. 2mK Β = e D ii. D m Β = e 2K iii. mK Β = e D α ) Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση . β ) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας .

ΑΡΧΗ 4 ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 4 ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ ΘΕΜΑ Γ Ηλεκτρική πηγή , ηλεκτρεγερτικής δύναμης Ε = 0,12 V και μηδενικής εσωτερικής αντίστασης (r = 0) συνδέεται μέσω διακόπτη ( δ ) με κύκλωμα που αποτελείται από πηνίο ( Π ) και αντιστάτη ( Α ), όπως στο διπλανό σχήμα . Το πηνίο ( Π ) έχει συντελεστή αυτεπαγωγής L = 0,2 Η και ωμική αντίσταση R 1 = 1,2 Ω . Ο αντιστάτης ( Α ) έχει ωμική αντίσταση R 2 = 0,6 Ω . Αρχικά ο διακόπτης ( δ ) είναι ανοικτός . Τη χρονική στιγμή t 0 = 0 κλείνουμε το διακόπτη . Γ 1. i. Να σχεδιάσετε την πολικότητα της ΗΕΔ από αυτεπαγωγή στο πηνίο ( μονάδα 1) και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας ( μονάδες 2). ii. Να υπολογίσετε το ρυθμό μεταβολής της έντασης του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο ( Π ) αμέσως μετά το κλείσιμο του διακόπτη ( μονάδες 4). Γ 2. Να υπολογίσετε τις τελικές τιμές των εντάσεων των ρευμάτων που διαρρέουν τον αντιστάτη ( Α ) ( μονάδες 3) και το πηνίο ( Π ) ( μονάδες 3). Κάποια χρονική στιγμή t 1 ανοίγουμε τον διακόπτη ( δ ). Γ 3. i. Να σχεδιάσετε την πολικότητα της ΗΕΔ από αυτεπαγωγή στο πηνίο ( μονάδα 1) και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας ( μονάδες 2). ii. Να υπολογίσετε το ρυθμό μεταβολής της έντασης του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο ( Π ) αμέσως μετά το άνοιγμα του διακόπτη ( μονάδες 4). Γ 4. Να υπολογίσετε το ποσό της συνολικής θερμότητας που θα παραχθεί στον αντιστάτη ( Α ) και το πηνίο ( Π ), από τη στιγμή που ανοίγει ο διακόπτης ( δ ) και μέχρι το ρεύμα στο κύκλωμα να μηδενιστεί . ΘΕΜΑ Δ Ομογενής κύλινδρος μάζας Μ και ακτίνας 5 R = m  βρίσκεται σε κεκλιμένο επίπεδο μεγάλου μήκους , γωνίας κλίσεως φ = 30 ο . Σε σημείο Α της επιφανείας του κυλίνδρου , το οποίο απέχει από την επιφάνεια του κεκλιμένου επιπέδου απόσταση 2R, έχει δεθεί το ένα άκρο αβαρούς και μη εκτατού νήματος . Το άλλο άκρο του νήματος έχει δεθεί σε σώμα Σ 1 μικρών διαστάσεων και μάζας m 1 = 1 kg. Το νήμα περνά από το αυλάκι τροχαλίας ακτίνας r, η οποία έχει στερεωθεί σε οροφή . Το τμήμα (1) του νήματος είναι παράλληλο προς την επιφάνεια του κεκλιμένου επιπέδου , ενώ το τμήμα (2) κατακόρυφο .

ΑΡΧΗ 5 ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 5 ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ Το σύστημα των σωμάτων αυτών ισορροπεί στο ίδιο κατακόρυφο επίπεδο . Ο άξονας του κυλίνδρου είναι κάθετος στο επίπεδο της σελίδας . Σώμα Σ 2 μικρών διαστάσεων και μάζας m 2 = 4 kg ισορροπεί δεμένο στο πάνω άκρο κατακόρυφου ιδανικού ελατηρίου . Το άλλο άκρο του ελατηρίου είναι στερεωμένο στο οριζόντιο δάπεδο . Ο άξονας του ελατηρίου βρίσκεται στην ίδια κατακόρυφη διεύθυνση με τη διεύθυνση του νήματος (2). Δ 1. Να υπολογίσετε τη μάζα Μ του κυλίνδρου . Τη χρονική στιγμή t 0 = 0, κόβουμε ταυτόχρονα τα νήματα (1) και (2). Αμέσως μετά την t 0 = 0, το σώμα Σ 1 πέφτει κατακόρυφα ενώ ο κύλινδρος κατέρχεται το κεκλιμένο επίπεδο με σταθερή επιτάχυνση , εκτελώντας κύλιση χωρίς ολίσθηση . Κατά τη διάρκεια της κύλισής του ο άξονάς του παραμένει συνεχώς κάθετος στο επίπεδο της σελίδας . Δ 2. Αν τη χρονική στιγμή t 1 το σημείο Α , ολοκληρώνει μία πλήρη περιστροφή και το κέντρο μάζας του κυλίνδρου έχει ταχύτητα μέτρου υ C M = 10 m/s, να υπολογίσετε το μέτρο της επιτάχυνσης του κέντρου μάζας του κυλίνδρου , κάνοντας χρήση των νόμων της κινηματικής κατά την κύλιση στερεών σωμάτων . Το σώμα Σ 1 πέφτοντας κατακόρυφα συγκρούεται κεντρικά και πλαστικά με το σώμα Σ 2 , έχοντας τη στιγμή της κρούσης ταχύτητα μέτρου υ 0 = 20 m/s. Δ 3. Να υπολογίσετε το μέτρο της ταχύτητας του συσσωματώματος αμέσως μετά την πλαστική κρούση ( μονάδες 4) και το ποσό της θερμικής ενέργειας που απελευθερώνεται στο περιβάλλον κατά την κρούση ( μονάδες 6). Να θεωρήσετε ότι :  η επιτάχυνση της βαρύτητας g = 10 m/s 2 .  οι κρούσεις είναι ακαριαίες και κατά την πραγματοποίησή τους δεν έχουμε απώλεια μάζας .  το σχήμα δεν είναι υπό κλίμακα .

ΑΡΧΗ 6 ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 6 ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ ( για τους εξεταζομένους ) 1. Οι τύποι και τα δεδομένα που είναι απαραίτητα για την επίλυση των θεμάτων και ΔΕΝ δίνονται στις εκφωνήσεις να αντληθούν από τον πίνακα δεδομένων και τύπων . 2. Στο εξώφυλλο του τετραδίου να γράψετε το εξεταζόμενο μάθημα . Στο εσώφυλλο πάνω - πάνω να συμπληρώσετε τα ατομικά στοιχεία μαθητή . Στην αρχή των απαντήσεών σας να γράψετε πάνω - πάνω την ημερομηνία και το εξεταζόμενο μάθημα . Να μην αντιγράψετε τα θέματα στο τετράδιο και να μη γράψετε πουθενά στις απαντήσεις σας το όνομά σας . 3. Να γράψετε το ονοματεπώνυμό σας στο πάνω μέρος των φωτοαντιγράφων αμέσως μόλις σας παραδοθούν . Τυχόν σημειώσεις σας πάνω στα θέματα δεν θα βαθμολογηθούν σε καμία περίπτωση . Κατά την αποχώρησή σας να παραδώσετε μαζί με το τετράδιο και τα φωτοαντίγραφα . 4. Να απαντήσετε στο τετράδιό σας σε όλα τα θέματα μόνο με μπλε ή μόνο με μαύρο στυλό με μελάνι που δεν σβήνει . Για τα σχήματα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και μολύβι . 5. Κάθε απάντηση επιστημονικά τεκμηριωμένη είναι αποδεκτή . 6. Διάρκεια εξέτασης : τρεις (3) ώρες μετά τη διανομή των φωτοαντιγράφων . 7. Χρόνος δυνατής αποχώρησης : 17:00. ΣΑΣ ΕΥΧΟΜΑΣΤΕ K ΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΤΕΛΟΣ ΜΗΝΥΜΑΤΟΣ

ΑΡΧΗ 7 ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 7 ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ

ΑΡΧΗ 8 ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 8 ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ