ERDEMLİ ANADOLU LİSESİ 3. MERSİN FİZİK OLİMPİYATI 30 NİSAN 2016,

Transkript

1 ERDEMLİ ANADOLU LİSESİ 3. MERSİN FİZİK OLİMPİYATI 30 NİSAN 2016, SINAVIN YAPILDIĞI İL:.... ADI: SOYADI:.... OKULU: HABERLEŞME ADRESİ VE TELEFONU:... İMZA... SINAVLA İLGİLİ UYARILAR: Bu sınavda toplam 20 soru olup her sorunun sadece bir doğru yanıtı vardır. Doğru yanıtı, soru kitapçığı üzerinde bir çember içine alarak, işaretleyiniz. Her soru eşit değerdedir 4 yanlış cevap 1 doğru cevabı götürecektir.. Herhangi bir yardımcı materyal, hesap makinesi ya da müsvedde kâğıt kullanılması yasaktır. Soru kitapçığındaki boşlukları müsvedde için kullanabilirsiniz. Sınav başladıktan sonraki yarım saat içinde sınav salonundan ayrılmak yasaktır. Sınav salonundan ayrılmadan önce soru kitapçığınızı eksiksiz olarak görevlilere teslim etmeyi unutmayınız, aksi halde sınavınız geçersiz sayılacaktır. Erdemli Anadolu Lisesi 3. Fizik Olimpiyatı 2016 Sınavında sorulan soruların üçüncü kişiler tarafından kullanılması sonucunda doğacak olan hukuki sorunlardan Erdemli Anadolu Lisesi ve Olimpiyat Komisyonu sorumlu tutulamaz. Olimpiyat Komisyonu, bu tip durumlarda sorular ile ilgili görüş bildirmek zorunda değildir. BAŞARILAR DİLERİZ

2

3 1. Hidrojen Atomunda Elektrona Etki Eden Kuvvetler Hidrojen atomunda çekirdek tarafından elektrona uygulanan elektrostatik kuvvetin, yine çekirdeğin elektrona uyguladığı kütle çekim kuvvetine oranı aşağıdakilerden hangisine, yaklaşık olarak karşılık gelir? G ; Evrensel çekim sabiti, değeri 6, Nm 2 kg 2 ε o ; Boşluğun dielektrik katsayısı, değeri 8, F m c ; Işık hızı, değeri m s q e ; Elektronun yükü, değeri 1, C ; Protonun yükü, değeri 1, C q p m e ; Elektronun kütlesi, değeri 9, kg m p ; Protonun kütlesi, değeri 1, kg π ; çemberin çevresinin çapına oranı, değeri 3,14 A) G c B) ε o C) c D) 6 5 E) 2 q p

4 2. Makaralı Kaldıraç 2L L yatay 6kg X Y 2kg Z Şekildeki sistemde kullanılan iplerin ağırlığı önemsenmemektedir. Makaranın ve çubuğun kütlesi 2kg dır. X ve Y cisimleri serbest bırakıldığında hareketleri süresince çubuğun yatay konumunun değişmediği görülüyor. Buna göre Z cisminin kütlesi kaç kilogramdır? (Makaranın eylemsizlik momentini önemsemeyiniz.) A) 11 B) 13 C) 17 D) 21 E) 23

5 3. Sıvıların Kaldırma Kuvveti Yan yüzeyi ile tabanı arasındaki açı 45 o olan düzgün kesik koni şeklindeki katı cisim yoğunluğu bilinmeyen bir sıvı içine bırakıldığında yüksekliğinin 2 3 si sıvı içinde kalacak şekilde dengeleniyor. Kaba, yoğunluğu kaptaki sıvının yoğunluğundan daha küçük ve 1 g cm 3 olan başka bir sıvı konulduğunda yüksekliğinin 1 3 i bir sıvıda 2 3 si diğer sıvıda olacak şekilde dengeleniyor. Buna göre cismin yapıldığı maddenin yoğunluğuna en yakın değer, g/cm 3 cinsinden, aşağıdakilerden hangisidir. (Cismin alt tabanının çapı 30cm, yüksekliği 12cm dir.) A) 1,2 B) 1,3 C) 1,4 D) 1,5 E) 1,6

6 4. Basınç ve Denge 5h yükseklikteki iki silindir ile şekildeki kap elde edilmiştir. Kabın alt kısmının yarıçapı 2r, üst kısmının yarıçapı ise r dir. Ağırlığı, uygulanan kuvvetin 1 i olan piston üzerinde 2h yüksekliğinde 5 d yoğunluklu sıvı bulunmaktadır. Kabın üst kısmında bulunan musluk kapatıldıktan sonra piston h kadar yükseltilmek isteniyor. Son durumda pistona uygulanan kuvvet, başlangıçta uygulanan kuvvetin kaç katı olur? (Açık hava basıncını P o = 5hdg alınız.) A) 17 2 D) 51 5 B) 49 4 E) 21 5 C) 21 4

7 5. Termal Genleşme Dik silindir biçimindeki bir kabın %85 i sıvı ile doludur. Kabın yapıldığı maddenin boyca genleşme katsayısı λ, sıvının hacimce genleşme katsayısı ise α = 50λ dır. Kaba bir miktar ısı verilip kabın ve sıvının sıcaklıkları ΔT kadar artırıldığında kabın %90 ı sıvı ile dolu oluyor. Buna göre sıcaklık artışı ΔT, aşağıdakilerden hangisine eşittir? (λ 1) A) 1 16 B) 1 18 C) D) E) 1 796

8 6. İdeal Gazın İç Enerjisi 3m m tabla piston Şekildeki düzenekte tüm yaylar özdeştir. m kütleli, sürtünmesiz, hareketli ve sızdırmaz piston n mol, tek atomlu ideal bir gazı hapsetmiştir. 3m kütleli cisim; üçlü yaya bağlı ve ağırlığı önemsiz olan tablaya yapışma olmaksızın temas etmektedir. Piston ve cisim aynı maddeden yapılmış olup ısınma ısıları c dir. Cismin ok yönünde itildiğini ve üçlü yayın x kadar sıkıştırılıp serbest bırakıldığını, yaydan ayrılan cismin pistona elastik olmayan çarpışma yapıp yapıştığını ve pistona bağlı yayın en fazla x kadar sıkıştığını düşünelim. Bu olayda; elastik olmayan çarpışma sonucu açığa çıkan ısı enerjisinin tamamının cisim ve piston tarafından soğurulduğunu ve bunun sonucunda cismin sıcaklığının T 1 kadar; piston maksimum sıkıştığında gazın sıcaklığının da T 2 T1 kadar arttığını varsayalım. Buna göre oranı kaçtır? T 2 (Sistemde tüm sürtünmeler ihmal edilmiştir. Tek atomlu bir ideal gazın iç enerjisindeki değişim 3 2 nrt dir.) A) 20 9 nr mc B) 9 nr 40 mc C) 3 nr 10 mc D) 9 nr 20 mc E) 40 9 nr mc

9 7. Karınca ve Yerdeğiştirme Boyutları 20cm, 20cm ve 40cm olan tuğlalardan örülen şekildeki duvar köşesinin X noktasından Y noktasına ve oradan da Z noktasına sabit hızla yürüyen bir karınca düşünün. Karıncanın net yer değiştirmesinin büyüklüğü kaç cm dir? A) 60 2 B) 20 3 C) 20( ) D) 80 E) 60 X Y Z

10 8. Vahşi Doğa Doğa kanunlarının tersine çevrildiğini ve bir ceylanın bir çitayı doğrusal bir yolda kovaladığını düşünün. Ceylan ile çita arasındaki mesafe, zamanın bir fonksiyonu olarak 12 8t t 2 denklemi ile değişmektedir. Kaçıncı saniyede çıta ceylana göre durgundur? Kaçıncı saniyede ceylan çitayı yakalar? Ceylan çitayı yakalamadan hemen önce ceylanın çitaya göre sürati kaç m/s dir? A) 6. saniyede çita ceylana göre durgundur. Yaklaşık 12. saniyede ceylan çitayı yakalar. Ceylan çitayı yakalamadan hemen önce ceylanın çitaya göre sürati yaklaşık 16 m/s dir. B) 6. saniyede çita ceylana göre durgundur. Yaklaşık 10. saniyede ceylan çitayı yakalar. Ceylan çitayı yakalamadan hemen önce ceylanın çitaya göre sürati yaklaşık 12 m/s dir. C) 4. saniyede çita ceylana göre durgundur. Yaklaşık 9. saniyede ceylan çitayı yakalar. Ceylan çitayı yakalamadan hemen önce ceylanın çitaya göre sürati yaklaşık 10 m/s dir. D) 4. saniyede çita ceylana göre durgundur. 6. saniyede ceylan çitayı yakalar. Ceylan çitayı yakalamadan hemen önce ceylanın çitaya göre sürati yaklaşık 4 m/s dir. E) Ceylanın çitayı yakalaması mümkün değildir.

11 9. Serbest Düşme ve İtme Bir cismin momentumundaki değişime neden olan etken cisme uygulanan itmedir. Buna göre, yatay düzlemde sabit hızla hareket eden bir platformun üzerine serbest bırakılan cismin platforma tam esnek çarptıktan hemen sonraki hızının büyüklüğü ne olur? (Cisim ile platform arasındaki sürtünme katsayısı ; Cismin platformun üst yüzeyinden serbest bırakıldığı yükseklik H; sistemin bulunduğu yerde yerçekimi ivmesi g dir). A) gh(1 2 ) B) 2 gh (1 4 ) C) gh(1 6 ) D) 2 gh (1 8 ) E) Verilenlerle cismin çarpma sonrası hızı bulunamaz.

12 10. Serbest Düşme ve Çembersel Hareket R yarıçaplı silindirik bir kabuk, ekseni etrafında sabit açısal hızla dönmektedir. Silindir, tam R şekilde gösterilen konumda iken silindirin üst noktasından H kadar yükseklikten bir cisim 4 serbest bırakılıyor. Cisim, A noktası ilk kez üst noktadan geçerken A noktasında bulunan delikten silindir içine giriyor. Cisim, B noktası ilk kez alt noktadan geçerken silindire çarpıyor. Buna göre, A noktasının düşeyle yaptığı açının, B noktasının düşeyle yaptığı açıya oranı oranı aşağıdakilerden hangisine eşittir. (Tüm sürtünmeler ihmal edilmiştir.) A) 3 2 B) 5 2 C) 5 3 H D) 3 E) 4 A R B

13 11. Yuvarlanan Lastik Teker 3 4 Yarıçapı r olan bir lastik teker şekilde belirtilen yolu kaymadan yuvarlanarak alıyor. Teker yolun sonuna kadar kaç devir yapar? (Yolun ilk kısmının eğrilik yarıçapı R; ikinci kısmının ise eğrilik yarıçapı 2 R dir.) 3 A) 1 6R 1 24 r B) 1 24 R r 1 C) 1 24 R r 1 D) 4 R r E) 4R r

14 12. Eğik Atış ve Basit Sarkaç v M m 60 o m kütleli cisim yatayla 60 o lik açı yapacak şekilde v hızıyla atılıyor. Cisim, hızının minimum olduğu anda, 1 metre uzunluğundaki ağırlıksız ipe bağlı M = 3m kütleli cisme merkezi çarpıp yapışıyor. Çarpışmadan sonra ortak kütle, ip düşeyle 30 o yapacak şekilde yükseliyor. m kütleli cismin atılma hızı kaç m/s dir? 2 o o 3 o o 1 ( g 10 m / s ; sin 60 cos 30 ; sin30 cos 60 ) A) 1 2 B) C) D) E)

15 13. Eğik Düzlem Şekildeki eğik düzlem sisteminde m kütleli X cismi ve 3m kütleli Y cismi yay hiç gerilmeyecek şekilde tutuluyor. Sistem serbest bırakıldığında yay sabit k olan yayın maksimum uzaması aşağıdakilerden hangisine eşit olur? (Tüm sürtünmeler ihmal edilmiştir.) X Y 30 o A) 2 mg 3k B) ( 3 1) mg 2k C) 2mg k D) 2 mg k E) mg k

16 14. Paralel Levhalar Q d Q Yükleri sırasıyla Q ve Q olan yeterince geniş özdeş levhalar, şekildeki gibi aralarında d mesafesi olacak şekilde tutuluyorlar. Bu durumdayken I. levhadan bir elektron; II. levhadan bir proton serbest bırakılıyor. Buna göre, d mesafesi artırıldığında aşağıdaki ifadelerden hangisi doğru olur? A) Levhalar arasındaki elektrik alanın büyüklüğü azalır. B) Levhalarda depolanan enerji azalır. C) I. levhadan serbest bırakılan elektronun ivmesi azalır. D) II. levhadan serbest bırakılan protonun karşı levhaya çarpma hızı değişmez. E) Hiç biri.

17 15. Elektrik Devresi 2V 8V 16V V Şekildeki elektrik devresinin kurulumunda kullanılan dirençler özdeş, üreteçlerin iç direnci önemsizdir. İç direnci yeterince büyük olan voltmetre kaç voltu gösterir? A) 11 B) 13 C) 15 D) 16 E) 17

18 16. Mıknatıs ve Sarkaç Kütlesi önemsiz bir ipin ucuna bağlı çelik bilye şekildeki özdeş mıknatıslar arasında dengelenmiştir. Buna göre çelik bilyenin ağırlığının ipteki gerilme kuvvetine oranı aşağıdaki sayılardan hangisine en yakındır? d S N A) 0,4 B) 0,5 C) 0,6 D) 0,7 E) 0,8 d d 2 d 2 N S

19 17. Manyetik Kuvvet Elektriksel olarak tamamen yalıtkan olan yatay ve düşey düzlemlere sabitlenmiş iki iletken ve birbirine paralel raylar üzerinde, raylardan çıkması mümkün olmayan iletken bir çubuk ancak dengede kalmaktadır. Ortamda z yönünde büyüklüğü 0,4 Tesla olan düzgün bir manyetik alan bulunmaktadır. Üretecin kutupları ters çevrilip, çubuk serbest bırakıldığında 5 g ivmesiyle hızlanmaya başlıyor. Buna göre çubuğun kütlesi kaç kg dır? (Çubuğun uzunluğu 50cm, direnci 3Ω; üretecin elektromotor kuvveti 20Volt, iç direnci 1Ω dur. Hareket süresince akım sabit kalmaktadır. sin30 o = 0,5; g = 10m/s 2 ) B y z x 30 o A) 1,2 B) 1 C) 0,8 D) 0,5 E) 0,1

20 18. Merceklerde Aydınlanma Bir mercek, asal ekseni üzerinde ve optik merkezinden 40 cm uzaklıkta bulunan 10cm boyundaki cismin görüntüsünü düz ve cismin boyunun 3 katı büyüklüğünde oluşturuyor. Bu merceğin asal ekseninin üzerinde olacak şekilde, 80 cm önüne ışık şiddeti 120cd olan noktasal ışık kaynağı konuluyor. Merceğin diğer tarafında, asal eksen üzerinde ve mercekten 3m uzaklıktaki bir noktada aydınlanma şiddeti kaç lx olur? A) B) C) D) 3000 E) 3300

21 19. Kırılma ve Sınır Açısı Magenta renkli ışık saf kırmızı ışık ile saf mavi ışığın karışımıdır. Şekildeki havuzun tabanında magenta ışık yayan noktasal bir kaynak vardır. Sıvı yüzeyinde meydana gelen halka şeklindeki kırmızı bölgenin alanının dairesel magenta bölgenin alanına oranı aşağıdakilerden hangisine eşittir? hava sıvı ışık kaynağı (Kırmızı ışığın sıvı içindeki hızı u, mavi ışığın sıvı içindeki hızı v dir. Kırmızı ışığın tam yansımaya başladığı noktaya geliş süresi, mavi ışığın tam yansımaya başladığı noktaya geliş süresine eşittir. Havanın ışığı kırma indisi yaklaşık 1 dir.) 4 A) u 1 v B) 4 u 1 v 2 u C) 1 v 2 2 u D) 1 v 2 E) 1 u v 4

22 20. Çift Oluşumu Bir çift oluşumu olayında yüksek enerjili foton büyük kütleli bir atom çekirdeği ile etkileştiğinde elektron ve karşıt elektron (pozitron) oluşmaktadır. Pozitron ve elektronun bazı özellikleri tablodaki gibidir. Tanecik Kütlesi (kg) Yük (C) Pozitron , Elektron , Sis odasında gerçekleşen bir çift olayında oluşan pozitron ve elektron çifti 0,2 Tesla 2 büyüklüğünde düzgün bir manyetik alanda 2,5.10 m yarıçaplı çembersel bir yörünge izliyor. Buna göre bu çifti oluşturan fotonun enerjisi kaç MeV tur? (Özel görelilik teorisine göre elektronun ve pozitronun durgun kütle enerjisi 0,51MeV toplam enerjisi E 2 = P 2 c 2 + m o 2 c 4, 1MeV = 1, J) A) 4,02 B) 5 C) 3,2 D) 1,6 E) 2,01

23 CEVAP ANAHTARI 1. D 2. C 3. A 4. D 5. E 6. B 7. E 8. C 9. B 10. D 11. A 12. A 13. C 14. E 15. B 16. E 17. B 18. D 19. A 20. C

24

25