FISICA PROF.SSA CAMAGNA CLASSI 4C COMPITI PER LE VACANZE ESTIVE

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1 FISICA PROF.SSA CAMAGNA CLASSI 4C COMPITI PER LE VACANZE ESTIVE Voto >7 : compiti giallo e viola Voto: 6 e 7: giallo e verde Debito o asterisco: giallo, verde e azzurro Parte 1: ELETTROSTATICA Guardare il video: circuitazione del campo elettrico Esercizi consolidamento ( voto <=7) 1. Un elettrone inizialmente fermo si trova sul piano negativo di un condensatore a piani paralleli e accelera verso il piano positivo. I piani sono distanti 1,2 cm e il campo elettrico interno al condensatore ha intensità 1, V m. Quanto vale l energia cinetica dell elettrone quando raggiunge l armatura positiva? Quanto vale il lavoro fatto dal campo elettrico? Il lavoro è positivo o negativo? [ 2, J; 2, J, positivo] 2. La figura mostra il potenziale elettrico in 5 punti di una regione di spazio in cui vi è un campo elettrico. Ciascuno dei punti esterni dista 6, m dall origine. A partire dai dati mostrati determina l intensità la direzione e il verso del campo elettrico, sapendo che è un campo elettrico uniforme. [E = (1, V m )u x] 3. Una piccola sfera (m = 0,012kg)ha una carica di 18μC. Determina direzione, verso e intensità di un campo elettrico necessario a mantenere la sfera sospesa [E = (6, N C )u y] 4. Una piccola sfera di massa m = 0,003kg e carica 34μC è tenuta ferma in un punto P campo elettrico. Quando è lasciata libera di muoversi si muove con un accelerazione di 2, m/s 2 nel verso positivo dell asse delle x. Calcola la direzione, il verso e il modulo del campo elettrico nel punto P. [E = (2, N C )u x]

2 5. Considera due cariche puntiformi poste lungo l asse x di un sistema di riferimento fissato. La carica q 1 = 8,5μC si trova nella posizione x = 3,0cm; la carica q 2 = 21μC si trova nella posizione x = 9,0cm; la caricaq 3 = 19μC, infine, si trova nella posizione x = 0,40m. Determinare direzione, verso ed intensità del campo elettrico in un punto posto nella posizione - x = 0. - x = 6,0cm [E = (6, N C ) u x; (2, N C ) u x] 6. Un campo elettrico ha un valore costante pari a 2, V ed è diretto nel verso positivo dell asse x. Fissato un m sistema di riferimento il potenziale nell origine vale V = 200V. - Determina il potenziale nei punti di coordinate: A(6,0cm; 0) B( 6,0cm; 0) C(0; 2cm) - Un elettrone posto in A quale forza subisce? (indica direzione, modulo e verso della forza). Se la sua velocità è nulla in A, quanto vale la sua velocità dopo che ha percorso una distanza pari a 6cm? - Quanto vale la sua accelerazione quando raggiunge il punto B? Quale direzione e verso ha? [ V A = 80V ; V B = 320V ; V C = 200V ; F = (3, N)u x ; v B = 6, m s ; a = (3, m s 2) u x] 7. Con un condensatore piano reale si vuole realizzare un campo elettrico nella zona interna alle due armature di intensità pari a 9, V m. Se la superficie delle due armature è pari a S = 12cm2, quanta carica va posizionata su ciascun piano? Di che segno è la carica? [Q = 9nC ; le armature hanno stessa carica ma di segno opposto] 8. Due piccole corpi carichi positivamente con carica q 1 = 4,0μC e q 2 = 12,0μC sono tenuti fermi ad una distanza di 6,0cm. Determina il campo elettrico risultante in un punto che si trova tra le due cariche a 3,8 cm dalla carica q 1. Se posizionassimo una terza carica q 3 = 2nC in questo punto, quale forza subirebbe? In quale direzione e verso. E se la carica fosse negativa? [E = (1, N/C)u x ; F = (4, N)u x ; F = (4, N)u x ] 9. Un elettrone si sposta all interno di un campo elettrico da un punto a potenziale V=130V verso un punto a potenziale V=100V. Determina il lavoro fatto dal campo elettrico. Qual è il segno del lavoro? Che cosa succede all energia potenziale dell elettrone e a quella cinetica mentre si sposta? [L = 4, J ; il lavoro fatto dal campo elettrico è negativo, quindi l energia potenziale aumenta, mentre quella cinetica diminuisce] 10. Un elettrone [m = 9, kg] orbita intorno ad un protone con un energia cinetica pari a 1,51eV. Determina il raggio dell orbita e il periodo di rivoluzione. [4, m, 4, s] Esercizi potenziamento (media >7) - Problema 3 file 2liv17T - Problema 4 file 2liv17T (solo primi due punti) Di questi due esercizi sono allegate anche le soluzioni. - Quesiti

3 Risposte Parte 2: CORRENTE ELETTRICA 1. Considera il circuito in figura. Se il generatore ha una d.d.p. di 15V i due resistori hanno resistenza R 1=15Ω e R 2=30Ω e il circuito rimane in funzione per 4 ore quanta energia consuma il generatore? Esprimi il risultato sia in kwh, sia in J. Se uno dei due resistori si rompe dopo un ora di funzionamento, quanto vale l energia consumata? [E = 7, J = 0,02kWh; E = 1, J = 0,005kWh]

4 2. Considera il generatore e i due resistori dell esercizio precedente. Disegna un circuito in cui i due resistori siano collegati in parallelo. Se il circuito resta in funzione per 4 ore, quanta energia consuma il generatore? Esprimi il risultato sia in kwh, sia in J. Se il secondo resistore si rompe dopo un ora di funzionamento, quanto vale l energia consumata? [E = 3, J = 0,09kWh; E = 2, J = 0,0675kWh] 3. Considera il circuito in figura. Il generatore presenta una d.d.p. di 230V ai suoi capi e nel circuito sono inseriti in parallelo due utilizzatori di potenze P 1 = 300W e P 2 = 1200W. Il circuito funziona per 1,5h Calcola l intensità di corrente che circola in ciascun utilizzatore, l intensità di corrente in uscita dal generatore, la potenza erogata dal generatore e l energia consumata (sia in kwh, sia in J) 4. La potenza dissipata da una stufetta elettrica è di 1,3 kw quando viene collegata alla rete elettrica domestica, che ha una tensione di 220V. - Calcola l intensità di corrente elettrica che passa attraverso il resistore all interno della stufetta. - Calcola, inoltre, il calore fornito in 10 minuti. [ I = 5,9A ; Q = 7, J] 5. Uno scaldabagno, costituito essenzialmente da una resistenza di 55 Ω attraversata da una corrente di 4,0 A, viene acceso nel momento in cui contiene 50 litri di acqua a 20 C. - Quanto tempo è necessario per portare l acqua a 45 C? Assumendo che il costo di un kilowattora si 0,25 quanto si spende? Considera trascurabili le dispersioni di calore. [1h e 39min; 0,35 ] - Se lo scaldabagno ha un rendimento pari a 0,8 (considerando le dispersioni di calore), quanto deve rimanere acceso? Quanto si spende in questo caso? [2h e 4 min; 0,45 ] - Dovendo rendere più efficiente l impianto di riscaldamento dell acqua può essere utile acquistare uno scaldabagno più potente? Su quale grandezza fisica ha influenza la potenza dello scaldabagno? - Su quali grandezze si dovrebbe intervenire per ridurre il consumo di energia? Sul libro Esercizi 60, 61, 63 e 56 pag 743; 35 e 36 pag 740; 102 pag 748 PARTE 3: Ripasso Esercizi per tutti 1. Un pendolo è costituito da un filo di lunghezza l=1,5m e da una pallina di massa m=150g. Viene lasciato andare con un angolo iniziale di altezza 30 e in seguito oscilla senza attrito. Determina: - L altezza iniziale della pallina - La velocità della pallina quando passa dal centro di oscillazione

5 - L accelerazione centripeta della pallina quando si trova nel centro di oscillazione - La tensione del filo quando la pallina si trova nel centro di oscillazione. [0,20m; 2,0m/s; 2,7m/s 2 ; 1,9N] 2. Svolgere il seguente esercizio 3. Svolgere il seguente esercizio 4. Svolgere i seguenti esercizi 5. Svolgi il seguente esercizio

6 6. Svolgi il seguente esercizio 7. Svolgi il seguente esercizio 8. Svolgere i seguenti quesiti

7

8 Risposte 2A 10D 12C 20B 21D 28C 35B 9C

9 9. Svolgi i seguenti quesiti Risposte: 14A 15C 10. Svolgi i seguenti esercizi Q29 E Q31 C PARTE 4: Esercizi onde Libro di quarta 40 e 41 pag 508

10 46 47 e 48 pag pag pag pag pag e 31 pag pag e 70 pag pag 656 Dal 23 al 26 pag pag pag pag 698 PARTE 5: Esercizi Olimpiadi Tratti da Olimpiadi della fisica secondo livello 2018 [ Q1 α 2 = 17,5 ; Q2 F = 8, N; Q3 F=268N]

11 [Q5 ω = 1,68 rad/s] [Q7 Q = 1, J] PARTE 6: Relazione di fisica sul circuito RC PARTE 7: ESERCIZI AGGIUNTIVI PER RECUPERO DEBITO Corrente elettrica 1. Considera il circuito elettrico mostrato in figura: - Determina la resistenza equivalente dei tre resistori, calcolando dapprima la resistenza equivalente della serie di R 1 ed R 2 e successivamente la resistenza equivalente del parallelo che si forma. - Determina nel circuito equivalente l intensità di corrente elettrica: tale intensità corrisponderà alla I in uscita dal generatore del circuito originario.

12 - Che d.d.p. ci sarà ai capi di R 3? E ai capi di R 1 + R 2? Ricava con la legge di Ohm la I 3 e poi applicando la legge di Kirchhoff ai nodi ricava I Risolvi i seguenti quesito: 3. Risolvi il seguente quesito 4. Osserva il circuito in figura. Le lampadine sono tutte uguali. L amperometro A misura 1.2 A. - Qual è il valore di intensità di corrente che si legge sugli amperometri 1,2 e 3? - Se svitassi la lampadina 1, che cosa succede alle altre tre lampade? Sono più o meno luminose rispetto al caso iniziale? - Se cortocircuitassi la lampadina 1 come varierebbe l intensità luminosa delle altre lampade? Elettrostatica 11. Sul libro di quarta: 13, 18 e 19 pag 647; 20 e 21 pag 648; 33, 34 e 35 pag 650; 42 e 43 pag 652; 78, 80 e 81 pag 656; dal 10 al 13 pag 659; 5, 9 e 10 pag 689; 13 pag 690; 23, 24 e 25 pag 692; dal 37 al 40 pag 693; 40 e 42 pag 694; 48 pag 696; 55, 56 e 57 pg 696; 58 pag 697; 66 pag 698; 80 pag 699

13 12. Sul file Esercizi_potenzialeelettrico; 27 e 28 pag 220; 50, 51 e 52 pag 212; 54 pag 213; 41 pag 221; 41 e 45 pag 211; 14pag. 208 Onde e termodinamica 1. Esercizi sul libro di testo di quarta: dal 15 al 19 pag 505; 25 e 26 pag506; 29, 31, 36, 37 pag 507; 50 e 51 pag510; dal 53 al 56 pag 511; dal 66 al 69 pag512; dal 4 al 6 pag Esercizi sul file Esercizi_vari_su_onde_e_suono[1]: dal 30 al 36 pag1; 40, 41, 42, 44, 46 pag1; 7 e dal 9 al 18 pag2; 25, 26 e 27 pag 2; 18 e 19 pag5; 21, 22 e 27 pag6; 56 e 57 pag7; 35 e 36 pag8; dal 38 al 41 pag8. 3. Esercizi del file termodinamica: tutti gli esercizi presenti.