BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik mars :00 12:00. Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng.

Transkript

1 Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) Marcus Ekholm BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik 2 17 mars :00 12:00 Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng. Lösningar skall vara välmotiverade samt följa en tydlig lösningsgång. Låt gärna din lösning åtföljas av en figur. Numeriska värden på fysikaliska storheter skall anges med enhet. Det skall tydligt framgå av redovisningen vad som är det slutgiltiga svaret på varje uppgift. Markera gärna ditt svar med exempelvis Svar:. Skriv bara på ena sidan av pappret, och behandla högst en uppgift per blad. Skriv ID-nummer på varje blad! Tillåtna hjälpmedel: räknedosa (även grafritande) med tömt minne formelsamling Ekholm, Frænkel, Hörbeck: Formler & tabeller i fysik, matematik & kemi för gymnasieskolan, Konvergenta HB Preliminära betygsgränser: betyg 3 betyg 4 betyg 5 10 poäng 15 poäng 20 poäng Examinator, Marcus Ekholm, besöker skrivningssalen vid två tillfällen och nås i övrigt via telefon, nr Lycka till!

2 a) En spårvagn kör på en horisontell cirkulär bana. Hastighetens storlek är konstant. Den växlas in på en annan cirkulär bana med mindre radie och kör med oförändrad storlek på hastigheten. Kommer storleken av spårvagnens acceleration i horisontalled att öka, minska eller vara oförändrad efter bytet av bana? Motivera svaret BFL102 1 Uppgift 1 En sten kastas horisontellt från en klippa 56 m över havet. Vid utkastet är hastigheten 16 m/s, och luftmotståndet kan försummas. % b) En sten kastas snett nedåt från en klippa 56 m över havet. Vid utkastet är den horisontella komponenten av hastigheten 16 m/s och den vertikala komponenten är 2,5 m/s rakt nedåt. Bestäm hur lång tid det tar från utkastet tills stenen träffar vattenytan, och hur stor stenens hastighet är vid den tidpunkten. Hastighetens riktning vid nedslaget behöver inte bestämmas. Wednesday, March 15, 2017 a) nge riktningen för stenens acceleration då den befinner sig i luften. Luftmotståndet försummas. (3 p) b) Bestäm hur lång tid det tar från utkastet tills stenen träffar vattenytan, och hur stor stenens hastighet är vid den tidpunkten. c) Bestäm den vinkel som stenens hastighet bildar med vattenytan (som kan anses vara plan) vid nedslaget. Uppgift 2 2. a) Figuren nedan a) Figuren visar en nedan fortskridande visar envåg fortskridande vid två olika vågtidpunkter. vid två olika Vågen tidpunkter. rör sig i positiv x- led och en vågtopp Vågen rör är sig angiven. i positiv Bestäm x-ledvågens och utbredningshastighet vågtopp är angiven. v Bestäm samt våglängden vågens och frekvensen. utbredningshastighet v, samt våglängden och frekvensen.

3 BFL102 2 b) En fjäder hänger vertikalt. När en vikt med massan 0,55 kg hängs på fjädern förlängs den med 2,0 cm. Hur stor blir svängningstiden när vikten byts ut mot en med massan 0,20 kg som sätts i svängning? Uppgift 3 a) Ena änden av sträng med längden 30 cm är fäst i en vägg, och andra änden är fäst i en vibrator. Vibratorn ger upphov till transversella vågor som utbreder sig med hastigheten 600 m/s på strängen. Vibratorns frekvens ökas långsamt från 0 till 3,5 khz. Vid vilka frekvenser får man stående vågor på strängen? b) En testpilot gör en looping, dvs styr planet i en vertikal cirkelbana. Radien i cirkeln är R = 1,4 km. Med vilken kraft känner piloten sig pressad mot förarstolen, då planet befinner sig i banans högsta punkt och har hastigheten v = 950 km/h? Piloten väger 75 kg. v R Wednesday, March 15, 2017

4 BFL102 3 Uppgift 4 a) I figuren nedan visas elektriska fältlinjer. C D B I vilken av punkterna, B, C, D i figuren ovan skulle en liten positivt laddad partikel ha lägst potentiell energi? Motivera ditt svar! b) Figurerna nedan visar två parallella ledare. I den övre ledaren går strömmen åt höger. I den nedre ledaren går strömmen åt vänster. Wednesday, ugust 14, 2013 Vilken av nedanstående figurer återger bäst krafterna som verkar mellan ledarna? Motivera ditt svar! () (B) (C) (D) c) En rektangulär metallslinga med ett rörligt ändstycke befinner sig i ett homogent magnetfält enligt figuren nedan. Slingan har resistansen 2,0 Ω och bredden 6,0 cm. Magnetfältet är riktat vinkelrätt ut ur papprets plan, och flödestätheten är 0,10 T. Ändstycket flyttas med den konstanta hastigheten 15 cm/s åt höger. 15 cm/s 6,0 cm Hur stor ström kommer att flyta genom slingan?

5 BFL102 4!"!# Uppgift 5 5. a) Ljus i a) olja Ljus (brytningsindex i olja (brytningsindex 1,52) träffar 1,52) en träffar gränsyta enmot gränsyta luft. Man mot luft. varierar Maninfallsvinkeln i. Vid vilket/vilka varierar av infallsvinkeln värdena i = i. 30, Vid45 vilket/vilka och 60 kommer av värdena totalreflektion i = 30, 45 i och gränsytan 60 att ske? kommer totalreflektion i gränsytan att ske? b) Laserljus b) Laserljus med våglängden med våglängden 633 nm får 633passera nm fårett passera gitter. ett Vinkeln gitter. till Vinkeln andra till ordningens maximum andra är 39,3. ordningens Bestäm maximum gitterkonstanten, är 39,3. och Bestäm ange gitterkonstanten, (med motivering) och om ange man kan se fjärde ordningens (med motivering) maximum. om man kan se fjärde ordningens maximum. Uppgift 6 6. Ljus med Ljusvåglängder med våglängder i det synliga i det synliga området området ( ( nm) sänds nm) in sänds mot in en mot gas av en väteatomer. gas Temperaturen av väteatomer. är Temperaturen så hög att vissa äratomer så hög inte att vissa befinner atomer sig i inte den befinner lägst liggande energinivån sig i(grundtillståndet) den lägst liggandeutan energinivån i högre liggande (grundtillståndet) tillstånd. Undersök utan i högre vilka liggande energinivåer tillstånd. Undersök vilka energinivåer (n = 1, 2, 3,...) som en atom kan (n en atom kan befinna sig i för att följande ska vara möjligt: tomen befinna sig i för att följande ska vara möjligt: tomen absorberar en foton absorberar en foton så att elektronen helt avlägsnas från protonen (jonisation) och dessutom så att elektronen helt avlägsnas från protonen (jonisation) och dessutom får får en kinetisk en kinetisk energi energi på minst på minst 1 ev. 1 ev. (4 p) (4 p) Lycka till! Ulf S