Datum: Tid:

Transkript

1 Kus: Moment: Pogam: Rättande läae: Examinato: Datum: Tid: Hjälpmedel: Omfattning och betygsgänse: Öig infomation: TETAME I FYSIK HF005 Fysik fö baså II Studente egisteade på den älde kusen HF0016 Fysik B kan älja att skia denna tenta Den äknas då som TE1, 7,5 hp TEA, 8 hp / TE1, 8 hp Tekniskt baså/bastemin TBASA Sante Ganqist, Staffan Linnæus Staffan Linnæus Miniäknae Godkänd fomelsamling ISB elle ISB , passae, gadskia och linjal Fö betyget Fx käs 11p Fö betyget E käs 1-14p Fö - D p Fö - C p Fö - B - 1-3p Fö - A - 4-6p Till samtliga uppgifte käs fullständiga lösninga Lösningana skall aa tydliga och lätta att följa Ski helst med blyetspenna Inföda beteckninga skall definieas Uppställda samband skall motieas Till uppgifte innehållande kaftsituatione (elle anda ektosituatione) skall ektofigue itas med linjal Uppgifte med elektiska ketsa skall edoisas med kopplingsscheman som definiea anända stohete Lycka till!

2 1 En esisto med esistansen 15 Ω ansluts till en äxelspänning med fekensen 50 Hz och effektiädet 6,0 V Hu sto ä den maximala effekten i esiston? ( p) Rymdsonden ExoMas Tace Gas Obite ska placeas i en cikulä bana king Mas på höjden 400 km öe planetens yta Vilken fat få sonden i banan? ( p) 3 En boll kastas med utgångshastigheten 5,8 m/s i inkeln 55 öe hoisontalplanet fån höjden,0 m öe maken mot en ägg 3,7 m bot På ilken höjd h öe maken täffa bollen äggen? ( p) 5,8 m/s 55,0 m 3,7 m h 4 Genom en 3,0 m lång etikal ledae gå en stöm på 5 A uppåt Det jodmagnetiska fältet på platsen ha flödestätheten 54 µt, hoisontalkomposanten ä iktad akt åt no, och inklinationen ä 68 Inga anda magnetfält påeka ledaen Beäkna den magnetiska kaften på ledaen till stolek och iktning ( p) 5 Beäkna potentialen i punkten P i ketsen nedan Batteienas ine esistanse fösummas ( p) 9,0 V 56 Ω P 8 Ω Ω 1,5 V 6 Tå kondensatoe på 0, µf espektie 0,47 µf seiekopplas och ansluts till ett battei med polspänningen 9,0 V Hu sto bli spänningen öe 0, µf-kondensaton? ( p) 7 En elekton i ett homogent elektiskt fält ha i ett isst ögonblick hastigheten 1,33 Mm/s Efte,50 ns ha hastigheten ökat till,67 Mm/s i oföändad iktning Beäkna den elektiska fältstykan till stolek och iktning ( p)

3 8 En spole med induktansen,5 H och esistansen 1 Ω ansluts till en konstant likspänning på 4 V En kot tid efte inkopplingen ä stömmen genom spolen 0,75 A Hu sto ä stömmens tidsdeiata id detta ögonblick? ( p) 9 Tå laddninga ä utplaceade enligt figuen Beäkna den elektiska fältstykan i punkten P och bestäm fältets iktning ( p) 3,7 cm P 3,7 cm +1,0 μc 6,4 cm -1,0 μc 10 En liten spole ä placead inuti en sto spole Den stoa spolen ä 1,5 m lång och ha adien 7,5 cm och ä lindad med 4000 a Inuti denna spole befinne sig en liten platt cikulä spole med 300 a och adien 5,0 cm Den platta spolens nomaliktning öeensstämme med den stoa spolens längdiktning Stömmen i den stoa spolen öka linjät fån 1,34 A till 3,6 A på tiden 0,5 s Hu sto emk (ems) induceas då i den lilla spolen? ( p) 11 En oienteae som läse a sin kompass åka stå pecis öe en nedgäd likstömskabel Stömmen i kabeln ä 0,15 ka i iktningen 5 äste om syd (se figuen) Kabeln befinne sig 4,0 m unde kompassen Det jodmagnetiska fältets hoisontalkomposant ä 18, µt i akt nodlig iktning Med hu sto inkel, och åt ilket håll, peka kompassen fel? V 0,15 ka Ö (3 p) 5 S 1 En fatdåe kö i 130 km/h genom en kua med adien 50 m Lyckligtis ä kuan dosead, ds ägbanan luta inåt med inkeln θ = 1 Hu stot måste fiktionstalet mellan däcken och ägbanan aa fö att bilen inte ska glida? (3 p)

4 Lösninga uˆ U 1 Spänningens toppäde uˆ U Max momentan effekt = = R R = 4,8 W Sa: Maximala effekten ä 4,8 W 6,0 15 W Kaftekationen F = ma med Mm gaitationen F = G och acceleationen i cikelbana a = M F m Mm m GM ge G, dä mas massa M = 0,107 5, kg = 6, kg och = ( ) km = 3, m 11 6, ,39510 Detta ge 6 3, Sa: Faten i banan ä 3,4 km/s 3 = 335 m/s 3 I x-led konstant hastighet x = 0x t, dä 0x = 0 cos 55 Bollen nå äggen nä x = 3,7 3,7 m, ilket ge tiden t = = 1,11 s 5,8cos55 I y-led konstant acceleation g, och bollen stata id y 0 =,0 m, ilket ge gt y y0 0 yt, dä 0y = 0 sin 55 Insatta siffo ge 9,8 1,11 y =,0 5,8sin 551,11 = 1,11 m Sa: Bollen täffa äggen 1, m öe maken y 0 0y 55 x y 0 0x h

5 4 Baa den hoisontella komposanten a jodmagnetiska fältet ge magnetisk kaft Fm IlB h = 5 3, cos 68 = 1, Högehandsegeln ge iktning åt äste Sa: Kaften bli 1,5 m åt äste B j 68 B jh B j F B jh I 5 Stakaste batteiet agö stömiktningen Potentialanding i stömiktningen ett a fån jod ge 0 R 1 I - U 1 R I R 3 I + U = 0 U U1 9,0 1,5 I = = A = 0, A Potentialanding öe ägen fån R1 R R jod till P ge V P = -U + R 3 I = -9, , = -6,9375V Sa: Potentialen i P ä -6,4 V U R 3 P I R 1 R U Esättningskapacitansen C ges a C C1 C 1 1 = 6, F -1 C = 1/(6, ) = 0, F Båda 6 6 0, 10 0,47 10 kondensatoena få laddningen Q = CU = 0, ,0 = 1, C Spänningen 6 U 1 öe C 1 ges a Q = C 1 U 1 U Q 1, = 6,130 V C 6 1 0, 10 Sa: 6,1 V U C C 1 -Q +Q -Q +Q U U 1

6 7 Acceleation a = =,67 1,33 t, m/s = 5, m/s Kaft F = ma = 9, , = 4, F 4, Fältstyka = /C = e 19 1, , /C Kaften ha samma iktning som hastigheten eftesom faten öka Eftesom elektonen ä negatit laddad ha fältet motsatt iktning Sa: Fältstykan ä 3,05 k/c motsatt elektonens öelseiktning 8 Den ekliga spolen kan epesenteas a en ideal spole i seie med en esistans Eftesom stömmen öka, induceas i spolen en emk (ems) som bomsa stömmen, ilket ge den polaitet som figuen isa Potentialanding ge U e Ri 0, dä di di U Ri 4 1 0,75 e = L Hä kan man lösa ut A/s = 6,0 A/s dt dt L,5 Sa: Stömmens tidsdeiata bli 6,0 A/s + e - I L R U + 9 Den positia laddningen ge ett elektiskt fält E 1 i iktning ut fån laddningen Den negatia laddningen ge ett elektiskt fält E iktat in mot laddningen 6 Q 9 1,0 10 Fältstyka fån punktladdning: E 1 = E = k = 8, =7, /C 0,037 Resulteande fältstyka E = E 1 cosα, dä cos Sa: Fältstykan ä 14 M/C åt höge i figuen 3, 3,7 =0,8649 E = 1, /C E 1 3,7 cm α E E α +1,0 μc 3,cm -1,0 μc

7 i 10 Flödestätheten i den långa spolen B = 0 Flöde genom platta spolen ϕ = π B = l i 0, dä ä platta spolens adie Inducead emk (ems) i platta spolen E = n, l t 0 n i dä n ä antalet a i den platta spolen Detta ge E = Insatta siffo ge l t 0,050 E = , ,6 1,34 V = 0,51846 V 0,5 Sa: Den induceade spänningen bli 0,5 V 11 Kabeln alsta ett magnetfält med flödestätheten B k 0 I, dä d ä aståndet till d kabeln Insatta siffo ge B k = 7,5 µt Riktningen ä inkelätt mot kabeln enligt skuegeln B k kan delas upp i en nodlig komposant B k1 = B k sin 5 = 3,170 µt och en ästlig komposant B k = B k cos 5 = 6,797 µt Totala hoisontella magnetfältet B h få en nodlig komposant B h1 = B jh + B k1 = 1,37 µt och en ästlig komposant B = B k = 6,797 µt B Felisningen δ ges a tan tan δ = B1 17,64 Sa: Kompassen peka fel med 18 åt äste V B h 5 B k δ 5 S B jh Ö

8 1 F Detta ge ekationssystemet F Unde ekationen ge F a F fx mg Ff sin sin F cos ϑ F f F F x F fy F g f ϑ F y sin F cos F f Acceleation i cikelbana a Kaftekation hoisontellt och etikalt m Ffx Fx F F mg 0 f y fy U figuen: F cos, y F F sin, x F F cos, F sin fx F f m cos sin mg fy F f mg Ff sin Insättning i öe ekationen ge cos m cos m mg sin Ff sin Ff cos cos Med tigonometiska ettan få man ekationen ge F f m cos mg sin Åtesubstitution i unde F mg1 sin cos m sin cos mg sin mg F m sin cos mg cos = m sin = m sin mg cos cos Fö att däcken inte ska glida käs att F f < µf µ > cos g sin sin g cos 36,11 cos1 9,8 50sin1 Insatta siffo ( = 36,11 m/s ) ge µ > = 0,863 36,11 sin1 9,8 50cos1 Sa: Fiktionskoefficienten måste aa minst 0,9

9 Rättningsmall 1 Beäkna medeleffekten: p Oklat kaftesonemang, tex centipetalkaften = gaitationskaften : 1 p Höjden som banadie: p (oimligt) 3 Glömme utgångshöjden: 1 p 4 Fel iktning: 1 p Anände hela B j : p 5 Ett battei felänt: 1 p 6 7 Fältets iktning fel/okla/omotiead: 1 p 8 Räkna ej med spolens esistans: 1 p Fel polaitet på e elle motieing saknas: 1 p 9 Lägge ihop fälten utan tanke på iktningana: p Motieing otydlig/saknas fö fältstykans iktning 1p Ange ej iktning 1p Kabelns magnetfält motsatt koekt iktning: 1 p 1 Fel i lösning a ekationssystemet oasett antal och såighetsgad: 1 p Centipetalkaften utitad som sepaat kaft: 1 p Öiga fel i kaftsituationen: 3 p Räkna ej om faten till m/s: 1 p