Prov (b) Hur stor är kraften som verkar på en elektron mellan plattorna? [1/0/0]

Transkript

1 Namn: Område: Elektromagnetism Datum: 13 Oktober 2014 Tid: 100 minuter Hjälpmedel: Räknare och formelsamling. Betyg: E: 25. C: 35, 10 på A/C-nivå. A: 45, 14 på C-nivå, 2 på A-nivå. Tot: 60 (34/21/5). Instruktioner: Redogör klart och tydligt för dina beräkningar direkt i provhäftet. Glöm inte enheter och antal gällande siffror. 1. Spänningen mellan två parallella plattor är 6,0 kv och de är placerade 3,0 cm från varandra. (a) Hur stor är den elektriska fältstyrkan mellan plattorna? [1/0/0] (b) Hur stor är kraften som verkar på en elektron mellan plattorna? [1/0/0] (c) Om en elektron släpps från vila från den negativa plattan, vilken hastighet har den då när den når fram till den positiva plattan? [1/1/0] 2. Förklara hur och varför en kondensators kapacitans påverkas om du (a) ökar arean på plattorna. [1/1/0] (b) minskar avståndet mellan plattorna. [1/1/0] (c) byter material mellan plattorna. [1/1/0] Fysik 2 1 TE12

2 3. Hur många elektroner kommer det att finnas på den negativa plattan i en kondensator med kapacitansen 12 nf om den laddats upp helt med spänningen 24 V? [2/0/0] 4. Hur mycket mer energi behövs för att ladda upp en kondensator där materialet mellan plattorna är glas jämfört med en där materialet är vacuum, förutsatt att de har samma egenskaper i övrigt? [0/2/0] 5. Förklara begreppen diamagnetism, paramagnetism och ferromagnetism. [0/3/0] 6. Förklara hur kan jordens magnetfält kan skydda oss från kosmisk strålning. [1/1/0] Fysik 2 2 TE12

3 7. Figuren nedan visar tre parallella ledare med genom vilka samma ström flödar. (a) Rita ut riktningen för magnetfältet kring varje ledare. [1/0/0] (b) Rita ut krafterna på ledarna. [1/1/0] 8. De tre figurena nedan visar ledare i magnetfält och den resulterande kraften. Komplettera figurena genom att rita ut strömmen, magnetfältet och kraften som saknas. [3/0/0] 9. Visa hur batteriet ska kopplas för att få kompassen att peka i motsatt riktning. [1/0/0] Fysik 2 3 TE12

4 10. Tre olika joner, 4 3Li 3+ (en litium isotop med 3 protoner och 1 neutron), 4 2He 2+ (en helium isotop med 2 neutroner och 2 protoner) och en tetra neutron (ett kluster av 4 neutroner) rör sig genom ett magnetfältet. Om jonerna kommer in med samma hastighet i samma punkt, rita deras olika vägar genom magnetfältet. [2/0/0] 11. Figuren nedan visar 3 olika uppsättningar av en ledare där strömmen ökar eller minskar och en aluminiumring i vilken en ström induceras. Rita ut riktningen för den inducerade strömmen genom aluminiumringarna. [3/0/0] 12. En spole med 400 varv har radien 6,00 cm. Den har vinkeln 60,0 grader mot ett magnetfält av storleken 0,200 T. (a) Hur stort är det magnetiska flödet genom spolen? [2/0/0] (b) Om spolen roterar med 5 varv per sekund, vilket spänning induceras då mellan spolens ändar? [0/2/0] Fysik 2 4 TE12

5 13. De amerikanska vägguttagen ger en växelspänning med toppvärdet 169,7 V vid 60 Hz. (a) Vad har spänningen för effektivvärde? [1/0/0] (b) Teckna spänningen som en funktion av tiden. [0/1/0] (c) Vad har strömmen för vinkelhastighet? [1/0/0] 14. En transformator har en primärspole med 300 varv och en sekundärspole med 1200 varv. (a) Om primärspolen matas med växelspänningen 230 V, vilken spänning ger då sekundärspolen? [1/0/0] (b) Vad behöver man göra för att minimera energiförlusten vid transformationen? [1/0/0] (c) Med vilken faktor kommer strömmen att ändras? [0/1/0] Fysik 2 5 TE12

6 15. En spole kopplas ihop med ett 6 V batteri, vilket ger upphov till diagrammet nedan. (a) Vad har spolen för resistans? [2/0/0] (b) Vad är spolens induktans? [2/0/0] 16. En railgun består av två parallella ledande spår på vilka det placerats en ledande stav vinkelrätt mot spåren. Förklara vad som händer med staven då strömmen kopplas på. [1/1/1] 17. Uppskatta hur starkt megnetfält kan du åstadkomma om du har tillgång till en 1,5 m lång kopparkabel, ett 9V batteri och en 2 dm lång rund järnspik med diametern 3 mm. [1/1/2] Fysik 2 6 TE12

7 18. Kalle spelar in sin röst på ett kassettband, som han senare spelar upp i sin högtalaranläggning. Beskriv steg för steg hur induktion gör detta möjligt. [2/1/0] 19. Mottagardelen i en fm-radio består bland annat av en elektromagnetisk svängningskrets (en spole och en kondensator) som förstärker radiovågor som ger resonans i kretsen. Vilken kombination av kondensator och spole kan du välja om du vill få in radiostationen SR P4 101,0 MHz? [0/2/0] 20. En okänd partikel med laddningen +2q accelereras genom i ett elektriskt fält mellan 2 plattor placerade 5 cm från varandra med spänningen 4,0 kv. Partikeln utsätts sedan för ett magnetfält på 5,0 mt som får den att gå i en cirkulär rörelse med radien 5,2 cm. Beräkna massan för den okända partikeln. [0/1/2] Fysik 2 7 TE12