Hjälpmedel: Grafritande miniräknare, gymnasieformelsamling, linjal och gradskiva

Transkript

1 Fysik Bas 2 Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: KBAST17h KBASX17h 9 högskolepoäng Tentamensdatum: Tid: 09:00-13:00 Hjälpmedel: Grafritande miniräknare, gymnasieformelsamling, linjal och gradskiva Totalt antal poäng på tentamen: 60 poäng För att få respektive betyg krävs: 3: 24 poäng 4: 36 poäng 5: 48 poäng Allmänna anvisningar: Tänk på att vara tydlig i dina lösningar. Även om det inte alltid är nödvändigt kan det vara bra att rita figur när du löser uppgifter. Nästkommande tentamenstillfälle: Rättningstiden begränsas till max 4 dagar efter tentamenstillfället Viktigt! Glöm inte att skriva anonymitetskod på alla blad du lämnar in. Lycka till! Anonymitetskod: 1

2 Ansvarig lärare: Telefonnummer: Anonymitetskod: 2

3 1. En 200 g vikt hängs i en fjäder som då förlängs 10 cm. a) Beräkna fjäderkonstanten k på fjädern. (2p) b)vikten dras 5 cm neråt från jämviktsläget. Beräkna den potentiella energin i fjädern. (2p) c) Vilken blir viktens maximala hastighet om man släpper den i detta läge? (2p) 2. En liten sten kastas vågrätt ut ifrån ett fönster 25 m över marken. Stenen kastas iväg med hastigheten 12 m/s. a) Hur lång tid tar det innan stenen når marken? (2p) b) Hur långt bort från fönstret landar stenen? (2p) 3. Centripetalkraften som verkar på en bil som åker i en kurva är 7500 N. Hur ändras F C när bilen a)..åker i en kurva med halva banradien? (2p) b)..åker dubbelt så snabbt genom kurvan? (2p) c)..när den lastas så att den väger 20 % mer. (2p) 4. Laura sitter på lekplatsen och gungar. Hon bestämmer svängningstiden på gungan med sitt tidtagarur. Tio hela svängningar tar 27,6 s. Ungefär hur långa är gungans linor? (3p) VÄND!

4 5. En fortskridande transversell våg utbreder sig längs en sträng. Man studerar först hur elongationen y i en godtycklig punkt av strängen varierar med tiden t. Resultatet visas i Figur 1a nedan. Därefter studerar man svängningstillståndet vid en godtycklig tidpunkt. Elongationen y för en viss del av strängen visas i Figur 1b. Bestäm vågrörelsens frekvens f, våglängd λ och utbredningshastighet v. (6p) Figur 1: Transversell våg på en sträng. 6. En stjärna har maximal emittans vid strålningsvåglängden 340,7 nm. Vilken yttempratur har stjärnan? (3p) VÄND!

5 7. Figur 2 visar en rak ledare AC som är placerad vinkelrät mot ett homogent magnetiskt fält B, riktat uppåt i figuren. Hur skall ledaren förflyttas för att ledningselektronerna skall röra sig mot C? (2p) Figur 2: En rak ledare omgiven av ett yttre magnetfält. 8. Ett visst ämne emitterar fotoelektroner om man belyser ämnet med ljus som har en våglängd λ kortare än 630 nm.vilken största hastighet får de elektroner som emitteras om man belyser ämnet med ljus av våglängden 440 nm? (5p) 9. En stålkula med tyngden mg är upphängd som en pendel med pendellängden l. Kulan förs åt sidan med sträckt tråd så att den kommer i jämnhöjd med upphängningspunkten P innan den släpps. Se figur 3 nedan. a) Rita ut kraftsituationen på kulan när den befinner sig i bottenläget av pendelrörelsen. (Krafternas riktningar och relativa storlekar som verkar på kulan skall framgå tydligt.) Rita krafterna i figuren. (2p) b) Visa att sträckkraften i snöret är 3 mg ( 3 ggr tyngdkraften). (5p) Ledning: Använd energiprincipen för att bestämma kulans hastighet v i bottenläget.

6 Figur 3: Pendelrörelse för stålkula. 10. När en väteatom återgår till grundtillståndet sänds det ut en foton med energin 12,75 ev. Vilken energinivå var atomen i? (5p) 11. Fridolf har sett reklam för ett nytt hårschampo. I reklamen påstår man att med användade av hårschampot i en vecka så ökar tjockleken på hans hårstrån med 30 %. Fridolf blir kritisk och beslutar sig för att undersöka saken. Han har lärt sig att enligt Babinets princip så fungerar ett tunt föremål med diameter d som en enkelspalt med spaltbredd d när man belyser det. Fridolf tar därför ett av sina hårstrån och spänner upp det 1,0 m framför en vit vägg. Han släcker sedan ljuset och lyser på hårstrået med en laser som har våglängden 632 nm. Då uppkommer ett mönster av starka och svaga områden på väggen. Fridolf mäter avståndet från centralmaximum till det första mörka området på höger respektive vänster sida om centralmaximum och får i genomsnitt ett avstånd på 5,0 mm. a) Bestäm tjockleken på Fridolfs hårstrå. (3p) Ledning: För en enkelspalt gäller att ljusminima fås då; d sin(α k ) = k λ. där d är spaltbredd, α k är vinkeln till ljusminimat nummer k och λ är våglängden. b) Skall avståndet mellan centralmaximum och det första mörka området öka eller minska när han prövar en vecka senare om reklamen stämmer och hur stort skall isåfall avståndet vara? (4p)

7 12. Två laserstrålar riktas mot en glasplatta enligt figuren nedan. Glasplattans brytningsindex är 1, 50. Beräkna hur långt bakom glasplattan laserstrålarna kommer att mötas efter passagen av glaset. (6p) Figur 4: Laserstrålar inkommande mot glasbit.