BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik 2. 5 juni :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 BFL02/TEN: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik 2 5 juni 205 8:00 2:00 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 AID-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 0 poäng 5 poäng 9 poäng Examinator, Marcus Ekholm, besöker skrivningssalen vid två tillfällen och nås i övrigt via telefon, nr Lycka till!

2 50605 BFL02 Uppgift a) Figuren till höger visar två pulser som båda har farten cm/s, och som rör sig mot varandra. y/cm Skissa hur den resulterande pulsen ser ut efter 2 s. x/cm b) En sträng är spänd mellan två stöd och svänger enligt figuren till höger. Svängningsfrekvensen är 0,50 khz. Bestäm utbredningshastigheten för transversella vågor på strängen. 0,75 m Uppgift 2 a) En liten kula, som vi kallar kula, släpps ifrån en höjd över marken. Exakt samtidigt Tuesday, skjuts April 2, 205 kula 2 parallellt med marken ifrån samma höjd som kula. Kulorna har samma massa, och luftmotståndet är försumbart. Motivera utifrån fysikaliska principer vilket av följande påståenden som är sant då kulorna träffar marken. (A) Kula träffar marken först, och har högre kinetisk energi än kula 2. (B) Kula 2 träffar marken först, och har högre kinetisk energi än kula. (C) Kulorna Tuesday, träffar April marken 2, 205 samtidigt, och har samma kinetiska energi. (D) Kulorna träffar marken samtidigt, och kula 2 har högre kinetisk energi än kula. ( p) b) Rita en figur som visar vilka krafter som verkar på kulorna i uppgift a) då de befinner sig i luften. Krafternas storlek och riktning ska markeras med pilar, där det inbördes storleksförhållandet framgår. ( p) c) En jämntjock bräda har massan 4,0 kg. Brädans ena ände vilar mot ett stöd, och ett rep är fäst 0,5 m ifrån andra änden, enligt figuren.,5 m 0,5 m Beräkna spännkraften i snöret.

3 50605 BFL02 2 Uppgift 3 a) Beräkna våglängden för det ljus som utsänds då väteatomen övergår från nivån n = 2 till n =, dvs första linjen i Lymanserien. b) Ämnena i tabellen till höger bestrålas med ljus av våglängden 400 nm. Vilket, eller vilka, av ämnena i tabellen kommer att avge elektroner genom fotoelektrisk effekt? Beräkna också den högsta kinetiska energin som fotoelektronerna kan ha i förekommande fall. Uttryck ditt svar i enheten ev. Uppgift 4 ämne utträdesarbete ev Ba 2,52 Cr 4,45 La 3,30 Ni 5,09 a) En jon med laddningen 0,6 ac och massan 6, kg rör sig med hastigheten 34 km/s vinkelrätt mot fältlinjerna i ett homogent magnetfält. Hur stor ska den magnetiska flödestätheten vara för att jonens bana ska beskriva en cirkelbåge med radien 9,5 cm? b) En spole som är lindad med 850 varv placeras i ett magnetfält. Diagrammet nedan visar det magnetiska flödet, Φ, genom spolen som funktion av tid, t. Spolen är ansluten till ett mätinstrument som anger spänningen över spolens anlutningar. Bestäm det största värde som mätinstrumentet kommer att visa. 5 4 Φ / mwb t / s

4 50605 BFL02 3 Uppgift 5 a) Figuren visar två ljusstrålar, P och Q, som fortplantar sig genom en bit glas och når ytan. Glasbiten är omgiven av luft. Strålarna kan avskärmas var för sig. Vilket av följande påståenden är sant? Motivera ditt svar. (A) Om P avskärmas försvinner R och S. (B) Om P avskärmas försvinner R och T. (C) Om Q avskärmas försvinner R och S. (D) Om Q avskärmas försvinner R och T. b) I en laboration belystes ett gitter med laserljus. Gittret hade gitterkonstanten,85 µm, och lasern hade våglängden 633 nm. Bakom gittret, på avståndet L = 2,0 m, hade man placerat en skärm, där man kunde observera ljusa fläckar. Beräkna avståndet x. skärm x Q P T S R ( p) glas luft L gitter laserkälla c) Om försöket skulle utföras under vatten, med brytningsindex,33, hur många ljusa fläckar skulle man kunna se på en skärm bakom gittret? ( p)

5 50605 BFL02 4 Uppgift 6 En liten mässingsvikt fästs i en fjäder och hängs upp lodrätt. Då vikten intar sitt jämviktsläge förlängs fjädern med 9,8 cm (=L 0 i figur nedan). a) Mässingsvikten sätts i harmonisk svängning kring jämviktsläget. Beräkna ett värde på svängningstiden. b) Vikten hänger nu återigen stilla i jämviktsläget. Fjäderns förlängning i detta läge betecknas L 0, och fjäderkonstanten betecknas k. En yttre kraft drar ned vikten sträckan y under jämviktsläget. Bestäm ett uttryck för hur stort arbete den yttre kraften och viktens tyngd uträttar tillsammans. fjädern obelastad L0!y Monday, April 5, 203