Fysik Bas 2 Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: KBAST16h KBASX16h 9 högskolepoäng TentamensKod: Tentamensdatum: 2017-05-29 Tid: 09:00 13:00 Hjälpmedel: Grafritande miniräknare, linjal, gradskiva, gymnasieformelsamling, skrivmaterial. Totalt antal poäng på tentamen: 60 poäng För att få respektive betyg krävs: 3: 24 poäng 4: 36 poäng 5: 48 poäng Allmänna anvisningar: Även om det inte krävs i uppgiften är det alltid bra om möjligt att rita en figur.
Nästkommande tentamenstillfälle: 2017-06-08 Rättningstiden begränsas till max 4 dagar efter tentamenstillfället Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in. Lycka till! Ansvarig lärare: Joakim Sandström Telefonnummer: 0730-276552 2
1. Fyra elever sitter framför en spegel enligt figuren nedan. Vilka elever kan Ari se i spegeln? OBS! Rita i bilden nedan en tydlig strålgång för att motivera. (4p) Spegel 2. En liten tändsticksask som är 3,0 cm hög befinner sig 12,0 cm framför en positiv lins med brännvidden 8,0 cm. a) Beräkna var avbildningen av föremålet hamnar. (2p) b) Hur hög blir avbildningen av tändsticksasken? (2p) c) Rita en (någorlunda skalenlig) figur över uppställningen. (1p) 3. Bilden nedan föreställer en ljusstråles gång genom tre olika medier A, B och C. De två gränsytorna mellan medierna är plana och parallella. Medierna är luft, vatten och kronglas. Redogör för vilket medium respektive bokstav hör till. (3p) 4. Bestäm brytningsgränsen för ljusets passage från vatten till luft d.v.s. Bestäm gränsen för totalreflektion. Vattnets brytningsindex är satt till 1,33. (3p) 1
5. Siri skall försöka mäta jordens magnetfält. Hon gör det genom att placera en kompassnål i mitten av en solenoid (= lång utsträckt spole) med 300 varv som är 10,0 cm lång. Spolens magnetfält är riktat rakt västerut. Siri ökar sedan gradvis strömmen i spolen tills magnetfältet från spolen är precis lika stort som horisontalkomposanten av det jordmagnetiska fältet vid platsen. Amperemetern som visar strömmen i spolen är då 4,2 ma. a) Vilket värde får Siri på den horisontella komposanten av jordens magnetfält? (3p) b) Siri har också en inklinationsnål. När hon studerar den ser hon att inklinationsvinkeln är 69. Hur stort är det jordmagnetiska fältet i Siris laboratorium? (2p) 6. Framför en laserkälla som emitterar monokromatiskt ljus med våglängden 645 nm placeras vinkelrät mot strålriktningen ett gitter vars gitterkonstant d man vill bestämma. På en skärm 2,00 m bakom gittret observerar man då tre röda ljusfläckar. En linjal placeras nedanför ljusfläckarna för att kunna avgöra avstånd. Fläcken i mitten ligger vid delstrecket 100 cm. De andra två ljusfläckarna avläses vis delstrecket 17 cm respektive 183 cm. Beräkna gitterkonstanten d. (3p) 7. Strömmen genom en spole med induktansen 60 mh och resistansen 0,5 Ω växer linjärt från 0 A till 6 A på 4,0 s. Därefter är strömmen konstant 6 A. Spolen i detta fall kan betraktas som en seriekoppling av en resistanslös spole och en induktansfri resistor. a) Hur stor är den inducerade spänningen i spolen då strömmen ökar? (1p) b) Vilken spänning ligger över spolen vid tiden 2,0 s? Tänk på att spänningen Även får ett bidrag från resistansen (3p) c) Hur stor är spänningen över spolen efter 4,0 s (d.v.s då strömmen är konstant)? (1p) 2
8. Vasso är på semester. Hon känner sig varm men tröstar sig med att det finns apelsinjuice i baren. Medan hon njuter av juicen funderar hon på hur mycket värmestrålning hennes kropp strålar ut. Vasso har ytan 1,3 m 2 och huden håller temperaturen 35 C. Vassos kropp strålar ut 80 % (emissionstal 0,80) av vad en svartkropp skulle gjort. a) Vilken effekt strålar ut från Vasso? (3p) b) För vilken våglängd är strålningen maximal? (2p) 9. Paulo skall konstruera en sensor till sin stereo så att den startar så fort man belyser den med blandning av UV-ljus och synligt ljus (220 nm 700 nm). Han har tänkt utnyttja den fotoelektriska effekten, d.v.s. genom att belysa en metallplatta så kan man frigöra elektroner. Dessa elektroner kommer orsaka en ström som är tillräcklig för att få igång stereon. Paulo använder därför en kopparplatta som sensor. Koppar har uträdesarbetet 4,84 ev. a) Kommer elektronerna att få tillräckligt med energi för att lämna kopparplattan? (2p) b) Vilken hastighet kommer iså fall dessa elektroner att få? (2p) 10. En laddad partikel rör sig i ett homogent elektriskt och magnetiskt fält enligt figuren nedan. De två fältens riktningar är vinkelräta mot varandra. Partikelns hastighet v samt det elektriska fältet är båda riktade åt höger medan det magnetiska fältet är riktat in i pappret, vinkelrät mot papprets plan. Den resulterande kraften F som verkar på partikeln har den riktning som överensstämmer med någon av de alternativa riktningarna a, b, c och d som alla är i papprets plan. Avgör vilket av alternativen som gäller då partikeln är: a) en proton (2p) b) en elektron (2p) 3
11. I en väteatom är elektronen exciterad till nivå nummer 3. a) Vilken bindningsenergi har elektronen? Svara i enheten elektronvolt (ev). (1p) b) Elektronen kommer snart att deexciteras (elektronen faller tillbaka till grundtillståndet = nivå 1). Hur mycket energi frigörs från atomen i samband med deexcitationen? (2p) c) Anta istället att elektronen som befinner sig på nivå 3 träffas av ljus med våglängden 400 nm. Kommer elektronen kunna frigöra sig från atomen och vilken rörelseenergi får elektronen efter det att elektronen har tagit upp fotonens energi? (2p) 12. En konisk pendel består av en tråd med längden 65 cm och en kula med massan 150 g. a) Vilken banhastighet v skall kulan ha för Att toppvinkeln skall vara 30? (3p) b) Bestäm spännkraften i snöret. (3p) 13. Du är tennistränare och står och väntar på din adept. Du funderar över vilken hastighet tennisbollar skjuts ut från en bollkanon som du har till din hjälp. När du riktar kanonen rakt upp med kanonrörets mynning 1,5 meter ovanför marken stiger bollarna ytterligare 34,5 meter innan de vänder och faller ner igen. Massan för en tennisboll är 56,0 g. a) Vilken hastighet har tennisbollarna då de lämnar kanonröret? (2p) b) Hur långt når tennisbollarna (slår i marken) om du istället riktar kanonröret så att bollarna skjuts ut parallellt med marken? Kanonrörets mynning är fortfarande 1,5 m över marken. (2p) c) Hur långt når bollarna om du istället riktar kanonröret 30 uppåt i förhållande till horisontalplanet? Kanonrörets mynning är även i detta fall 1,5 m ovanför marken. (4p) 4