Institutionen för fsik, kemi och biologi (IM) Marcus Ekholm BL102/TEN1: sik 2 för basår (8 hp) Tentamen sik 2 10 april 2015 8:00 12:00 Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng. Lösningar skall vara välmotiverade samt följa en tdlig lösningsgång. Låt gärna din lösning åtföljas av en figur. Numeriska värden på fsikaliska storheter skall anges med enhet. Det skall tdligt 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, rænkel, Hörbeck: ormler & tabeller i fsik, matematik & kemi för gmnasieskolan, Konvergenta HB Preliminära betgsgränser: betg 3 betg 4 betg 5 10 poäng 15 poäng 19 poäng Examinator, Marcus Ekholm, besöker skrivningssalen vid två tillfällen och nås i övrigt via telefon, nr 013-28 25 69. Lcka till!
150410 BL102 1 Uppgift 1 a) iguren nedan visar två pulser på ett rep. Pulserna rör sig mot varandra med farten 2 cm/s. Skissa repets utseende efter 1,5 s. /cm b) 1 En ljusstråle färdas genom luften och faller in mot en plan vätsketa enligt vidstående figur. Infallsvinkeln är 35 och brtningsvinkeln är 21. Beräkna vätskans brtningsindex. Ange även den reflekterade strålens vinkel i förhållande till tnormalen. 1 35º x/cm 21º Monda, April 6, 2015 Uppgift 2 a) Bommen är 3,0 m lång och är homogen med massan 7,0 kg. ör att bommen ska vara horisontell har man hängt en sten med massan M på avståndet d = 0,50 m ifrån vridningspunkten. Bestäm hur stor massa stenen ska ha för att bommen ska vara stilla såsom figuren visar. d M b) En liten sten kastas parallellt med marken ifrån höjden 2,0 m. Hur långt ifrån utgångspunkten (i horisontell led) landar stenen? Stenen kastas med utgångshastigheten 12 m/s.
150410 BL102 2 Uppgift 3 a) En metall utsätts för ljus med varierbar frekvens. Då frekvensen överstiger 0,85 PHz frigörs elektroner ifrån tan. Bestäm utträdesarbetet för metalltan. Uttrck ditt svar i enheten elektronvolt. b) Då man belser natriumånga med ljus av våglängden 330 nm exciteras natriumatomen från grundtillståndet till nivån n = 4, enligt diagrammet nedan. Den exciterade atomen kan avge sin energi i tre steg. Våglängden för strålningen som sänds ut i respektive steg är: n = 3 n = 2 n = 2 n = 1 1140 nm 589 nm Vilken våglängd ger övergången n = 4 n = 3? n=4 n=3 n=2 n=1 Uppgift 4 a) En cirkulär spole har radien r = 5,00 cm och är lindad med 750 varv. Spolen placeras i ett magnetfält med orientering som i figuren Den magnetiska flödestätheten, B, ökar likformigt från 0,500 T till 1,250 T under 1,5 s. Hur stor blir den elektromotoriska spänning (ems) som induceras i spolen? b) Skissen nedan föreställer ett hastighetsfilter, där man låter elektroner träda in i ett homogent magnetfält, B, med rät vinkel mot magnetfältet. Magnetfältet löper mellan två horisontella metallbelägg, som har det inbördes avståndet 2,0 cm. Metallbeläggen ansluts till en elektrisk spänning, som justeras så att endast elektroner med hastigheten v fortsätter rätlinjigt och passerar filtret. Då magnetiska flödestätheten är 0,19 T vill man att endast elektroner med v = 0,42 Mm/s ska passera genom filtret. Beräkna hur stor spänningen mellan metallbeläggen ska vara. Ange också om den övre eller undre anslutningen ska vara positiv. B B r v
150410 BL102 3 Uppgift 5 En liten metallvikt med massan 0,210 kg hängs upp vertikalt i en fjäder som sitter fast i ett tak. Grafen nedan visar viktens läge,, som funktion av tid, t, då den sätts i harmonisk svängning kring jämviktsläget. 6 4 2 / cm 0 2 4 6 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 t / s a) Bestäm storlek och riktning hos den största kraft som fjädern påverkar vikten med. b) Vilken av nedanstående grafer återger bäst hur den totala kraften som verkar på metallvikten beror på avståndet från jämviktsläget,? Motivera ditt svar utifrån fsikaliska principer. (A) (B) (C) (D) (1 p) c) Två dnamometrar, A och B hakas fast i varandra enligt figuren nedan. jäderkonstanten för dnamometern A är dubbelt så stor som för B.! " Dnamometrarna dras nu isär till dess man på A avläser kraften 4 N. Vilket av föjlande påståenden är sant? Motivera ditt svar utifrån fsikaliska principer. (A) På B:s skala är kraften 8 N. (B) På B:s skala är kraften 2 N. (C) På B är fjäderförlängningen dubbelt så stor som på A. (D) På B är fjäderförlängningen hälften så stor som på A. (1 p) Wednesda, April 8, 2015
150410 BL102 4 Uppgift 6 En kula med massan 50 g fästs i ett snöre med längden R. Snöret hängs upp i ett stativ så att kulan kan svänga fritt kring upphängningspunkten. Kulan ges en horisontell hastighet i den lägsta punkten så att den svingas i en cirkelbana med snöret sträckt under hela rörelsen. R iguren till höger visar kulans läge i den lägsta punkten samt i några andra punkter i cirkelbanan. a) Bestäm ett uttrck för den minsta hastighet som kulan måste ha i den högsta punkten för att snöret ska vara sträckt. b) Hur stor blir spännkraften i snöret (snörkraften) då kulan passerar den lägsta punkten?