Prov Fysik B Lösningsförslag

Relevanta dokument
Svar och anvisningar

Svar och anvisningar

Bra tabell i ert formelblad

Svar och anvisningar

Kommentarer till målen inför fysikprovet. Magnetism & elektricitet

Sensorer, effektorer och fysik. Grundläggande fysikaliska begrepp som är viktiga inom mättekniken

Tentamen: Baskurs B i Fysik, del1, 4p kl

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK januari 2012

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Kaströrelse. 3,3 m. 1,1 m

a) En pipa som är öppen i båda ändarna har svängningsbukar i ändarna och en nod i

Tenta svar. E(r) = E(r)ˆr. Vi tillämpar Gauss sats på de tre områdena och väljer integrationsytan S till en sfär med radie r:

WALLENBERGS FYSIKPRIS

FyU02 Fysik med didaktisk inriktning 2 - kvantfysik

Tentamen i ELEKTROMAGNETISM I, för W2 och ES2 (1FA514)

Upp gifter. är elektronbanans omkrets lika med en hel de Broglie-våglängd. a. Beräkna våglängden. b. Vilken energi motsvarar våglängden?

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

Lösningar till BI

Strålningsfält och fotoner. Kapitel 23: Faradays lag

2.7 Virvelströmmar. Om ledaren är i rörelse kommer den att bromsas in, eftersom det inducerade magnetfältet och det yttre fältet är motsatt riktade.

Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: KBAST16h KBASX16h. TentamensKod: Tentamensdatum: Tid: 09:00 13:00

Magnetostatik, induktans (och induktion) kvalitativa frågor och lösningsmetodik

Förslag: En laddad partikel i ett magnetfält påverkas av kraften F = qvb, dvs B = F qv = 0.31 T.

Övningsuppgifter/repetition inom elektromagnetism + ljus (OBS: ej fullständig)

Tentamen i fysik B2 för tekniskt basår/termin VT 2014

Magnetostatik och elektromagnetism

6. Kvantfysik Ljusets dubbelnatur

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Fotoelektriska effekten

Strålningsfält och fotoner. Våren 2013

IE1206 Inbyggd Elektronik

Kandidatprogrammet FK VT09 DEMONSTRATIONER INDUKTION I. Induktion med magnet Elektriska stolen Självinduktans Thomsons ring

Upp gifter I=2,3 A. B=37 mt. I=1,9 A B=37 mt. B=14 mt I=4,7 A

Nikolai Tesla och övergången till växelström

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Laboration 2: Konstruktion av asynkronmotor

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Tentamen i ELEKTROMAGNETISM I, för W2 och ES2 (1FA514)

Föreläsning 8. Ohms lag (Kap. 7.1) 7.1 i Griffiths

Strålningsfält och fotoner. Våren 2016

Fysik 1 kapitel 6 och framåt, olika begrepp.

Ge exempel på hur vi använder oss av magneter Think, pair, share

TENTAMEN I FYSIK. HF0025 Fysik för basår II TENA, 8 hp / TEN1, 8 hp Tekniskt basår/bastermin TBASA

Tentamen ellära 92FY21 och 27

Strömning och varmetransport/ varmeoverføring

Motorprincipen. William Sandqvist

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

Lösningar till Tentamen i fysik B del 1 vid förutbildningar vid Malmö högskola

attraktiv repellerande

12 Elektromagnetisk strålning

WORKSHOP: EFFEKTIVITET OCH ENERGIOMVANDLING

Fysik del B2 för tekniskt basår / teknisk bastermin BFL 120/ BFL 111

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Oscillerande dipol i ett inhomogent magnetfält

Kvantfysik - introduktion

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

9. Magnetisk energi [RMC 12] Elektrodynamik, vt 2013, Kai Nordlund 9.1

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Lösningsförslag. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 120 / BFL 111

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

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

Milstolpar i tidig kvantmekanik

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

1( ), 2( ), 3( ), 4( ), 5( ), 6( ), 7( ), 8( ), 9( )

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 1

Kurs: Kemi/Fysik 2 Fysikdelen Kurskod LUI103. Examinator: Anna-Carin Larsson Tentamens datum

ELEKTRICITETSLÄRA GRUNDLÄGGANDE BEGREPP. Repetition och inledning till kurserna i Elektromagnetism

Strålningsfält och fotoner. Kapitel 23: Faradays lag

Fysik del B2 för tekniskt basår / teknisk bastermin BFL 120/ BFL 111

4. Elektromagnetisk svängningskrets

BFL 111/ BFL 120 Fysik del B2 för Tekniskt Basår/ Bastermin

Föreläsning 5, clickers

Koppla spänningsproben till spolen.

Elektromagnetism. Kapitel , 18.4 (fram till ex 18.8)

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801) Lördag 15 december 2012,

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (EITF85)

Rep. Kap. 27 som behandlade kraften på en laddningar från ett B-fält.

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.

Parbildning. Om fotonens energi är mer än dubbelt så stor som elektronens vileoenergi (m e. c 2 ):

Lösningar Heureka 2 Kapitel 14 Atomen

Magnetism. Beskriver hur magneter med konstanta magnetfält, t.ex. permanentmagneter, växelverkar med varandra och med externa magnetfält.

Introduktion till fordonselektronik ET054G. Föreläsning 3

Final i Wallenbergs fysikpris

1. Elektromagnetisk strålning

4. Allmänt Elektromagnetiska vågor

Lösningsförslag - Tentamen. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 122 / BFL 111

WALLENBERGS FYSIKPRIS 2011

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Lösningsförslag. Universitetet i Linköping Institutionen för Fysik och Mätteknik Arno Platau. Tentamen för "BFL 110, Tekniskt Basår, Fysik del 3"

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 7 Kvantfysik, Atom-, Molekyl- och Fasta Tillståndets Fysik

Fysikum Kandidatprogrammet FK VT16 DEMONSTRATIONER MAGNETISM II. Helmholtzspolen Elektronstråle i magnetfält Bestämning av e/m

WALLENBERGS FYSIKPRIS

18. Sammanfattning Ursprung och form av fältena Elektrostatik Kraft, fält och potential 2 21, (18.3)

18. Sammanfattning Kraft, fält och potential. Krafter F är fysikaliskt mätbara storheter Elfält beror på kraften som F = Eq (18.

18. Sammanfattning. Elektrodynamik, vt 2013, Kai Nordlund 18.1

Räkneövning 5 hösten 2014

Alla svar till de extra uppgifterna

Transkript:

Prov Fysik B Lösningsförslag DEL I 1. Högerhandsregeln ger ett cirkulärt magnetfält med riktning medurs. Kompass D är därför korrekt. 2. Orsaken till den i spolen inducerade strömmen kan ses som stavmagnetens rörelse mot spolen. Spolen motverkar rörelsen genom att bygga ett magnetfält med en repellerande nordpol på spolens högra sida. För att detta skall vara möjligt måste den inducerade strömmen enligt högerhandsregeln ha riktningen från A till B. 3. Enligt högerhandsregeln, med strömriktning i den positiva laddningens rörelseriktning och magnetfältet riktat inåt i figuren, är den magnetiska kraften riktad rakt uppåt. 4. Magnetfältets riktning runt en strömgenomfluten rak ledare ges av högerhandsregeln. a) kvadrant 2 b) kvadrant 4 5. a) Felaktigt påstående. Ljusintensiteten påverkar inte den energi som varje foton kan överföra till en elektron i metallen. b) Korrekt påstående. Varje foton växelverkar med en elektron i metallen. Ökad ljusintensitet innebär att fler fotoner per tidsenhet växelverkar med elektronerna i metallen. Om fotonen bär tillräckligt med energi för att frigöra en elektron så innebär detta att fler elektroner per tidsenhet ges möjlighet till utträde. c) Korrekt påstående. Ju längre våglängd ljuset har desto mindre energi bär varje foton. Om våglängden är längre än tröskelvåglängden för en given metall har ljusintensiteten ingen betydelse. Den fotoelektriska effekten uteblir! 1

d) Felaktigt påstående. När ljusets våglängd minskar ökar energin hos varje foton. De frigjorda elektronerna får därför högre rörelseenergi och därmed högre fart. 6. Ett exempel är det försök där en ström av elektroner passerar en dubbelspalt. Försöket är analogt med det dubbelspaltexperiment Thomas Young år 1801 utförde med ljus. Försöken visar i båda fall ett interfernsmönster vilket styrker teorin om att såväl ljus som elektroner har vågegenskaper. 7. a) Enligt Lenz lag är den inducerade strömmens riktning i ringen medurs då ringen rör sig mot magnetens nordpol. b) Den inducerade strömmens riktning är i varje läge sådan att orsaken till dess uppkomst motverkas. Om orsaken ses som ringens rörelse så innebär motverkan att ringen bromsas upp. Falltiden blir således längre än då magneten är frånvarande. 2

DEL II 8. Flödestätheten B på ett avstånd a från en rak ledare i vilken det flyter en ström I ges av B = µ 0 2π I a vilket innebär att I = 2πBa µ 0 Då B = 55 µt och a = 12 cm får vi strömstyrkan I = 2π 55 10 6 0, 12 A = 33 A 4π 10 7 Svar: Strömstyrkan i ledaren är 33 A. 9. För att elektronerna skall kunna frigöras måste fotonens energi måste vara minst lika stor som utträdesarbetet, d.v.s. E foton E uttr. Divideras fotonens energi i joule med elementarladdningen e får vi den uttryckt i ev. Eftersom uppstår ingen fotoelektrisk effekt. 10. Vi vet att hc eλ = 6, 626 10 24 3, 0 10 8 1, 602 10 19 589 10 9 = 2, 11 ev 2, 11 ev < 2, 24 ev tan(v) = B s B jh B jh = B s tan(v) där flödestätheten B s genom spolens centrum ges av Biot Savart s lag för en flat spole (r << l) B s = µ 0 2 NI r Således är µ 0 B jh = 2 tan(v) NI r = 4π 10 7 1 0, 5 2 0, 05 tan(21 ) T = 16 µt Svar: Storleken av den horisontella komposanten är enligt denna mätning 16 µt. 3

11. Den inducerade spänningen över det vineklräta ledarstycket ges av U ind = Bvl Den inducerade strömmens styrka beror av slingans resistans. Med hjälp av Ohm s lag får vi U ind = RI = Bvl För att uppnå strömstykan I = 200 ma måste slingan dras med farten v = RI Bl = 85 10 3 200 10 3 60 10 3 0, 25 = 1, 1 m/s m/s Svar: Slingan måste dras med farten 1, 1 m/s 12. a) Sambandet mellan en svartkropps temperatur och den avgivna strålningens intensitetsmaximum ges av Wiens förskjutningslag: λ max T = 2, 9 10 3 Antagandet om att stjärnan strålar som en svartkropp ger en yttemperatur 2, 9 10 3 T = K = 9699 K 299 10 9 Svar: Stjärnan Vegas yttemperatur är 9700 K. b) Stefan-Boltzmann s lag ger att M = P A = σt 4 där M är kroppens emittans, P är den utstrålade effekten, A är stjärnans area och T dess yttemperatur. Under antagandet om stjärnans sfäriska symmetri ges dess radie av P r = 4πσT 4 = 2, 3 10 28 4π 5, 67 10 8 9699 4 m = 1, 9 10 9 m Svar: Vegas radie är 1, 9 10 9 m vilket motsvarar drygt 2,7 solradier 4

13. a) Enligt Faraday s induktionslag beror den inducerade spänningen över ledarna av hur snabbt det magnetiska flödet genom dem förändras. Eftersom i detta fall varvtalet N = 1 får vi U ind = Φ Då det magnetiska flödet per definition är Φ = B A kan Faraday s induktionslag skrivas U ind = Φ = A B Den av ledare L 1 inneslutna arean A 1 = πr 2, vilket ger att U ind = A 1 B = π 0, 022 (35 10 3 0) 105 10 3 V = 0, 42 mv b) Vad gäller beräkningen av spänningen över ledare L 2 är flödestätheten noll utanför kvadraten med sidan l = 8, 0 cm. Kvadratens area A 2 = l 2. Den inducerade spänning över ledare L 2 är därför Svar: U ind = A 2 B = 0, 082 (35 10 3 0) 105 10 3 V = 2, 1 mv Den inducerade spänningen över L 1 är 0, 42 mv. Den inducerade spänningen över L 2 är 2, 1 mv. Strömriktningen är enligt Lenz lag tillsammans med högerhandregeln medurs i båda ledarna. 5