Lösningar NP Fy B 005 Uppgift nr 1 (79) SVAR: Den gravitationskraft som jorden påverkar satelliten med utgör centripetalkraft i satellitens bana. Denna kraft på satelliten är riktad in mot jordens medelpunkt. Uppgift nr (131) M är jordens massa. m är Mirs massa. r är avståndet mellan Mir och jordens 4 medelpunkt. Enligt tabell är M 5,974 10 kg. Gravitationslagen: 4 Mm 11 5,974 10 110000 F C 6,673 10 N r 6700000 SVAR: Gravitationskraften var 0,98 MN. Uppgift nr 3 (150) 976853 N v λf f v λ 340 Hz 0,005 68kHz 0,07 MHz SVAR: 0,07 MHz Uppgift nr 4 (836) Wiens förskjutningslag ger direkt T 898 µmk/λ m 9993 K 10 kk. SVAR: 10 kk Uppgift nr 5 (134) 19 Den absorberade energin W ( 7, 3,9) ev 3,3 1,60 10 J. λ h c / W SVAR: 376 nm 3,76 10 Uppgift nr 6 (147) 7 m 376nm a) En pipa som är öppen i båda ändarna har svängningsbukar i ändarna och en nod i λ mitten. Därmed är rörlängden L Ö för grundtonen. För en pipa som är sluten i ena änden har vi buk i den öppna änden och en nod i den slutna. Därmed blir rörlängden λ L S för dennas grundton. 4 Eftersom f och därmed λ är samma för de båda fallen blir då rörlängden för den halvslutna pipan minst. Skolverket 00
SVAR: Den halvslutna pipan blir kortast. b) v λf λ L LS 4 S v f 4 340 0 4 m 4,5m 4,3m om vi räknar med f 0 Hz SVAR: 4,3 m Uppgift nr 7 (346) m e 9,1093897 10 B 59 10 F F QvB mv r 6 T mv r 31 QvB kg Q 1,6017733 10 v 5,0 10 r mv QB 6 m/s 19 C 9,1093897 10 1,6017733 10 31 19 5,0 10 59 10 6 6 m 0,4818 m SVAR: Radien blir 0,48 m. Uppgift nr 8 (1088) T ½ 9 år för Sr Antal pulser/min för 14 år sedan : 780 10 570 pulser/min ln ( ) t λt T R R0 e R0e 570 0,715 1839 pulser/min Antal pulser idag: 1839 + 10 049 pulser/min SVAR: Man bör få ca 000 pulser/min Uppgift nr 9 (135) a) 0,8895 0,4805 A m 0,045 m T 1,6988 0,9994 s 1,3988 ( ) s SVAR: Amplituden är 0,0 m och periodtiden 1,40 s. b) v y Aω cosωt v π Aω 0,045 m/s 1,3988 max 0,9 m/s SVAR: Maximal hastighet är 0,9 m/s. Skolverket 00
Uppgift nr 10 (139) Gitterekvationen d sinϕ k λ (med sedvanliga beteckningar). Här är k. Gitterkonstanten d (10 3 / 50) m 1,93 µm d sinϕ Gitterekvationen ger λ Härur inses att större λ, större vinkel. a och d hör ihop med större λ, b och c med mindre. Större vinkel ϕ ad 33,16 157,34 ger ϕ ad 37,91 och 10 3 o sin37,91 λ m 51 590,8 nm Mindre vinkel ϕ bc 33,10 157,39 ger ϕ bc 37,855 och 10 3 o sin37,855 λ1 m 51 590,1nm SVAR: Gitterkonstanten är 1,93 µm och våglängderna 590,1 resp 590,8 nm Uppgift nr 11 (1041) at Falltiden blir 1,43 s enligt s v0t + vilket med fördel kan avrundas uppåt till 1,5 s. Med en maximal utgångshastighet i horisontalled på v 8 m/s kommer man då sträckan 1 m enligt d vt. För att ha lite marginal och tillåta Anton att flyttas i sidled även efter nedslaget bör man addera ytterligare 4 m (krävs ej för att erhålla full poäng). (v 5 m/s ger d 7 7,5 m medan världsrekordfarten 10 m/s ger d 14 15 m, där man gärna också bör lägga till en säkerhetsmarginal på några m.) SVAR: d 15 m (med antagandena enligt ovan). Uppgift nr 1 (15) a) SVAR: Eftersom elektronstrålen avböjs uppåt måste platta A vara positivt laddad. b) Elektronens hastighet. mv Energiomsättning Arbete QU EK 0 Q U v 1,4 10 6 m/s Jämvikt F F e m m e Skolverket 00
F e EQ E U EQ QvB B B 1,1mT Fm QvB v v d U E d Magnetfältet är riktad ut ur papperet. Uppgift nr 13 (1108) Bindningsenergi/nukleon är för 4 3 9 5,49 10 + 9 1,00776 + 14 1,008665 3,00357 9 F 3 7,6 MeV/nukleon ( ) Bindningsenergi/nukleon är för 4 3 11 5,49 10 + 11 1,00776 + 1 1,008665,98977 11 Na 3 8,11 MeV/nukleon ( ) Bindningsenergi/nukleon är för 4 3 1 5,49 10 + 1 1,00776 + 11 1,008665,9941 1 Mg 3 7,90 MeV/nukleon ( ) 931,49 MeV/nukleon 931,49 MeV/nukleon 931,49 MeV/nukleon SVAR: Na är mest stabil och F minst stabil. Uppgift nr 14 (138) m ( v v1) Impulslagen ger F t ( mv) dvs F t med sedvanliga beteckningar. m 4 kg; v1 gh enligt energiprincipen, vilket ger med h 5 m v 1 m/s; v 0 m/s ; t antages vara 1 ms; 4 F N 88 kn 100 kn 3 1 10 (motsvarande tyngden av 10 ton alltså!) Antag arean av träffytan motsvarar cm, detta ger trycket 3 F 88 10 7 P 44 10 N/m 4 A 10 7 SVAR: P 44 10 N/m för den antagna ytan. Uppgift nr 15 (17) Verifiering av induktionslagen e N på följande sätt: dt Skolverket 00
större utslag ju större värde på antal varv. Den inducerade spänningen är proportionell mot N. e N dt inducerade spänningen beror på flödesändringens storlek (ju större desto dt större e). Detta innebär att en större hastighet på magneten ger ett större utslag. olika riktning på magnetens hastighet ger olika utslag (ena eller andra hållet). Detta ser man i induktionslagen då ändrar tecken och e ändrar tecken dt ett motriktat utslag. man ser också att det inte räcker med ett flöde genom magneten (magneten ligger stilla 0 ) utan att det krävs en flödesändring 0. dt dt Verifiering av Lenz lag. Experimentet kan visa på Lenz lag, då man ju ser den inducerade strömmens riktning och på så sätt kan se att den inducerade strömmen då skapar ett motriktat magnetfält. Skolverket 00
Bedömningsanvisningar Inom parentes anges ett exempel på ett godtagbart svar. Betygsgräns G: 1 Betygsgräns VG: 7 varav 6 vg poäng Betygsgräns MVG: 7 varav 15 vg poäng Eleven ska dessutom ha visat MVGkvaliteter på markerade uppgifter. Uppgift nr 1 (79) Max 1/0 Eleven ritar en kraft som är riktad mot jordens centrum Uppgift nr (131) Eleven redovisar godtagbar metod med korrekt svar (0,98 MN) Max /0 Uppgift nr 3 (150) Max /0 Eleven redovisar godtagbar metod med rimligt värde på v och godtagbart svar (0,07 MHz) Uppgift nr 4 (836) Max /0 Eleven redovisar godtagbar metod (Wiens förskjutningslag) med godtagbart svar (T 10 kk alt 10000 K) Uppgift nr 5 (134) Max /0 Eleven redovisar godtagbar metod med godtagbart svar (0,38 µm ) Skolverket 00
Uppgift nr 6 (147) Max 3/0 a) Eleven visar kunskap om stående vågor för någon av piporna, med eller utan figur Båda piporna korrekt behandlade med rätt slutsats (pipan sluten i ena änden och öppen i den andra blir kortast) b) Godtagbart svar (4,3 m om f 0 Hz) Uppgift nr 7 (346) Max 1/ Godtagbar ansats (t.ex. F QvB ) Inser att den magnetiska kraften utgör en centripetalkraft Godtagbart svar (0,48 m) Uppgift nr 8 (1088) Max 1/ λt Godtagbar ansats (t.ex. aktiviteten R R 0 e ) Redovisar godtagbar metod där hänsyn till bakgrundsstrålningen tagits med godtagbart svar (ca 000 pulser/min) Uppgift nr 9 (135) Max / a) Godtagbar bestämning av amplitud (0,0 m) och periodtid (1,40 s) +1 g b) Visar att maxfart ges av v max Aω Godtagbar bestämd maximal fart (0,9 m/s) Uppgift nr 10 (139) Max / Beräknar gitterkonstanten (1,93 µm) Använder gitterekvationen korrekt Kombinerar vinklarna rätt Godtagbart svar (590,1 nm resp. 590,8 nm) Skolverket 00
Uppgift nr 11 (1041) Max 0/3 Godtagbara antaganden och ansats till en godtagbar lösningsmetod Godtagbara beräkningar med godtagbart svar Uppgift nr 1 (15) Max 1/4 a) Godtagbar motivering med korrekt svar (platta A) b) Tecknat uttryck för elektronens hastighet Påvisar jämvikt Godtagbar lösning och svar (1,1 mt och fältet ut ur papperet) Uppgift nr 13 (1108) Max 0/3 Godtagbar beräkning av bindningsenergin per nukleon 3 3 3 ( 9 F : 7,6 MeV/nukleon, 11Na : 8,11MeV/nukleon, 1Mg : 7,90 MeV/nukleon) Redovisar förståelse för sambandet mellan bindningsenergi/nukleon och nuklidens stabilitet Uppgift nr 14 (138) Godtagbar ansats (t.ex. impulslagen) Godtagbar beräkning av kraften Godtagbar beräkning av trycket Max 1/3/ Eleven visar kvaliteter på MVGnivå genom en klar och tydlig redovisning och ett korrekt fysikaliskt resonemang. Skolverket 00
Uppgift nr 15 (17) Uppgiften ska bedömas med s.k. aspektbedömning. Bedömningsanvisningarna innehåller två delar: Först beskrivs i en tabell olika kvalitativa nivåer för tre olika aspekter på kunskap som läraren ska ta hänsyn till vid bedömningen av elevens arbete. Bedömda elevlösningar med kommentarer och poängsättning finns som dokument i pdfformat att skriva ut från Färdiga Provförslag i Provbanken. Bedömningen avser Kvalitativa nivåer Lägre Användning av storheter, begrepp och modeller Förmåga att använda fysikaliska storheter, begrepp och modeller på företeelser i omvärlden. Eleven beskriver minst två händelseförlop p t.ex. när varvtalet och hastigheten ändras. Eleven beskriver ytterligare något händelseförlopp och använder korrekta storheter och begrepp t.ex. flödesändring och inducerad spänning. Högre Eleven beskriver på ett uttömmande sätt de relevanta experimenten och använder korrekta storheter och begrepp. Total poäng Fysikaliskt resonemang Förekomst av och kvalitet i utvärdering, analys, reflektion och förmåga att föra ett fysikaliskt resonemang. Redovisning Hur klar, tydlig och fullständig elevens redovisning är. 1 g g Eleven kopplar ihop de beskrivna storheterna t.ex. hur flödesändringen påverkar den inducerade spänningen. g och 1 vg /1 Eleven kopplar ihop sina slutsatser med induktionslagen och Lenz lag. 1 vg vg 0/ Redovisningen är möjlig Redovisningen är att förstå och följa. Den strukturerad och tydlig. Den formella behandlingen är formella behandlingen är acceptabel. väsentligen korrekt. 1 g 1 g och 1 vg 1/1 Summa 3/4 Lösningen har insiktsfulla fysikaliska resonemang och redovisningen är välstrukturerad och tydlig. Den formella behandlingen är korrekt. Skolverket 00