(1)EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 28 VI 2010 Imię i nazwisko

EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 28 VI 2010 Imię i nazwisko. . . . dla I r. Wydz. PPT, kierunek IB II termin nr albumu. . . .

wersja

A







T T T T

!

Arkusz testowy należy podpisać na obu stronach imieniem, nazwiskiem i numerem albumu.

Odpowiedzi(litery A, B, C lub D) należy wpisywać do kratek u dołu każdej strony. Na arkuszu nie wolno robić żadnych innych znaków! Do pomocniczych obliczeń służy przydzielona kartka.

Wskazanie poprawnej odpowiedzi = +3 pkt,błędna odpowiedź = −1 pkt.

Dane: g ≈ 10 m/s², sin(30^o) = 1/2, c ≈ 3 · 10⁸m/s, π ≈ 3, ε0 ≈ 10⁻¹¹F/m, µ0 ≈ 10⁻⁶H/m, e ≈ 1, 6 · 10⁻¹⁹C, h ≈ 7·10⁻³⁴Js, me ≈ 10⁻³⁰kg, NA≈ 6·10²³mol⁻¹, prędkość dźwięku w powietrzu 340 m/s, gęstość powietrza 1,2 kg/m³.

1. Pionowy bardzo długi izolowany drut jest naładowany w próżni jednorodnie ładunkiem o gęstości liniowej 3 · 10⁻⁹C/m. Wartość wektora natężenia pola elektrostatycznego w odległości 10 m od niego jest równa:

(A) 20 N/C; (B) 10 N/C; (C) 5 N/C; (D) 25 N/C.

2. Do spektometru masowego SM wstrzykiwana jest mieszanina dwóch jonów o ładunkach +Q, które przeszły przez ten sam selektor prędkości jonów. Jon atomu węgla ¹²₆C porusza się w SM po okręgu o promie- niu 23 cm. Jeśli nieznany jon zakreśla okrąg o promieniu 1,84 m, to jego liczba masowa wynosi:

(A) 96; (B) 144; (C) nie można obliczyć; (D) 48.

3. Błędnym stwierdzeniem jest:

(A) doświadczenie Oersteda dowodzi, że źródłem pola magnetycznego jest ruch ładunków elektrycznych;

(B) zdolność rozdzielczą mikroskopu optycznego ogranicza falowa natura światła;

(C) doświadczenie Francka-Hertza potwierdziło istnienie stanów kwantowych elektronów w atomach;

(D) doświadczenie Sterna-Gerlacha nad dyfrakcją elektronów potwierdziło ich falową naturę.

4. Moc prądu elektrycznego 250 kW jest przesyłana z elektrowni do niedużej miejscowości za pomocą linii, której opór wynosi R = 100 Ω. Załóżmy, że prąd elektryczny przesyłamy za pomocą tej linii pod napięciami U1= 230 V i U2= 23 kV. Oznaczmy przez P1 i P₂ moce tracone na linii przesyłowej. Iloraz P₂/P1 wynosi:

(A) 10⁻²; (B) nie można obliczyć; (C) 10⁻⁶; (D) 10⁻⁴.

5. Mol Cu ma masę 64 g, 9 · 10³kg/m³ i 1,7 · 10⁻⁸Ω·m, to gęstość i przewodność właściwa Cu. Na jeden atom Cu przypada jeden elektron gazu elektronów swobodnych. W drucie miedzianym o promieniu 4 mm płynie prąd I = 5 A. Prędkość dryfu elektronów oraz wartość natężenia pola elektrycznego w drucie wynoszą:

(A) 4,6 · 10⁻⁶m/s i (∼ 6 · 10⁻⁵) V/m; (C) (∼ 7,8 · 10⁻⁶) m/s i (∼ 1,8 · 10⁻³) V/m;

(B) 4,6 · 10⁻³m/s i (∼ 4 · 10⁻⁴) V/m; (D) 3 · 10⁻³m/s i (∼ 8 · 10⁻³) V/m.

6. Na dwóch nitkach o równych długościach wiszą odchylone od pionu o kąty α₁i α₂dwie metalowe naładowane kulki o masach m₁ i m₂. Siła oddziaływania kulombowskiego między nimi jest równa:

(A) gm₂sin α2; (B) gm₁sin α1; (C) gm₂tan α2; (D) gm₁/ tan α1. 7. Wskaż nieprawdziwe stwierdzenie:

(A) Źródłem ferromagnetyzmu są spiny elektronów atomów ferromagnetyka;

(B) Pole elektryczne wokół jednorodnie naładowanej metalowej sfery jest polem potencjalnym;

(C) Pole elektryczne generowane w zjawisku indukcji elektromagnetycznej jest polem potencjalnym;

(D) Wartość wektora prędkości protonu poruszającego się w polu magnetostatycznym jest stała.

8. Ilość energii emitowanej w jednostce czasu z jednostki powierzchni ciała doskonale czarnego (cdc) o temper- aturze T wynosi R = σT⁴, gdzie σ = 7·10⁻⁸W/(m²·K⁴). Potraktujmy Słońca jako (cdc). Jego powierzchnia ma temperaturę 6 · 10³K, a promień kuli słonecznej 1,4 · 10⁹m. W czasie jednej sekundy Słońce traci masę:

(A) 2,37 · 10¹⁰kg; (B) 8,5 kg; (C) 3,39 · 10⁹kg; (D) 7,11 · 10¹⁸kg.

9. Fotoelektron wybity światłem o długości λ ma długość fali materii λ_B. Praca wyjścia z materiału wynosi:

(A) hc/λ − h²/(2meλ²_B); (B) hc/λ − λ²_B/(2meh²); (C) hc/λB− h²/(2meλ²); (D) hc/λB− λ²_B/(2meh²).

10. Nieprawdziwym stwierdzeniem jest:

(A) relatywistyczna dylatacja czasu τ = τ₀/^p1 − β² jest efektem rzeczywistym;

(B) relatywistyczne skrócenie długości l = l₀^p1 − β² obiektu w kierunku ruchu jest efektem pozornym;

(C) transformacje Lorentza są słuszne dla prędkości V  c;

(D) częstotliwość odbieranego światła przez spoczywający detektor nie zależy od prędkości źródła.

11. Prąd I = 4 A płynie w przewodniku ułożonym na osi OY od −∞ do punktu (0, − 2). Następnie przewodnik ma kształt łuku okręgu o R = 2 m i środku w punkcie (0,0). Od punktu (2,0) prąd płynie przewodnikiem położonym na osi OX do +∞. Wartość natężenia pola magnetycznego w punkcie (0,0) wynosi:

(A) (1/3) A/m; (B) (1/4) A/m; (C) (7,5) A/m; (D) (1/2) A/m.

Pytanie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Odpowiedź

12. Powiększenie poprzeczne soczewki m = −s⁰/s; dla m < 0 obraz jest odwrócony; dla m > 0 obraz jest prosty (nieodwrócony). Dla soczewki o ogniskowej f > 0, obraz jest odwrócony, rzeczywisty i powiększony dla:

(A) s > f ; (B) s > 2f ; (C) f < s < 2f ; (D) 0 < s < f .

13. Składowa x-owa a_x przyspieszenia ładunku Q o masie M poruszającego się w próżni w polu elektromagne- tycznym o ~E = (Ex; 0; Ez) i ~H = (0; Hy; 0) w chwili, gdy ma prędkość ~V = (Vx; Vy; Vz) jest równa:

(A) Q(E_x− 0H_yVz)/M ; (B) Q(E_x− µ₀HyVz)/M ; (C) Q(Ex− µ₀HyEz)/M ; (D) Q(Ex− H_yVx)/M . 14. Gęstość energii pola magnetycznego wewnątrz próżniowego solenoidu, w którym płynie prąd I = 2 A,

wynosi 2 J/m³. Liczba zwojów solenoidu przypadająca na jednostkę jego długości, tj. n = N/L, wynosi:

(A) (10³) 1/m; (B) (10²) 1/m; (C) (2 · 10³) 1/m; (D) (2 · 10²) 1/m.

15. Podczas rozszczepienia jądra²³⁵₉₂U o masie 4 · 10⁻²⁵kg wydziela się energia 200 MeV= 3,2 · 10⁻¹¹J. Niechaj elektrownia atomowa o 33% sprawności ma moc 1000 MW. W czasie jednego roku, tj. przez 3 · 10⁷s, do zapewnienia ciągłej pracy takiej elektrowni potrzebna jest masa uranu ²³⁵₉₂U równa:

(A) 896 kg; (B) 2414 kg; (C) 1125 kg; (D) 3248 kg.

16. Prawdziwym stwierdzeniem jest:

(A) ładunek Q doprowadzony na izolowaną miedzianą sferę o promieniu zewnętrznym R i wewnętrznym 99R/100 rozmieszcza się równomiernie na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni sfery;

(B) wektor ~E na powierzchni miedzianej kuli umieszczonej w zewnętrznym polu elektrycznym jest styczny do powierzchni kuli;

(C) w dielektryku umieszczonym między okładkami naładowanego kondensatora płaskiego indukowana jest polaryzacja, której wektor ~P jest równoległy do natężenia ~E pola w kondensatorze;

(D) wektor natężenia pola elektrostatycznego ~E wewnątrz miedzianej kuli umieszczonej w zewnętrznym polu elektrycznym jest wektorem zerowym.

17. W obwodzie LC z pojemnością C = 6µF maksymalne napięcie na kondensatorze wynosi 2 V, a maksymalne natężenia prądu w cewce 12 mA. Indukcyjność L i okres T drgań w tym obwodzie wynoszą:

(A) L = 0,167 H i T = 6 ms; (C) L = 1667 H i T = 60 ms;

(B) L = 3000 H i T = 0,6 ms; (D) L = 144,4 H i T = 50 ms.

18. Błędnym stwierdzeniem jest:

(A) aby wyznaczyć kierunek i zwrot wektora d ~B wytwarzanego przez fragment przewodu z prądem należy:

uchwycić fragment prawą dłonią, tak aby kciuk wskazywał kierunek płynącego prądu; wtedy palce prawej dłoni wskazują kierunek i zwrot d ~B;

(B) różnica faz między dwiema falami może się zmienić, jeżeli jedna lub obie ulegają odbiciu;

(C) dwa przewodniki, w których płyną prądy równoległe (antyrównoległe), odpychają się (przyciągają się);

(D) wszystkie znane 3 rodzaje neutrin są hadronami najprawdopodobniej zbudowanymi z 2 lub 3 kwarków.

19. Cząsteczka toneru ma masę 10⁻¹⁵kg, ładunek Q = +100e, i aby nie odrywała się od bębna kserokopiarki, siła przyciągania elektrostatycznego między bębnem i cząsteczką powinna być dwa razy większa od jej ciężaru. Natężenie pola elektrycznego przy powierzchni bębna jest równe:

(A) 1250 N/C; (B) 3750 N/C; (C) 3125 N/C; (D) 2500 N/C.

20. Otwarty włącznik napięcia, opornik R i kondensator C są połączone szeregowo z akumulatorem o SEM równej E . Z kondensatorem jest połączona równolegle świetlówka, która zapala się przy napięciu U < E . Po zwarciu włącznika świetlówka zapali się po czasie:

(A) RC ln(1 − U/E ); (B) RC ln(1 + U/E ); (C) RC ln(1 + U/E ); (D) −RC ln(1 − U/E ).

21. Zamknięty obwód elektryczny o oporze R znajduje się w polu magnetycznym. Jeśli strumień magnetyczny obejmowany obwodem dla t = 0 wynosi Φ₀, a dla 0 < t < T strumień zmienia się w sposób ciągły i przyjmuje w chwili czasu T wartość Φ(T ), to w obwodzie tym w czasie T przepłynął ładunek równy:

(A) 2[Φ₀− Φ(T )]/R; (B) [Φ₀− Φ(T )]/2R; (C) [Φ₀+ Φ(T )]/R; (D) [Φ₀− Φ(T )]/R.

Pytanie 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Odpowiedź

Wrocław, 28 VI 2010 dr hab. inż. W. Salejda, prof. PWr