Egzamin wstępny z fizyki
Politechnika Gdańska Gdańsk, 2 lipca, 2002 r.
Egzamin składa się z 15 zadań. Zadania 1–5 oceniane będą w skali 0–2 punkty, zadania 6–15 w skali 0–4 punkty w zależności od jakości i poprawności rozwiąza- nia. Za rozwiązanie zadań można uzyskać maksymalnie 50 punktów. Czas trwania egzaminu 120 minut.
1. Dwa ciała zostały rzucone równocześnie z tej samej wysokości. Jedno z nich puszczono swobodnie, a drugiemu nadano pewną poziomą prędkość początkową. Które z nich wcześniej spadnie na ziemię?
2. W której z przemian gazu doskonałego średnia prędkość jego cząsteczek nie ulega zmianie?
3. Dla jakich odległości przedmiotu od soczewki skupiającej nie można otrzy- mać obrazu rzeczywistego?
4. Jakie zjawisko fizyczne jest głównie odpowiedzialne za powstawanie barw- nych plam rozlanego paliwa na mokrej nawierzchni?
5. Uzupełnić zapis reakcji jądrowej: 94Be +??α → 126C+?. Podać nazwę nie opisanej cząstki.
6. Do klocka początkowo spoczywającego przyłożono poziomo skierowaną siłę równą ciężarowi klocka, która działała ciągu czasu τ = 8 s. Ruch klocka odbywa się po poziomej powierzchni, współczynnik tarcia wynosi f = 0, 02.
Jak długo będzie trwał ruch klocka po zaprzestaniu działania siły?
7. Cienką, nierozciągliwą nić nawinięto na bloczek i do jej końca przywiązano ciało o masie równej masie bloczka. Ciało opada w polu grawitacyjnym Ziemi. Jakie posiada ono przyspieszenie, jeśli nić odwija się z bloczka bez poślizgu? Tarcie na osi bloczka i opór powietrza pominąć.
8. Z jaką prędkością spadnie na powierzchnię Ziemi ciało puszczone swobodnie (w kierunku jej środka) z wysokości H równej promieniowi Ziemi? Przyjąć:
promień Ziemi RZ = 6400 km, przyspieszenie ziemskie (na powierzchni) g = 10 m/s2. Efekty oddziaływania atmosfery pominąć.
1
9. Okres drgań pionowych ciężarka zawieszonego na sprężynie wynosi T1 = 1, 2 s. Po doczepieniu dodatkowego ciężarka okres drgań wzróśł do 1, 3 s. Ob- liczyć, o ile zwiększysła się długość sprężyny po doczepieniu dodatkowego ciążarka. Przyjąć g = 10 m/s2, π2 ≈ 10.
10. W punkcie A znajduje się ujemny ładunek punktowy Q = −q. W punkcie B, odległym o L = 30 mm od A, umieszcznono ładunek dodatni Q+ = +4q.
W jakiej odległości x od ładunku ujemnego znajduje się punkt leżący na odcinku AB, w którym potencjał pola elektrycznego jest równy zero?
11. Ile wynosi całkowite ciśnienie istniejące na głębokości h = 90 m jezio- ra? Przyjąć: ciśnienie atmosferyczne p0 = 1000 hPa, gęstość wody ρw = 1000 kg/m3, przyspieszenie ziemskie g = 10 m/s2.
12. Do termosu zawierającego masę m1 = 300 g wody o temperaturze t1 = 80◦ C wrzucono m2 = 200 g lodu o temperaturze t2 = 0◦ C. Obliczyć temperaturę końcową t wody po stopieniu się lodu. Ciepło topnienia lodu ct= 336 kJ/kg, ciepło właściwe wody cw = 4, 2 kJ/(kg · K).
13. Obwód elektryczny składa się ze źródła prądu stałego o sile elektromoto- rycznej ε i oporze wewnętrznym r oraz dwóch oporów o opornościach R1 i R2 połączonych szeregowo. Równolegle do oporu R2 podłączono kondensa- tor o pojemności C. Wyznaczyć energię zgromadzoną na kondensatorze.
14. Zmiana natężenia prądu płynącego przez cewkę indukcyjną o ∆I = 100 mA w czasie ∆t = 10 ms wywołuje powstanie w niej SEM indukcji ε = 0.2 mV. Obliczyć długość fali elektromagnetycznej emitowanej przez generator, którego obwód drgający składa się z tej cewki i kondensatora o pojemności C = 2 nF. Prędkość światła w próżni c = 3 · 108 m/s.
15. Energia elektronu na pierwszej orbicie atomu wodoru w modelu Bohra jest równa E1 = −13.6 eV. Ile wynosi energia kwantu emitowanego przy przej- ściu elektronu z orbity trzeciej na drugą?
2
