EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 15 VI 2005

EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 15 VI 2005

. . . . WPPT/FT/IB I rok I termin

. . . .

wersja

B

    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 = +2 pkt. Błędna odpowiedź = −1 pkt.

Wybrane stałe fizyczne: R = 8,3 J/(mol·K), ε ⁰ ≃ 9 · 10 ⁻¹² C ² /(N · m ² ), k = _{4 πε} ¹

0

≃ 9 · 10 ⁹ N · m ² /C ² . 1. Konstruując przetwornik wielkości mechanicznych (np. ciśnienia) na elektryczne (np. napięcie) można

jego zasadę działania oprzeć na zjawisku:

(A) Peltiera; (B) piezoelektrycznym; (C) Seebecka; (D) piroelektrycznym.

2. Poprzeczna fala y(x, t) = 0,005 cos(72t − 16x) rozchodzi się po strunie ułożonej wzdłuż osi OX. Jej prędkość fazowa i maksymalna prędkość fragmentów struny wynoszą (w SI):

(A) 72 i 0,005; (B) 4,5 i 0,36; (C) π i π/10; (D) 0,5 i 0,08.

3. Przy stałym ciśnieniu 200 kPa dokonujemy kompresji 80 moli idealnego gazu jednoatomowego o C _V = 3R/2. Objętość gazu maleje od 0,7 m ³ do 0,1 m ³ . Zmiana energii wewnętrznej tego gazu wynosi około:

(A) 180 kJ; (B) −300 kJ; (C) 300 kJ; (D) −180 kJ.

4. Okres małych drgań wahadła fizycznego T = 2π ^p I/(mgd). Okres drgań pręta metalowego o długości l podwieszonego za jeden z jego końców wynosi (wskazówka: I ś.m. = ml ² /12):

(A) T = 2π ^p 24l/g; (B) T = 2π ^p 2l/(3g); (C) T = 2π ^p 6l/g; (D) T = 2π ^p l/(12g).

5. Wskaż nieprawdziwe stwierdzenie. W SI wektor:

(A) natężenia E pola elektrostatycznego ma wymiar N/C;

(B) natężenia H pola magnetycznego ma wymiar N/A;

(C) polaryzacji P ma wymiar C/m ² ;

(D) indukcji B pola magnetycznego ma wymiar N/(C·m).

6. Zbiornik o pojemności 12 m ³ wypełnia 3600 moli gazu O 2 (masa molowa 32 g). Temperatura gazu wzrosła od 27 ^◦ C do 77 ^◦ C. Gęstość tlenu (w kg/m ³ ) i jego ciśnienie po ogrzaniu wynoszą odpowiednio około:

(A) 45 i 0,2 MPa; (B) 3 i 0,2 MPa; (C) 9,6 i 0,87 MPa; (D) 24 i 0,75 MPa.

7. Prawdą jest, że:

(A) x(t) = 0,7 · sin(5t − π/3) opisuje w SI ruch harmoniczny tłumiony;

(B) dźwięk jest mechaniczną falą poprzeczną przenoszącą energię w dowolnym ośrodku sprężystym;

(C) pole magnetyczne zmienia energię kinetyczną naładowanej cząstki poruszającej się w nim;

(D) wzór dU = δQ − δW jest matematycznym zapisem I zasady termodynamiki.

8. Poniżej podano różne postacie równań Maxwella w ośrodku. Błędnym jest:

(A) div B = −∂Φ ^M /∂t; (B) rot H = j + ∂D/∂t; (C) ^R ε r ε 0 E · dS = Q; (D) div D = ρ.

9. Na poziomej idealnie gładkiej powierzchni spoczywa ciało o masie m = 2,5 kg połączone ze sprężyną o współczynniku sprężystości k = π ² · 202,5 N/m. Ciało to wychylono z położenia równowagi x = 0 do położenia x = 0,08 m, a następnie w chwili t = 0 s puszczono, w wyniku czego zaczęło wykonywać ruch harmoniczny x(t) = A cos(ω 0 · t + α ⁰ ). Wychylenie tego ciała po czasie t = (1/27) s wynosi:

(A) −0,04 m; (B) 0,04 m; (C) ( √

3 · 0,04) m; (D) (0,08/ √ 2) m.

10. Cztery identyczne oporniki o oporze R połączone równolegle podłączono do akumulatora o E = 12 V i oporze wewnętrznym 5 Ω. Jeśli przez akumulator płynie prąd 2 A, to R wynosi:

(A) (1/2) Ω; (B) (1/4) Ω; (C) 4 Ω; (D) 2 Ω.

11. Pojemność cieplna C dielektryka zależy od temperatury jak C(T) = α · T ³ . Aby ogrzać dielektryk od T 0

do 3T 0 należy dostarczyć mu ciepła w ilości (wskazówka: δQ = C(T)dT):

(A) 8αT ⁴ 0 /3; (B) 4αT ³ 0 ; (C) 20αT ⁴ 0 ; (D) αT ⁴ 0 /2.

12. Wskaż poprawną tożsamość termodynamiczną:

(A) ^{ ∂F} _∂V ^

T = P ; (B) ^{ ∂U} _∂S ^

V = T; (C) ^{ ∂F} _∂T ^

V = S; (D) ^{ ∂U} _∂V ^

S = P .

Pytanie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Odpowiedź

EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 15 VI 2005

. . . . WPPT/FT/IB I rok I termin

. . . .

wersja

B

13. Długość dwustronnie zamocowanej naciągniętej struny wynosi 36 cm, a jej masa 5 g. Struna wydaje dźwięk podstawowy o częstotliwości (400/3) Hz. Siła naciągu struny jest równa:

(A) 160 N; (B) 128 N; (C) 32 N; (D) 64 N.

14. Współczynnik przewodnictwa cieplnego szkła: λ sz = 1 W/(m·K), a styropianu λ ^s = 2 · 10 ⁻² W/(m·K).

Intensywność przewodzenia ciepła I, czyli dopuszczalna moc energii cieplnej przepuszczanej przez jed- nostkę powierzchni wynosi I = P/S = λ∆T/d = 50 W/m ² , gdzie d – grubość muru. Grubości murów o powierzchni 1 m ² ze styropianu i szkła o podanej wartości I są w przybliżeniu równe odpowiednio:

(A) 2 cm i 1 m; (B) 20 cm i 0,5 m; (C) 5 cm i 0,4 m; (D) 4 cm i 0,8 m.

15. Dwieście moli helu (masa molowa 4 g) wrze w temperaturze 4,22 K. Ciepło parowania helu wynosi 2,1 · 10 ⁵ J/kg, a C p = 5R/2. Zmiana entropii helu po wyparowaniu (tj. po zakończeniu wrzenia) wynosi około:

(A) 10 ³ J/K; (B) 8 · 10 ⁴ J/K; (C) 4 · 10 ⁴ J/K; (D) 2 · 10 ² J/K.

16. Funkcja rozkładu Maxwella f (v) = C(m, T)v ² exp [−mv ² /(2k B T)]. Prawdopodobieństwo tego, że losowo wybrana cząsteczka będzie miała prędkość leżącą w przedziale (v 0 , v 0 + ∆v 0 ), gdzie ∆v 0 ≪ v ⁰ , wynosi:

(A) f (v 0 )∆v 0 ; (B) ^R _v ^∞

0

f (v)dv; (C) ^R ₀ ^v

v ² f (v)dv; (D) ^R ₀ ^v

f (v)dv.

17. OZ to oś cylindra. W przestrzeni jest określone pole elektrostatyczne E = (E _x = 0,E _y = 0,E _z ). Strumień tego pola przez dolną podstawę cylindra wynosi 4 · 10 ⁹ N·m ² /C, a przez górną (−67) · 10 ⁹ N·m ² /C. Jeśli ośrodkiem jest próżnia to w objętości cylindra znajduje się ładunek elektryczny:

(A) −7 µC; (B) 7 mC; (C) −7 mC; (D) 7 µC.

18. Dwie identyczne kuleczki metalowe o masach m wiszą w próżni na równoległych nieważkich niciach stykając się ze sobą. Jednej z kuleczek dostarczono ładunek Q, w wyniku czego obie kuleczki odchyliły się od pionu o kąt β i dzieli je odległość:

(A) Q ^{q 4 sin} _mg ^β ; (B) (Q/2) ^q _{mg tan β} ^k ; (C) Q ^{q k tan β} _mg ; (D) (Q/2) ^q _{mg sin β} ^k . 19. Proton i elektron znajdujące się początkowo w odległości 5 · 10 ⁻¹¹ m rozsunięto na odległość 1 m. Praca

sił pola elektrostatycznego wynosi około:

(A) −10 ⁻⁷ J; (B) 4,6 · 10 ⁻¹⁸ J; (C) 10 ⁻⁷ J; (D) −4,6 · 10 ⁻¹⁸ J.

20. Stałe pole elektryczne nie wnika do:

(A) próżni; (B) dielektryka; (C) piezoelektryka; (D) przewodnika.

21. Fala płaska y(x, t) = A cos(ωt − kx) rozchodząca się w ośrodku sprężystym nie przenosi w nim:

(A) masy; (B) fazy; (C) pędu; (D) energii.

22. Poziom głośności dźwięku β = (10 dB) lg (I/I 0 ), gdzie I 0 = 10 ⁻¹² W/m ² — intensywność odniesienia.

Intensywność dźwięku o poziomie głośności 120 dB jest równa:

(A) 10 ¹² W/m ² ; (B) 1 W/m ² ; (C) 10 ⁻²⁴ W/m ² ; (D) 10 W/m ² .

23. Ciało o masie m i cieple właściwym c spadło z wysokości h na piasek, w wyniku czego p % jego począt- kowej energii mechanicznej zostało zużyte na podgrzanie. Wzrost temperatury ciała wyniósł:

(A) pgh/(100c); (B) pgh/(100mc); (C) pgh/(mc); (D) pmgh/(100c).

24. W poziomej rurce wypełnionej olejem o gęstości 900 kg/m ³ i module sprężystości objętościowej 2,5·10 ⁹ Pa biegnie fala akustyczna o f = 6 Hz i amplitudzie A = 3 mm. Intensywność tej fali jest równa około:

(A) 5800 W/m ² ; (B) 6000 W/m ² ; (C) 9600 W/m ² ; (D) 19200 W/m ² .

25. Na obrotowej tarczy o promieniu 5 m zamontowano syrenę, która emituje dźwięk o częstotliwości 600 Hz rozchodzący się z prędkością 350 m/s. Karuzela zaczyna obracać się z prędkością kątową 0,8 rad/s.

W pewnej odległości od tarczy słychać dźwięk o największej częstotliwości równej około:

(A) 607 Hz; (B) 609 Hz; (C) 603 Hz; (D) 611 Hz.

Wrocław, 15 VI 2005 dr hab. inż. W. Salejda, prof. PWr, dr inż. M.H. Tyc

Pytanie 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Odpowiedź