EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 25 I 2001 nazwiskoImię i. . . .

EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 25 I 2001 _nazwisko ^{Imię i} . . . .

dla II roku Wydziału Inżynierii Środowiska I termin ^Wydział, i nr albumu ^rok . . . .

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 = +2 pkt, błędna odpowiedź = –1 pkt.

Wybrane stałe fizyczne: c = 3,0 · 10 ⁸ m/s, k B = 1,4 · 10 ⁻²³ J/K,  0 = 8,9 · 10 ⁻¹² F/m, R = 8,3 J/(K mol), µ 0 = 4π · 10 ⁻⁷ H/m, h = 6,6 · 10 ⁻³⁴ J s, ¯h = 1,1 · 10 ⁻³⁴ J s, e = 1,6 · 10 ⁻¹⁹ C, m e = 9,1 · 10 ⁻³¹ kg.

1. Piezoelektryków nie stosuje się w:

(A) mikrosilnikach; (C) czujnikach ciśnień lub naprężeń;

(B) generatorach ultradźwięków; (D) termoparach.

2. Względne przenikalności: magnetyczna i elektryczna pewnego ośrodka wynoszą odpowiednio µ r = 2 i  r = 4,5. Prędkość fali elektromagnetycznej w tym ośrodku jest równa:

(A) c/√4,5; (B) c/ √

2; (C) c/9; (D) c/3.

3. Elektron o pędzie p porusza się w płaszczyźnie prostopadłej do jednorodnego pola magnetycznego o in- dukcji B. Promień okręgu, który zatacza elektron, jest równy:

(A) p ² /(2meB); (B) eB/p; (C) h/p; (D) p/(eB).

4. Średnia prędkość kwadratowa cząsteczek gazu o masie m wynosi v ^(kw) = √

3k B T /m, a prędkość najbardziej prawdopodobna v ^(pr) = √

2k B T /m. Temperatury T H 2 gazowego wodoru i T He gazowego helu, dla których zachodzi równość v ^(kw) _He = v _H ^(pr) ₂ , spełniają relację:

(A) T He = (4/3)T H ₂ ; (B) T He = (16/9)T H ₂ ; (C) T He = (2/3)T H ₂ ; (D) T He = (8/3)T H ₂ . 5. Molowa pojemność cieplna C V oraz wykładnik adiabaty κ gazu N 2 są równe odpowiednio:

(A) C ^V = 3R, κ = 4/3; (C) C ^V = (3/2)R, κ = 5/3;

(B) C V = (5/2)R, κ = 7/5; (D) C V = (5/2)R, κ = 5/3.

6. Ładunek q 1 znajduje się w początku układu współrzędnych, a ładunek q 2 = −q ¹ jest umieszczony w od- ległości d od niego. Strumień indukcji elektrycznej przez powierzchnię sfery o środku w początku układu współrzędnych i promieniu d/3 jest równy:

(A) 0; (B) q 2 ; (C) q 1 ; (D) 4π(d/3) ² q 1 .

7. O tym, że światło jest falą poprzeczną, świadczy zjawisko:

(A) dyspersji; (B) interferencji; (C) polaryzacji; (D) dyfrakcji.

8. Praca wyjścia elektronu z katody wykonanej z sodu wynosi 2,35 eV. Fotoprąd popłynie, jeśli fotokomórkę z taką katodą oświetlimy światłem monochromatycznym o częstotliwości większej od:

(A) 5,7 · 10 ¹⁴ Hz; (B) 4,1 · 10 ¹³ Hz; (C) 3,1 · 10 ¹³ Hz; (D) 2,4 · 10 ¹⁴ Hz.

9. Wielkość Z = 1/f, gdzie f jest ogniskową soczewki, nazywamy zdolnością skupiającą soczewki. Jednostką Z jest dioptria (1 D = 1 m ⁻¹ ). Zdolność skupiająca Z układu dwóch cienkich soczewek umieszczonych blisko siebie jest równa sumie ich zdolności skupiających Z 1 + Z 2 . Okulista stwierdził, że dalekowidz widzi dobrze przedmiot z odległości l 1 = 1/3 m bez okularów i równie dobrze z odległości l 2 = 1/4 m w okularach. Zdolność skupiająca okularów pacjenta wynosi:

(A) 4,5 D; (B) 1 D; (C) 3,25 D; (D) 7 D.

10. Natężenie stałego pola magnetycznego w odległości l od prostoliniowego przewodnika z prądem umiesz- conego w próżni wynosi H. Natężenie prądu płynącego w tym przewodniku jest równe:

(A) 2πlH; (B) lH; (C) 2µ 0 πlH; (D) µ 0 lH .

11. W obwodzie przedstawionym na rysunku wartości oporów wynoszą: R 1 = 1 kΩ, R 2 = 2 kΩ, R 3 = 3 kΩ, a siła elektromotoryczna E = 22 V. Prąd I ¹ płynący przez opór R 1 ma natężenie:

(A) 26,4 mA; (B) 10 mA; (C) 8 mA; (D) 6 mA. ^{E  I 1}

R ₂ R ₃

R ₁

12. Przewodnik w kształcie kwadratowej ramki o boku a wysuwamy ze stałą prędko- ścią v z obszaru pola magnetycznego o indukcji B, jak na rysunku. Siła elektromo- toryczna E indukowana w ramce podczas wysuwania wynosi:

(A) √

2 avB; (B) avB/2; (C) avB; (D) a ² vB. × × ×

× × ×

× × ×

× × × B -

v

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

Odpowiedź

EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 25 I 2001 _nazwisko ^{Imię i} . . . .

dla II roku Wydziału Inżynierii Środowiska I termin ^Wydział, i nr albumu ^rok . . . .

wersja

A

13. Niespolaryzowany promień świetlny pada na granicę ośrodków o współczynnikach załamania n 1 i n 2 , przy czym n 1 < n 2 . Prawidłowy bieg promieni przedstawia rysunek:

(A) n 1

n 2



@ @ R

@ @

@

 

  

; (B)

n 1

n 2



 

   CO C C C C

; (C)

n 1

n 2



@ @ R

@ @

@

 :

 ; (D)

n 1

n 2



@ @ R

@ @

@

.

14. Promień krzywizny soczewki w metodzie pierścieni Newtona wyznaczamy ze wzoru R k = d ² /(4λk), gdzie d jest średnicą k-tego prążka widzianego w świetle o długości fali λ. Jeśli d zmierzono z dokładnością względną 3%, a λ z dokładnością względną 1%, to:

(A) ∆R k /R k = 5%; (B) ∆R k /R k = 10%; (C) ∆R k /R k = 4%; (D) ∆R k /R k = 7%.

15. Elektron poruszający się poziomo z prędkością v wpada między poziome okładki kondensatora płaskiego, pomiędzy którymi natężenie pola elektrycznego wynosi E. Po przebyciu drogi l między okładkami odle- głymi od siebie o d  l, elektron odchyli się w pionie od początkowego toru o odległość:

(A) eEd ² /(2mv ² ); (B) mlv ² /(eEd); (C) eEd ² /(mv ² ); (D) eEl ² /(2mv ² ).

16. Jeżeli pola elektryczne i magnetyczne są stacjonarne, to:

(A) div B(r) = 0, rot E(r) = %(r)/ 0 ; (C) div H(r) = j(r), rot B(r) = 0;

(B) div D(r) = %(r), rot E(r) = 0; (D) div E(r) = 0, rot E(r) = %(r)/ 0 .

17. Układ K ⁰ porusza się z prędkością V = 0,6c wzdłuż osi OX spoczywającego układu K. Znajdujący się w K ⁰ obserwator rejestruje zapalenie się lampki w punkcie (x ⁰ = 1000 m, y ⁰ = 500 m, z ⁰ = 1500 m) w chwili t ⁰ = 10 ⁻⁵ s. Obserwator w K widzi to samo zdarzenie w punkcie o współrzędnej x równej:

(A) 1750 m; (B) −500 m; (C) −1000 m; (D) 3500 m.

18. Trzy ładunki o wartościach +q, +q i −q są umieszczone w narożach trójkąta równobocznego o boku a.

Przenosząc ładunek −q nieskończenie daleko, wykonano pracę:

(A) q ² /(2π 0 a); (B) kq ² /(4π 0 a ² ); (C) kq ² /(4π 0 a); (D) 3kq ² /(4π 0 a ² ).

19. Energia pola magnetycznego cewki o indukcyjności L, przez którą płynie prąd o natężeniu I, wynosi:

(A) LI/2; (B) I ² /(2L); (C) LI ² /2; (D) LI ² .

20. W wyniku 6-krotnego pomiaru masy kulki otrzymano wyniki: m 1 = 14,3 g, m 2 = 14,7 g, m 3 = 14,4 g, m 4 = 14,9 g, m 5 = 14,5 g, m 6 = 14,2 g. Jeśli za niepewność pomiaru przyjąć odchylenie standardowe średniej, to masa kulki wynosi:

(A) (14,5 ± 0,3) g; (B) (14,5 ± 0,25) g; (C) (14,5 ± 2,6) g; (D) (14,5 ± 0,1) g.

21. Inżynier projektuje znak drogowy ograniczający dopuszczalną prędkość (w km/h) pojazdów, który będzie ustawiony przed poziomym zakrętem drogi o promieniu R = 130 m. Współczynnik tarcia wynosi 0,5.

Wskazówka: 10 m/s = 36 km/h; g = 10 m/s ² ; 25 ² = 625. Inżynier powinien umieścić na znaku liczbę:

(A) 120; (B) 110; (C) 100; (D) 90.

22. Równanie Schr¨odingera −(¯h ² /2m)(d ² ψ/dx ² ) = Eψ opisuje cząstkę o masie m w nieskończonej studni potencjału o szerokości l. W stanie opisanym funkcją falową ψ(x) = √

2/l sin(3πx/l) cząstka ma energię:

(A) 2¯h ² π ² /(ml ² ); (B) 9¯h ² π ² /(ml ² ); (C) 9¯h ² π ² /(ml ³ ); (D) 9¯h ² π ² /(2ml ² ).

23. Prędkość v galaktyki odległej od Drogi Mlecznej o d wynosi v = H 0 d, gdzie H 0 = (2,1 ± 0,2) · 10 ⁻¹⁸ s ⁻¹ . Jeśli Wszechświat rozszerzał się jednostajnie, to czas t, jaki upłynął od Wielkiego Wybuchu jest równy:

(A) (1,4 ± 0,2) · 10 ²⁶ s; (C) (9,6 ± 1,0) · 10 ¹⁷ s;

(B) ? — zadanie jest nierozwiązywalne; (D) (4,8 ± 0,5) · 10 ¹⁷ s.

24. W mikroskopie optycznym częstotliwość stosowanego światła monochromatycznego wynosi 5 · 10 ¹⁴ Hz.

Za pomocą tego mikroskopu można rozróżnić szczegóły preparatu o rozmiarach liniowych:

(A) nie większych niż około 300 nm; (C) większych niż około 150 nm;

(B) nie mniejszych niż około 300 nm; (D) mniejszych niż około 1200 nm.

Wrocław, 25 I 2001 dr hab. inż. W. Salejda, dr inż. K. J. Ryczko, mgr inż. M. H. Tyc Pytanie 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Odpowiedź