EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 28 VI 2010 Imię i nazwisko. . . . dla I r. Wydz. Inż. Środ., kierunek IŚ II termin nr albumu. . . .
wersja
X
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(30o) = 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. Elektron w stanie z n = 3 orbituje wokół protonu w atomie wodoru w średniej od niego odległości ∼ 45 · 10−11m. Siła oddziaływania elektrostatycznego elektronu i protonu wynosi:
(A) ∼ 1,05 · 10−9N; (B) ∼ 9,4 · 10−9N; (C) ∼ 1,05 · 10−12N; (D) ∼ 9,4 · 10−12N.
2. Błędnym stwierdzeniem jest:
(A) doświadczenie Sterna-Gerlacha nad dyfrakcją elektronów potwierdziło ich falową naturę;
(B) zdolność rozdzielczą mikroskopu optycznego ogranicza falowa natura światła;
(C) doświadczenie Francka-Hertza potwierdziło istnienie stanów kwantowych elektronów w atomach;
(D) doświadczenie Oersteda dowodzi, że źródłem pola magnetycznego jest ruch ładunków elektrycznych.
3. Elektron o masie spoczynkowej m0 przyspieszony w próżni różnicą potencjałów U uzyskał relatywistyczną energię kinetyczną równą m0c2. Prędkość tego elektronu jest równa:
(A) c√
3/2; (B) 2c/3; (C) nie można obliczyć; (D) c/2.
4. 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) 3125 N/C; (C) 2500 N/C; (D) 3750 N/C.
5. 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) 5 N/C; (B) 10 N/C; (C) 20 N/C; (D) 25 N/C.
6. Wskaż nieprawdziwe stwierdzenie:
(A) Pole elektryczne generowane w zjawisku indukcji elektromagnetycznej jest polem potencjalnym;
(B) Pole elektryczne wokół jednorodnie naładowanej metalowej sfery jest polem potencjalnym;
(C) Źródłem ferromagnetyzmu są spiny elektronów atomów ferromagnetyka;
(D) Wartość wektora prędkości protonu poruszającego się w polu magnetostatycznym jest stała.
7. Nieprawdziwym stwierdzeniem jest:
(A) częstotliwość odbieranego światła przez spoczywający detektor nie zależy od prędkości źródła;
(B) relatywistyczne skrócenie długości l = l0p1 − β2 obiektu w kierunku ruchu jest efektem pozornym;
(C) relatywistyczna dylatacja czasu τ = τ0/p1 − β2 jest efektem rzeczywistym;
(D) transformacje Lorentza są słuszne dla prędkości V c.
8. 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) (∼ 7,8 · 10−6) m/s i (∼ 1,8 · 10−3) V/m; (C) 4,6 · 10−6m/s i (∼ 6 · 10−5) 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.
9. 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 ).
10. Składowa x-owa ax 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(Ex− µ0HyVz)/M ; (B) Q(Ex− HyVx)/M ; (C) Q(Ex− 0HyVz)/M ; (D) Q(Ex− µ0HyEz)/M .
Pytanie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Odpowiedź
11. 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) nie można obliczyć; (C) 48; (D) 144.
12. 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) 10−4; (B) 10−2; (C) 10−6; (D) nie można obliczyć.
13. 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) (2 · 103) 1/m; (C) (102) 1/m; (D) (2 · 102) 1/m.
14. 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) [Φ0− Φ(T )]/R; (B) [Φ0+ Φ(T )]/R; (C) 2[Φ0− Φ(T )]/R; (D) [Φ0− Φ(T )]/2R.
15. 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 = 3000 H i T = 0,6 ms;
(B) L = 144,4 H i T = 50 ms; (D) L = 1667 H i T = 60 ms.
16. 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) 7,11 · 1018kg; (D) 3,39 · 109kg.
17. 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) 1125 kg; (B) 896 kg; (C) 2414 kg; (D) 3248 kg.
18. 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) f < s < 2f ; (B) s > f ; (C) 0 < s < f ; (D) s > 2f .
19. Fotoelektron wybity światłem o długości λ ma długość fali materii λB. Praca wyjścia z materiału wynosi:
(A) hc/λ − h2/(2meλ2B); (B) hc/λB− h2/(2meλ2); (C) hc/λ − λ2B/(2meh2); (D) hc/λB− λ2B/(2meh2).
20. Prawdziwym stwierdzeniem jest:
(A) wektor natężenia pola elektrostatycznego ~E wewnątrz miedzianej kuli umieszczonej w zewnętrznym polu elektrycznym jest wektorem zerowym;
(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) ładunek Q doprowadzony na izolowaną miedzianą sferę o promieniu zewnętrznym R i wewnętrznym 99R/100 rozmieszcza się równomiernie na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni sfery.
21. Błędnym stwierdzeniem jest:
(A) wszystkie znane 3 rodzaje neutrin są hadronami najprawdopodobniej zbudowanymi z 2 lub 3 kwarków;
(B) 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;
(C) różnica faz między dwiema falami może się zmienić, jeżeli jedna lub obie ulegają odbiciu;
(D) dwa przewodniki, w których płyną prądy równoległe (antyrównoległe), odpychają się (przyciągają się).
Pytanie 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Odpowiedź
Wrocław, 28 VI 2010 dr hab. inż. W. Salejda, prof. PWr
