Wyjaśnij sens fizyczny obu widocznych strzałek (

(1)

1

Karta pisemnego egzaminu (15 VI 2016) do kursu Fizyka 2.7 dla studentów WPPT kierunku IB.

Imię i nazwisko ………..……….…… Nr albumu: ………..………...

Instrukcja. Osoba zdająca wpisuje CZYTELNIE ww. dane, pisemne odpowiedzi opracowuje dla każdego zagadnienia egzaminacyjnego na oddzielnych arkuszach papieru A-4, które opatruje nazwiskiem i numerem zadania.

Zabrania się udzielania odpowiedzi na dwa zagadnienia egzaminacyjne na jednej kartce papieru.

I. (22 pkt.) Przedstaw** interpretację fizyczną powyższego wykresu. Należy odpowiedzieć na pytania A1) i A2) z rysunku. Opisz źródła energii wykorzystywanej do produkcji energii elektrycznej w ele- ktrowniach jądrowych oraz energii emitowanej przez Słońce**? (4 pkt)?

II. (24 pkt.) Przedstaw fizyczne interpretacje** wszystkich równań Maxwella (20 pkt.). Pokaż, że prawo Coulomba wynika z prawa Gaussa. (4 pkt).

III. (30 pkt.) Opisz podstawowe właściwości pola magnetostatycznego dotyczące jego oddziaływania na:

a) ładunki elektryczne (2 pkt.), b) przewodnik z prądem (2 pkt.), c) ramkę z prądem (10 pkt.) – opracowując pisemną odpowiedź należy zdefiniować i posłużyć się momentem magnetycznym ramki, siłą działającą na ramkę, energią potencjalną oraz wypadkowym momentem siły (mechanicznej) z jaką pole oddziałuje na ramkę. Opisz prawo Biota-Savarta podając sens i znaczenie fizyczne użytych symboli w jego zapisie matematycznym oraz jednostki miar wielkości fizycznych występujących w przytoczonym wzorze (8 pkt.). Przedstaw zwięźle zasadę działania: cyklotronu i spektrometru mas (8 pkt.).

---

*Udzielając odpowiedzi należy opisać znaczenie symboli wielkości fizycznych użytych we wzorach podając ich jednostki miar w SI.

** Wyprowadzenia/zastosowane wzory, odpowiedzi, wyniki liczbowe należy skomentować/objaśnić, ponieważ ich brak zdyskwalifikuje odpowiedź.

A1) Czego dotyczy wykres, co oznaczają zamieszczone symbole, jak są wyznaczane, jakie **wielkości fizyczne* odłożone są na osiach? (8 pkt.)**

A2) Opisz co najmniej dwa zastosowania fizyki jądrowej w medycynie nuklearnej (8 pkt.).**

Wyjaśnij sens fizyczny obu

widocznych strzałek (2 pkt.)

(2)

2

IV. (26 pkt.) IV.1) Przedstaw postulaty** szczególnej teorii względności, opisz sens fizyczny** transformacji Lorentza oraz użytych w ich zapisie matematycznym symboli**

(10 pkt.). Własny czas życia neutronu wynosi = 886 sekund. Niektóre neutrony wiatru słonecznego obserwowane z Ziemi mają czas życia 4 razy dłuższy. Wyjaśnij wyniki tych obserwacji (6 pkt.).. Czy dysponując tymi danymi można określić ich prędkość V oraz

długość drogi ∆x jaką przebywają neutrony obserwowane z Ziemi (4 pkt.)?

IV.2) Wyobraź sobie, że ruchomy układ odniesienia K^’ jest związany z neutronami słonecznymi wyżej opisanymi (w K^’neutrony spoczywają). Niechaj w początku układu K^’ w chwili czasu wykreowany zostanie jeden z takich neutronów, który istnieje do chwili czasu (tj. rozpada się po upływie czasu − ). Zakładamy, że osie OX (ziemskiego K) i OX^’(K^’) układów są równoległe i skierowane prostopadle do powierzchni Ziemi a układ K^’ porusza się z prędkością V. Podaj wzory określające w ziemskim układzie odniesienia K współrzędne powstania i rozpadnięcia się neutronu (4 pkt.).. Ile wynosi | − | i jaki ma to związek z wartością poprzednio wprowadzonej wielkości

∆x (2 pkt.)?

V. (24 pkt.). Przedstaw I, II, III i IV postulat mechaniki kwantowej charakteryzując ich znaczenie fizyczne^** (12 pkt.). Stan kwantowy elektronu o masie m uwięzionego

w nieskończenie głębokiej studni na przedziale <0, a> zadaje funkcja falowa

= sin 3 . Uzasadnij, że prawdopodobieństwo P znalezienia elektronu w przedziale

(

^a ^{18 ;}

) (

^a ¹⁸

)

⁺^ε ^{, gdzie}ε = a/1000, wynosi 1/2000 (8 pkt.). Z jakiego powodu w podanym stanie nie mogą jednocześnie znajdować się 3 elektrony (4 pkt.)?

Wyznacz** energię elektronu w tym stanie kwantowym (8 pkt.). Ws-ka: Operator energii kinetycznej ma postać = − ^ℏ _!^! .

W.Salejda Wrocław, 15 czerwca 2016

---