! X WPPT/FT/IBIIrokIIItermin EGZAMINTESTOWYZFIZYKI14II2006

EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 14 II 2006

. . . . WPPT/FT/IB II rok III termin

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

h ≈ 7 · 10 ⁻³⁴ J · s, ¯h ≈ 10 ⁻³⁴ J · s, 1 eV ≈ 2 · 10 ⁻¹⁹ J, m e ≈ 10 ⁻³⁰ kg — masa elektronu, c = 3 · 10 ⁸ m/s.

1. Składnikami jądra atomu nie są:

(A) elektrony i protony; (B) protony i neutrony; (C) neutrony i kwarki; (D) kwarki i protony.

2. Cząstką elementarną wykazującą strukturę wewnętrzną jest:

(A) neutron; (B) neutrino; (C) elektron; (D) antyelektron.

3. Ciało dosk. czarne o temp. T 1 = 3000 K ma maksymalną wartość spektralnej zdolności emisyjnej ε ^CDC max (ν max , T 1 ) = 1,6 · 10 ⁻⁸ W/m ² dla ν max = 1,8 · 10 ¹⁴ Hz. Stosunek spektralnej zdolności emisyjnej ε(ν = ν max , T 1 ) do spektralnej zdolności absorpcyjnej a(ν = ν max , T 1 ) kawałka wolframu wynosi:

(A) ε ^CDC max (ν max , T 1 ); (B) c · ε ^{CDC max} (ν max , T 1 )/4; (C) 4c · ε ^{CDC max} (ν max , T 1 ); (D) 4ε ^CDC max (ν max , T 1 )/c.

4. Obwód LC odbiornika radiowego z C = [10 ⁻¹⁰ /(3π)] F jest w rezonansie ze stacją radiową nadająca na fali o częstotliwości 100 MHz, jeśli indukcyjność L wynosi:

(A) [3 · 10 ⁻⁶ /(4π)] H; (B) [2 · 10 ⁻⁵ /(3π)] H; (C) [4 · 10 ⁻² /(5π)] H; (D) 4 · 10 ⁻⁵ /π H.

5. Czas życia stanu wzbudzonego elektronu w atomie jest rzędu 1 ns. Niepewność energii tego stanu wynosi:

(A) ∼ 10 ⁻²⁵ J; (B) ∼ 10 ⁻²³ J; (C) ∼ 10 ⁻¹⁹ J; (D) ∼ 10 ⁻⁴³ J.

6. Wartość średnia wektora Poyntinga ˆ S na wysokości 100 km nad powierzchnią Ziemi wynosi 1,5 kW/m ² . Jeśli światło słoneczne pada prostopadle na całkowicie pochłaniający kwadratowy kawałek blachy o boku 2 m orbitujący na wysokości 100 km nad Ziemią, to działa nań siłą równą:

(A) 20 µN; (B) 5 µN; (C) 25 mN; (D) 2 mN.

7. Atom wodoropodobny ma w jądrze Z protonów oraz pojedynczy elektron orbitujący wokół jądra. Cał- kowita energia mechaniczna elektronu na n-tej orbicie o promieniu r n jest równa:

(A) −Ze ² /(8πε 0 r _n ); (B) −Z ² e ² /(8πε 0 r _n ); (C) −Ze ² /(4πε 0 r _n ); (D) −Z ² e ² /(4πε 0 r _n ).

8. Operator energii cząstki kwantowej o masie m w nieskończenie głębokiej studni potencjalnej o szero- kości L ma postać ˆ H = − 2 ^{¯ h} m

d

d x

, a jeden z jego stanów własnych jest postaci ψ(x) = A sin (10πx/L).

Energia cząstki w stanie ψ(x) wynosi:

(A) (10π¯h) ² /(2mL ² ); (B) (100π¯h) ² /(2mL ² ); (C) (10Aπ¯h) ² /(2mL ⁴ ); (D) (10π¯h) ² /(2mAL ² ).

9. Cząstka kwantowa o masie m znajduje się w stacjonarnym stanie kwantowym o unormowanej funkcji ψ(x) = ^p 2/L sin (20πx/L), uwięziona w nieskończenie głębokiej studni potencjalnej, gdzie potencjał U (x) = ∞ dla x < 0 i x > L oraz U(x) = 0 dla 0 ¬ x ¬ L. Prawdopodobieństwo znalezienia tej cząstki w przedziale h0, L/2i wynosi:

(A) ^R 0 ^L/2 ψ ^∗ (x)ψ(x) dx; (C) ^R 0 ^L/2 ψ ^∗ (x)) ² xψ ² (x) dx;

(B) ^R 0 ^L/2 ψ ^∗ (x)x ² ψ(x) dx; (D) ¹ ₂ − ^{R 0 L/2} ψ ^∗ (x)ψ(x) dx.

10. Trzy polaryzatory ustawiono na osi optycznej. Płaszczyzny polaryzacji skrajnych tworzą ze sobą kąt 60 ^◦ , a z płaszczyzną polaryzacji środkowego kąty 30 ^◦ . Światło niespolaryzowane o intensywności I = 64 W/m ² po przejściu przez ten układ ma intensywność równą:

(A) 18 W/m ² ; (B) 2 W/m ² ; (C) 7,1 W/m ² ; (D) 14,2 W/m ² . 11. Światło emitowane przez żarówkę jest:

(A) częściowo widzialne; (B) monochromatyczne; (C) spójne; (D) spolaryzowane.

12. Impuls lasera trwa 4 µs, a jego moc wynosi 7 mW. Jeśli długość fali emitowanego światła λ = 600 nm, to w czasie jednej nanosekundy laser ten emituje liczbę fotonów równą około:

(A) 2 · 10 ⁷ ; (B) 8 · 10 ⁷ ; (C) 2 · 10 ⁸ ; (D) 8 · 10 ¹⁰ .

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

Odpowiedź

EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 14 II 2006

. . . . WPPT/FT/IB II rok III termin

i nr albumu

. . . .

wersja

X

13. Na próbkę krzemu o szerokości przerwy energetycznej około 1 eV pada fala elektromagnetyczna o dłu- gościach fal od 500 nm do 2 µm. Spośród podanych niżej długości fal wybierz najmniejszą, dla której elektrony z pasma walencyjnego nie są wzbudzane do pasma przewodnictwa:

(A) 1300 nm; (B) 900 nm; (C) 1400 nm; (D) 1600 nm.

14. Długość fali promieniowania emitowanego przez policyjny radar wynosi 0,6 cm. Najmniejsza grubość warstwy lakieru antyodbiciowego (uniemożliwiająca zmierzenie prędkości pojazdu przez radar) o współ- czynniku załamania n = 3/2 pokrywającego karoserię samochodu, którego materiał ma współczynnik załamania 9/8 wynosi przy prostopadłym padaniu:

(A) 2 mm; (B) 4 mm; (C) 1 mm; (D) 2,5 mm.

15. Energia kinetyczna nierelatywistycznego elektronu jest równa energii fotonu o długości fali 26,25·10 ⁻⁵ m.

Prędkość tego elektronu wynosi:

(A) 4 · 10 ⁴ m/s; (B) 16 · 10 ³ m/s; (C) 2 · 10 ⁵ m/s; (D) 8 · 10 ⁴ m/s.

16. W doświadczeniu Younga z dwoma szczelinami interferencja konstruktywna zachodzi dla d sin Θ m = mλ, gdzie m = 0, ±1, ±2, . . . Jeżeli sprawdzamy dualizm korpuskularno-falowy elektronów o pręd- kościach 10 ⁻¹ m/s i prążki pierwszego rzędu (m = ±1) (jasny prążek elektronowy) obserwujemy dla Θ 1 = π/6, to odległość szczelin d jest równa około:

(A) 14 mm; (B) 70 mm; (C) 140 µm; (D) 70 µm.

17. Światło z powietrza pada prostopadle na układ 10 szyb o jednakowych grubościach d = 0,3 m. W i-tej szybie prędkość światła v i = c/2 ⁱ , gdzie i = 1, . . ., 10. Jeśli suma ciągu geometrycznego ^{P n} _i=1 a _i = a 1 1−q

1−q , to czas, w którym światło przejdzie przez układ szyb, jest równy:

(A) 2(2 ¹⁰ − 1) ns; (B) 2 ¹¹ ns; (C) 2(2 ¹⁰ + 1) ns; (D) (2 ¹⁰ − 1) ns.

18. Energia elektronu na n-tej orbicie w modelu Bohra atomu wodoru E n = E 1 /n ² , gdzie E 1 ≈ −14 eV.

Atom wodoru znajdujący się w stanie z n = 6 oświetlono strumieniem fotonów o różnych energiach.

Spośród podanych niżej częstości fal elektromagnetycznych wybierz najmniejszą, której absorpcja może spowodować jonizację stanu wzbudzonego atomu:

(A) 1,3 · 10 ¹⁴ Hz; (B) 0,5 · 10 ¹⁴ Hz; (C) 0,9 · 10 ¹⁴ Hz; (D) 1,7 · 10 ¹⁴ Hz.

19. Światło przechodzi z ośrodka o współczynniku załamania 2/ √

3 do powietrza. Jeśli kąt padania wy- nosi π/6, to kosinus kąta załamania jest równy:

(A) ^p 2/3; (B) 2/3; (C) √

3/3; (D) 1.

20. Powiększenie obrazu przedmiotu w soczewce m = − _x ^y , gdzie y — odległość obrazu, a x — odległość przedmiotu od soczewki. Ogniskowa soczewki skupiającej f = 30 cm. Jeśli x = 10 cm, to powiększenie obrazu dawanego przez tę soczewkę jest równe:

(A) 1,5; (B) 3; (C) 4; (D) 2,5.

21. Zasada działania skaningowego mikroskopu tunelowego jest oparta na zjawisku:

(A) tunelowania elektronów; (C) dyfrakcji elektronów;

(B) interferencji fotonów; (D) dyspersji światła.

22. Zjawisko rozszczepienia światła w pryzmacie jest przejawem:

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

23. Argumentem nie potwierdzającym hipotezy o ekspansji Wszechświata jest:

(A) istnienie czarnych dziur; (C) jego skład chemiczny;

(B) prawo Hubble’a; (D) promieniowanie reliktowe.

24. Naturę korpuskularną światła potwierdza zjawisko:

(A) Comptona; (B) dyfrakcji; (C) interferencji; (D) załamania światła.

Wrocław, 14 II 2006 dr hab. inż. W. Salejda, prof. PWr

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

Odpowiedź