INSTRUKCJA: Prosimy o czytelnie uzupełnienie nagłówka i udzielanie odpowiedzi na każde zagadnienie na oddzielnej kartce papieru formatu A-4, którą należy podpisać imieniem i nazwiskiem oraz opatrzyć nr.

1

Karta pisemnego egz. (28 VI 2017) do kursu Fizyka 2.7 dla studentów WPPT kier. Inż. Biom.

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

INSTRUKCJA: Prosimy o czytelnie uzupełnienie nagłówka i udzielanie odpowiedzi na każde zagadnienie na oddzielnej kartce papieru formatu A-4, którą należy podpisać imieniem i nazwiskiem oraz opatrzyć nr.

zagadnienia. Wyprowadzenia/zastosowane wzory, odpowiedzi liczbowe należy koniecznie uzupełnić/opa- trzyć stosownymi komentarzami/wyjaśnieniami dotyczącymi użytych symboli, wielkości fizycznych oraz jednostek miar SI, których brak zdyskwalifikuje odpowiedź.

1. Elektrostatyka. (36 pkt.) Proszę podać lub przedstawić lub opisać lub wyjaśnić lub obliczyć:

a) Definicję pola elektrostatycznego. (4 pkt.)

b) Prawo Gaussa dla pola elektrostatycznego wraz z interpretacją fizyczną; zastosowania. ( 4pkt.) c) Wielkości wektorowe i skalarne charakteryzujące ilościowo w odległości r > R pole elektrostatyczne ładunku Q znajdującego się na powierzchni metalowej kuli o promieniu R umieszczonej w próżni; wyznaczyć natężenie pola elektrostatycznego dla r < R. (4 pkt.)

d) Definicję pojemności elektrycznej; zastosowania kondensatorów. (4 pkt.) e) Przewodnik w polu elektrostatycznym; zastosowania. (6 pkt.)

Poniższy wykres pokazuje, jak zmieniał się w czasie 24 h stopień naładowania baterii telefonu komórkowego o pojemności 1200 mAh; podana wartość pojemności, oznacza, że od naładowania (100%) do rozładowania (0%) w obwodzie dołączonym do baterii przepływa taki sam ładunek jaki płynąłby w ciągu godziny, gdyby natężenie prądu było stałe i wynosiłoby 1200 mA. Proszę wyznaczyć:

f) Średnią wartość prądu pobieranego z baterii w czasie 24 h jej działania. (4 pkt.)

g) Oszacować maksymalną wartość natężenia prądu I

pobieranego z baterii w czasie 24 h jej

działania. (10 pkt.)

2

2. Szczególna teoria względności. (30 pkt.) Proszę podać lub przedstawić lub opisać lub wyjaśnić lub obliczyć:

a) Postulaty szczególnej teorii względności. (6 pkt)

b) Sens fizyczny transformacji Lorentza oraz użytych w jej zapisie matematycznym symboli. (10 pkt) c) Własny czas życia cząstki elementarnej wynosi sekund; niektóre z tych cząstek docierające z kosmosu i obserwowane z Ziemi żyją n razy dłużej; wyznacz prędkość tych cząstek; przyjąć

c = 3 0 10 m/s. , ⋅

(6 pkt.)

d) Wyjaśnij dlaczego tempa upływu czasu mierzonego na zegarach na powierzchni Ziemi oraz na zegarach umieszczonych na satelitach globalnego systemu pozycjonowania są różne. (8 pkt)

3. Równania Maxwella i prąd stały. (24 pkt.) Proszę podać lub przedstawić lub opisać lub wyjaśnić lub obliczyć:

a) Prawo indukcji elektromagnetycznej, użytych w jego zapisie matematycznym symboli oraz warunki, po spełnieniu których SEM będzie różna od zera. (10 pkt)

b) Obwód elektryczny o oporze elektrycznym R tworzy kwadratowa ramka o boku a, której płaszczyzna jest równoległa do linii pola magnetycznego, którego wektor indukcji (stały kierunek i zwrotu) ma wartość zależną od czasu ^{B t} ( ) ^{= B}

^sin ( ^{ω t + π 3} ) ; obliczyć SEM(t) indukowanej w ramce. (4 pkt) c) Podać I i II prawo Kirchhoffa. (6 pkt)

d)Trzy jednakowe ogniwa o podanych SEM, oporach wewnętrznych r włączono do obwodu razem z oporem R jak na schemacie obok, na którym oznaczono także prądy płynące w obwodzie; zapisać II prawo Kirchhoffa dla oczka Y. (4 pkt)

4. Fizyka jądrowa. (34 pkt.). Proszę podać lub przedstawić lub opisać lub wyjaśnić lub obliczyć:

a) Budowę jądra atomu. (6 pkt)

b) Energię wiązania nukleonów. (6 pkt)

c) Wzór E Z ( ) ( = ^{9 1733} , − Z ¹⁵⁰ ) [ MeV nukleon ] określa w dobrym przybliżeniu energię wiązania nukleonu dla jąder o liczbach masowych 56 ≤ Z ≤ 236 ; oszacuj energię wydzielaną w rozszczepieniu jądra

U →

Zr +

Te + 3n . (8 pkt)

d) Prawo rozpadu promieniotwórczego; zastosowania. (4 pkt)

d) Co najmniej 2 zastosowania fizyki jądrowej w medycynie w tym metodę obrazowania PET. ( 10 pkt)

5. Fizyka kwantowa. (28 pkt.) Proszę podać lub przedstawić lub opisać lub wyjaśnić lub obliczyć:

a) Model Bohra atomu wodoru. (8 pkt)

b) Zasady nieoznaczoności Heisenberga; oszacować nieokreśloność ∆t czasu życie stanów wzbudzonych lasera emitującego światło o częstościach w przedział o szerokości 2ˑ10

Hz. (10 pkt) c) Zakaz Pauliego. (4 pkt)

d) Hipoteza de Broglie’a; zastosowania(e) falowej natury cząstek elementarnych. (6 pkt)

Włodzimierz Salejda Wrocław, 28 czerwca 2017.