EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 16 VI 2004

EGZAMIN TESTOWY Z FIZYKI 16 VI 2004

. . . . dla I roku Wydziału Inżynierii Środowiska I termin

. . . .

wersja

C

    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: g ≈ 10 m/s ² , c dź. ≈ 340 m/s, c ≈ 3 · 10 ⁸ m/s, G ≈ 7 · 10 ⁻¹¹ Nm ² /kg ² , N A ≈ 6 · 10 ²³ mol ⁻¹ , R ≈ 8,3 J/(mol K), k ≈ 1,4 · 10 ⁻²³ J/ K,

1. Promień zewnętrzny R wydrążonego jednorodnego walca o masie m i momencie bezwładności I jest nieznany. Walec ten stacza się po równi pochyłej o kącie α z przyspieszeniem a. Wartość R ² wynosi:

(A) Ia

ma − mg sin α ; (B) mg sin α − ma

Ia ; (C) Ia

mg sin α − ma ; (D) Ia

mg sin α + ma . 2. Wskaż zjawisko nie będące mechanizmem przenoszenia ciepła:

(A) konwekcja; (B) promieniowanie; (C) topnienie; (D) przewodnictwo.

3. W celu oszacowania (w km) dległości s od uderzenia pioruna odliczamy liczbę n sekund upływających od błysku do huku. Najlepszą przybliżoną wartość s określa wzór:

(A) (n/4) km; (B) 2n km; (C) (n/3) km; (D) 3n km.

4. Na ciało o masie 25 kg działa siła F, powodując zmianę jego prędkości od v 0 = (5, 0, 0) m/s do v = (0, 7, 0) m/s w czasie 3 s. Praca wykonana przez F nad ciałem jest równa:

(A) 225 J; (B) 600 J; (C) 675 J; (D) 300 J.

5. Struna o gęstości liniowej masy 0,6 kg/m jest naciągnięta siłą 60 N. W strunie rozchodzi się fala o częstości (800/π) Hz i amplitudzie 0,002 m. Moc średnia tej fali jest równa:

(A) 15,36 W; (B) 7,68 W; (C) 61,44 W; (D) 30,72 W.

6. Przyczyną specyficznej cyrkulacji mas powietrza w wyżach i niżach barycznych jest:

(A) ruch orbitalny Ziemi; (C) ruch Księżyca;

(B) wiatr słoneczny; (D) obrót Ziemi wokół własnej osi.

7. W termosie znajduje się woda o masie 1,2 kg i temperaturze 90 ^◦ C. Wrzucono do niej kostkę lodu o ma- sie 200 g i temperaturze 0 ^◦ C. Ciepło właściwe wody 4,2 kJ/(kg · ^◦ C), ciepło topnienia lodu 330 kJ/kg.

Końcowa temperatura wody wynosi:

(A) 77 ^◦ C; (B) 87 ^◦ C; (C) 57 ^◦ C; (D) 66 ^◦ C.

8. Stałe przyspieszenie kątowe cząstki o prędkości początkowej v 0 = 0 poruszającej się po okręgu o promie- niu r wynosi ε. Przyspieszenie dośrodkowe a d po czasie t cząstki jest równe:

(A) (εrt) ² /(2r); (B) (εr) ² ; (C) (εt) ² r; (D) εr.

9. Jeden mol dwuatomowego gazu doskonałego podlega przemianie od stanu (p 0 = 5 · 10 ³ N/m ² , V 0 = 2 m ³ , T ₀ ) do stanu (p = 2 · 10 ³ N/m ² , V = 4 m ³ , T ). Zmiana energii wewnętrznej gazu ∆U jest równa:

(A) −7000 J; (B) −5000 J; (C) −3000 J; (D) 7000 J.

10. Moment bezwładności obracającej się gwiazdy neutronowej maleje w czasie jej zapadania się do 1/3 swojej wartości początkowej. Stosunek końcowej do początkowej energii kinetycznej gwiazdy wynosi:

(A) 1/9; (B) 9; (C) 1/3; (D) 3.

11. Jednorodna linijka o długości 0,6 m jest podwieszona jednym końcem do sufitu. Po wychyleniu z położenia równowagi wykonuje ona drgania harmoniczne o okresie:

(A) 2π s; (B) √

0,2π s; (C) 4π s; (D) 0,4π s.

Wskazówka: T = 2π ^p I/(mgd); I _ś.m. = ml ² /12 — moment bezwładności pręta względem osi środkowej.

12. Energia mechaniczna sztucznego satelity Ziemi jest zachowana, ponieważ:

(A) pole grawitacyjne Ziemi jest potencjalne; (C) prędkość polowa Ziemi jest stała;

(B) pęd satelity jest stały; (D) moment pędu satelity jest stały.

13. Silnik turbinowy samolotu lecącego z prędkością 210 m/s wydaje dźwięk o częstości 15 kHz. Pilot doga- niającego go samolotu, którego prędkość wynosi 280 m/s, słyszy dźwięk o częstości:

(A) 16,9 kHz; (B) 15,5 kHz; (C) 18,5 kHz; (D) 17,9 kHz.

Pytanie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Odpowiedź

14. Zasada działania mikrochłodziarek oparta jest na zjawisku:

(A) Seebecka; (B) Thompsona; (C) Peltiera; (D) Hooke’a.

15. Na powierzchni 1 cm ² procesora firmy AMD upakowanych jest 40 mln tranzystorów, z których każdy zajmuje powierzchnię kwadratu o polu a ² . Dobrym oszacowaniem wartości a jest (µm= 10 ⁻⁶ m):

(A) √

2,5 µm; (B) 25 µm; (C) √

2,5 mm; (D) 5 µm.

16. Z balonu poruszającego się poziomo z prędkością 2 m/s przelatującego na wysokości 500 m nad wieżą kontrolną lotniska upuszczono część balastu. Balast upadnie w odległości od wieży:

(A) 500 m; (B) 1000 m; (C) 20 m; (D) 520 m.

17. Przy zapisie bitu informacji do komórki pamięci procesor wydziela ciepło Q = 10 ¹⁰ · kT ln 2. Zapisując w ciągu sekundy 10 ¹⁰ bitów przy T = 300 K, procesor ten wydziela ciepło równe (ln 2 = 0,7):

(A) 10 ⁻⁴ J; (B) 10 ⁻¹¹ J; (C) 0,3 J; (D) 3 J.

18. Hokeiści A i B zderzyli się idealnie niesprężyście. Jeśli m A = 80 kg, v A = (10, 0, 0) m/s, m B = 120 kg, v _B = (0, −20, 0) m/s, to tuż po zderzeniu poruszają się razem z prędkością V równą:

(A) (0, −8, 0) m/s; (B) ( ^√ ₂₀₀ ⁵⁰⁰ , −12, 0) m/s; (C) (4, −12, 0) m/s; (D) (1/8, −1/6, 0) m/s.

19. Przekształcenia Lorentza: x = γ(x ⁰ + V t ⁰ ) i t = γ(t ⁰ + V x ⁰ /c ² ); γ · ^p 1 − β ² = 1. Obserwator w układzie K rejestruje współrzędne zdarzenia: x = 100 km i t = 3,75 · 10 ⁻⁴ s. W układzie K ⁰ , poruszającym się względem K w dodatnim kierunku osi OX z prędkością V = 4c/5, współrzędna x ⁰ wynosi:

(A) 237,5 km; (B) 16,7 km; (C) 316,7 km; (D) 12,5 km.

20. Nieprawdą jest, że istnieje zasada zachowania:

(A) momentu pędu; (B) pędu; (C) entropii; (D) energii.

21. Jednorodne ciało pływa w płynie o gęstości ρ _p = 1,2 · 10 ³ kg/m ³ , mając pod powierzchnią 2/3 objętości.

To samo ciało pływa po powierzchni oleju, mając nad powierzchnią 1/6 objętości. Gęstość oleju wynosi:

(A) 800 kg/m ³ ; (B) 960 kg/m ³ ; (C) 400 kg/m ³ ; (D) 480 kg/m ³ .

22. Sprawność chłodziarki K = T z /(T g −T z ), gdzie T g i T z to temperatury odpowiednio grzejnicy i chłodnicy.

Jeśli K = 3, to sprawność prostego cyklu Carnota wynosi:

(A) 33%; (B) 75%; (C) 25%; (D) 67%.

23. Ultradźwięki pozwalają obserwować szczegóły o rozmiarach liniowych rzędu długości fali ultradźwięko- wej. Jeśli w diagnostyce używamy dźwięku o częstości 3,2 MHz i prędkości rozchodzenia się w tkance 1600 m/s, to możemy obserwować fragmenty tkanki o rozmiarach liniowych rzędu:

(A) 0,05 mm; (B) 0,5 mm; (C) 2 mm; (D) 5 mm.

24. Znając moment siły ciężkości τ (o wymiarze [τ ] = N · m) wahadła fizycznego o okresie drgań T wyzna- czamy jego moment bezwładności I = (2π) ⁻² T ^α τ ^β ([I] = kg · m ² ). Prawdziwe są wzory:

(A) α = 2β = 2; (B) 2α = β = 1; (C) α = −2β = 1; (D) α = −2β = 2.

25. W ruchu prostolinowym jednostajnie przyspieszonym nieprawdziwe jest równanie:

(A) v = v 0 + at; (B) v(t) = at ² /2; (C) x(t) = x 0 +v 0 t+at ² /2;(D) v ² = v ₀ ² + 2a(x − x ⁰ ).

26. Moduł Younga stali 2 · 10 ¹¹ N/m ² . Wydłużenie stalowego pręta o długości l = 0,35 m rozciąganego naprężeniem 1,2 · 10 ⁶ N/m ² jest równe:

(A) 0,6 µm; (B) 0,21 µm; (C) 2,1 µm; (D) 5,8 µm.

27. Samochód o masie 800 kg porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym z prędkością 30 m/s. Siła napędowa silnika wynosi 1600 N. Wypadkowa wszystkich sił oporu działających na ten pojazd wynosi:

(A) 48000 N; (B) 1600 N; (C) 0 N; (D) 3,6 · 10 ⁵ N.

28. Trzy identyczne masy m są umieszczone w wierzchołkach trójkąta równobocznego o boku l. Zwiększono pięciokrotnie długość jego boków. Siła grawitacji wykonała pracę równą:

(A) −18Gm ² /(5l); (B) −12Gm ² /(5l); (C) −5Gm ² /l; (D) −6Gm ² /(5l).

29. Najlepsza próżnia uzyskana w laboratorium odpowiada ciśnieniu 10 ⁻¹³ Pa. W jednym litrze objętości takiej próżni o temperaturze 300 K mieści się następująca liczba cząsteczek gazu idealnego:

(A) 2,4 · 10 ⁴ ; (B) 2 · 10 ⁶ ; (C) 2 · 10 ⁸ ; (D) 24.

Wrocław, 16 VI 2004 dr hab. inż. W. Salejda, prof. PWr i zespół

Pytanie 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Odpowiedź