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. (05 VII 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. (32 pkt.) Proszę podać lub przedstawić lub opisać lub wyjaśnić lub obliczyć:

a) Definicję pola elektrostatycznego. (2 pkt.)

b) Wielkości wektorowe i skalarne charakteryzujące ilościowo w odległości r > R pole elektrostatyczne ładunku Q znajdującego się na powierzchni metalowej sferze o promieniu R umieszczonej w próżni; wyznaczyć natężenie pola elektrostatycznego dla r < R. (12 pkt.)

c) Definicję pojemności elektrycznej; zastosowania kondensatorów. (4 pkt.)

d) Przewodnik w polu elektrostatycznym; na czym polega zjawisko ekranowania pola elektrycznego. (6 pkt.)

Poniższy wykres pokazuje, jak zmieniał się w czasie 24 h stopień naładowania baterii telefonu komórkowego o pojemności 2000 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 2000 mA. Proszę wyznaczyć:

e) Średnią wartość prądu pobieranego z baterii w czasie 24 h jej działania. (2 pkt.)

f) Oszacować maksymalną wartość natężenia prądu I

pobieranego z baterii w czasie 24 h jej

działania. (6 pkt.)

2

2. Szczególna teoria względności. (22 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) Własna długość (mierzona w układzie spoczywającym) obiektu wynosi ; jego długość obserwowana z układu względem, którego poruszał się, wyniosła L

10 . Wyznacz prędkość tego obiektu względem układu spoczywającego. (6 pkt.)

3. Równania Maxwella i prąd stały. (32 pkt.) Proszę podać lub przedstawić lub opisać lub wyjaśnić lub obliczyć:

a) Sens fizyczny równań Maxwella (12 pkt).

b) Przykłady zastosowań prawa indukcji elektromagnetycznej. (6 pkt)

c) Obwód elektryczny o oporze elektrycznym R tworzy kołowa ramka o promieniu r, której płaszczyzna jest prostopadła do linii pola magnetycznego, którego wektor indukcji (stały kierunek i zwrotu) ma wartość zależną od czasu ^{B t}   ^{ B}

^sin  ^{ t   3}  ; obliczyć SEM(t) indukowanej w ramce. (4 pkt) d) Podać I i II prawo Kirchhoffa. (6 pkt)

e) Trzy 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 i oczka Z. (4 pkt)

4. Fizyka jądrowa. (38 pkt.). Proszę podać lub przedstawić lub opisać lub wyjaśnić lub obliczyć:

a) Budowę jądra atomu; warunek stabilności jądra. (8 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 jądra; warunek samoistnego rozpadu jądra; przykłady zastosowań. (6 pkt)

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

5. Fizyka kwantowa. (34 pkt.) Proszę podać lub przedstawić lub opisać lub wyjaśnić lub obliczyć:

a) Postulaty Bohra modelu atomu wodoru; wyprowadzić wzór na energię elektronu na n-tej orbicie. (14 pkt) b) Zasady nieoznaczoności Heisenberga; oszacować nieokreśloność v częstości emitowanych przez laser, który emituje światło ze wzbudzonego stanu o nieoznaczoności czasu życia t=410

s. (10 pkt) c) Prawa promieniowania ciała doskonale czarnego; zastosowania promieniowania cieplnego. (4 pkt) d) Hipoteza de Broglie’a; zastosowania(e) falowej natury cząstek elementarnych. (6 pkt)

Włodzimierz Salejda Wrocław, 5 lipca 2017.

oczko Z