Linkopings Universitet

Institutionen for fysik, kemi och biologi

Marcus Ekholm

BFL102/TEN1: Fysik 2 for basar (8 hp)

Tentamen Fysik 2

20 mars 20158:00–12:00

Tentamen bestar av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poang.

Losningar skall vara valmotiverade samt folja en tydlig losningsgang. Latgarna din losning atfoljas av en figur. Numeriska varden pa fysikaliska stor-heter skall anges med enhet. Det skall tydligt framga av redovisningen vadsom ar det slutgiltiga svaret pa varje uppgift. Markera garna ditt svar medexempelvis ”Svar: ”.

Skriv bara pa ena sidan av pappret, och behandla hogst en uppgift perblad. Skriv AID-nummer pa varje blad!

Tillatna hjalpmedel:

• raknedosa (aven grafritande) med tomt minne

• formelsamling — Ekholm, Frænkel, Horbeck: Formler & tabeller ifysik, matematik & kemi for gymnasieskolan, Konvergenta HB

Preliminara betygsgranser:

betyg 3 10 poangbetyg 4 15 poangbetyg 5 19 poang

Examinator, Marcus Ekholm, besoker skrivningssalen vid tva tillfallen ochnas i ovrigt via telefon, nr 013-28 25 69.

Lycka till!

150320 BFL102 1

Uppgift 1

a) Figuren nedan visar tva pulser pa ett rep. Pulserna ror sig motvarandra med farten 1 cm/s. Skissa repets utseende efter 2 s.

1

1

y/cm

x/cm

Tuesday, March 17, 2015

(2 p)

b) Ljus faller in mot en plan glasyta som befinner sig i luft, medinfallsvinkeln 30,0. Glaset har brytningsindex 1,55. Bestam reflektions-och brytningsvinklarna.

(2 p)

Uppgift 2

a) En snickare haller i ena anden av en planka som vilar mot ett stod,vilket illustreras i figuren nedan. Plankan ar 3,00 m lang och ar homogenmed massan 7,80 kg. Stodet ligger an mot plankan pa avstandetd = 1,00 m ifran anden. Hur stor kraft F maste snickaren prestera for atthalla plankan horisontellt?

dF

(2 p)

b) En bil kor over en kulle. Sedd ifransidan kan kronet pa kullen ses som encirkelbage med radien r = 65 m. Hur storar den hogsta hastighet, v, som bilen kanhalla under sin vag over kronet, utan attborja latta fran marken?

!

(2 p)

150320 BFL102 2

Uppgift 3a) Man belyser en metallyta med en lampa sa att elektroner frigors franytan. Forklara utifran fysikaliska principer vilket av nedanstaendealternativ som gor foljande mening sann:

Antalet elektroner som frigors varje sekund ifran ytan ar proportionellt mot

(A) intensiteten hos det infallande ljuset.(B) frekvensen hos det infallande ljuset.(C) vaglangden hos det infallande ljuset.(D) uttradesarbetet for metallytan. (1 p)

b) Antag att det kravs energin 23 eV for att jonisera en viss atom da denbefinner sig i grundtillstandet. Da en elektron overgar fran nivan medkvanttalet n = 4 till grundtillstandet utsands ljus med vaglangden 155 nm.Ange varden for energin hos niva n = 4 samt grundtillstandet. Uttryck dittsvar i enheten eV. (2 p)

c) Hur manga spektrallinjer kan man som hogst detektera da atomen iuppgift b) overgar direkt eller indirekt fran tillstandet med n = 4 tillgrundtillstandet? (1 p)

Uppgift 4

a) Figuren nedan visar tva laddade partiklar som rorsig med samma hastighet i narheten av en elektriskledare. Ledaren for strommen I och ligger i samma plansom de bada partiklarna. De magnetiska krafterna somverkar pa partiklarna har samma storlek och riktning.Vilket av pastaendena nedan ar korrekt? Motivera dittsvar utifran fysikaliska principer.

IQ1

Q2

(A) Laddningarna har samma tecken, och |Q1| > |Q2|.(B) Laddningarna har olika tecken, och |Q1| > |Q2|.(C) Laddningarna har samma tecken, och |Q1| < |Q2|.(D) Q1 = −Q2

(1 p)

b) En rak ledare med langden 4,0 cm befinner sig i ett homogentmagnetfalt med flodestatheten 0,30 T. Den ingar i en sluten krets medtotala resistansen 20 mΩ. Genom en yttre kraft tvingar man ledaren attrora sig med den konstanta hastigheten 5,0 cm/s i ett plan vinkelratt motflodestatheten. Hur stor strom kommer att flyta i kretsen?

(2 p)

c) Hur stort arbete maste man minst utratta under 1,0 s avforflyttningen?

(1 p)

150320 BFL102 3

Uppgift 5Figuren nedan visar en principskiss for ett instrument att mata elektronershastighet. Elektroner far trada in med vinkeln 45 mellan tva parallellaplattor med inbordes avstand 6,00 cm, och som ansluts till en spanning. I ettexperiment lyckades man fa en elektronstrale att natt och jamnt tangera denovre plattan vid punkten P da spanningen var U = 1,1954 kV. Genom attmata strackan x kunde man bestamma elektronernas hastighet vid intradettill 29 Mm/s.

x45° 45°

U+

P

a) Berakna elektronernas kinetiska energi i punkten P , da de natt ochjamnt tangerar ovre plattan.

(2 p)

b) Bestam strackan x i figuren, det vill saga avstandet mellan elektronensintrades- och uttradespunkter.

(2 p)

Uppgift 6

a) En hogtalare alstrar ljud genom att ett cirkulart membran vibrerar.Vibrationerna fortplantar sig i luften i form av ljudvagor. Vid en viss tonutfor membranets mittpunkt en harmonisk svangningsrorelse medamplituden 0,01 mm. Det gar 0,65 ms mellan att den har hogst hastighetoch hogst acceleration. Berakna den hogsta hastigheten som den uppnarunder rorelsen.

(2 p)

b) Hogtalaren placeras nu med membranet horisontellt, och ett litetmetallgem laggs i membranets mitt. Da man ansluter en vaxelstromsvanger membranet med frekvensen 50 Hz. Da man andrar strommengenom hogtalaren andras svangningsamplituden. Vid en viss stromstyrkaborjar det skramla om gemet. Hur stor ar da svangningsamplituden?

(2 p)