Omtentamen i fysik för Bastermin moment 0050, 2002-06-08 kl ...

Omtentamen i fysik för Bastermin moment 0050, 2002-06-08 kl. 08 30 -13 30
Hjälpmedel: Formler och tabeller från Natur och Kultur samt miniräknare. Lösningar skall
vara fullständiga, motiverade och lätta att följa. OBS! Om du inte klarar att lösa en deluppgift
vars resultat krävs för att beräkna en annan deluppgift är det tillåtet att anta ett värde
(resultat).
1. En viss sinusformad transversell våg rör sig längs en mycket lång sträckt fjäder.
Våglängden är 1,8 m och vågens fart 6,0 m/s. Varje liten den av fjädern svänger med en
amplitud av 0,20 m.
a. Beräkna svängningstiden
b. Vad kallas denna typ av svängning
c. Beräkna farten hos en punkt på fjädern när den passerar jämviktsläget 3p
2. En dubbelspalt har spaltavståndet 0,15 mm. Ljus av våglängden 0,63 µm ger upphov till
ett interferensmönster, som uppfångas på en skärm 4,0 m från spalterna. Beräkna
avståndet mellan centralmaximum och ett angränsande maximum. 3p
3. Ett gitter har gitterkonstanten 4,0 µm. Ljus av en viss våglängd infaller vinkelrätt mot
gittret. Första ordningens avböjningsvinkel är 10,1 °
a) Beräkna ljusets våglängd .
b) Beräkna tredje ordningens avböjningsvinkel
c) Vilket är det högsta ordningstal som förekommer i detta fall 3p
4. Ytan av ett stycke silver belyses i vakuum med ljus från en kvicksilverlampa. De
våglängder som förekommer i ljuset är 254 nm, 365 nm, 436 nm och 546 nm. Vilken eller
vilka av dessa våglängder kan frigöra elektroner ur silver? Silver utträdesarbete är 0,61 aJ.
3p
5. Ett kilogram vatten uppvärms från 0°C till 100°C, Hur mycket ökar därvid vattnets
massa? 3p
6. En elektron accelereras från vila till hastigheten 0,24 Gm/s.
a) Hur stor total energi får elektronen ?
b) Hur stor är den slutliga rörelseenergin ?
c) Beräkna accelerationsspänningen 3p
7. a) Vilka är de i naturen förekommande tre krafterna som omfattas av den s k
standardmodellen, och vilken är den fjärde kraften som ej omfattas av standardmodellen?
b) Vad kallas positronens antipartikel?2p
VÄND !

8. Uppfinnar-Jackie klurar på en manick som ska kunna ta tempen genom att mäta
temperaturstrålningen från den klene och fastställa vilken våglängd som har störst
emittans.
Manicken ska funka i intervallet 31 till 43 °C.
a) Inom vilket våglängdsintervall måste den kunna fastställa våglängden som har störst
emittans?
Dess noggrannhet ska vara 0,1 °C.
b) Hur stort mätfel i våglängden är därvid precis acceptabelt (det räcker med att betrakta
en punkt i intervallet, t ex mitten)?3p
9. Den avlånga elektromagnetiska mojäng som kallas spole eller solenoid har här längden
l = 30,0 cm, antalet lindningsvarv N = 800 och tvärsnittsradien r = 2,00 cm. Den
magnetiska flödestätheten B i solenoiden konstateras vara 5,50 mT.
a) Hur stor är strömmen i som flyter genom solenoiden?
b) Hur stort är det magnetiska flödet Φ i solenoiden?
c) Hur stor induktans L har solenoiden?
Därefter minskas strömmen i i rask men jämn takt till noll, varvid den över solenoiden
inducerade spänningen u uppmäts till -15,0 mV.
d) Hur lång tid ∆t tog det att strypa strömmen? 4p
10. Vätes energinivåer E 1 , E 2 , E 3 . . . ges av ekvationen:
E n = 13,6(1-1/n 2 ) eV
där E 1 = 0 betecknar energin för grundtillståndet.
a) Hur stor är vätes jonisationsenergi?
En fri väteatom i sitt grundtillstånd träffas av en elektron med rörelseenergin 12,0 eV,
varvid excitation inträffar.
b) Hur många olika våglängder är möjliga hos den eller de fotoner som sänds ut i
samband med att väteatomen återtar sitt grundtillstånd?3p