LÖSNINGAR - Fysikum
LÖSNINGAR - Fysikum
LÖSNINGAR - Fysikum
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
STOCKHOLMS UNIVERSITET<br />
FYSIKUM<br />
Tentamensskrivning del 2 i Fysik A för Basåret<br />
(Denna tentamen avser andra halvan av Fysik A, kap. 2 och 7-9 i Heureka! Fysik kurs A)<br />
Tisdagen den 25 mars 2008 kl. 9.00-13.00<br />
Hjälpmedel: Räknare och formelsamling<br />
Roger Carlsson<br />
LÖSNINGAR<br />
1. En lupp är märkt 4×, dvs. luppens vinkelförstoring är 4. Bestäm denna lupps brännvidd.<br />
Luppens vinkelförstoring G = 25 f<br />
, där f är brännvidden uttryckt i cm.<br />
f = 25<br />
G = 25 cm = 6,25 cm<br />
4<br />
Svar: 6 cm<br />
2. En isbit med massan 0,30 kg har temperaturen 0 o C. Hur stor energi krävs det för att smälta<br />
isbiten<br />
Isens smältentalpitet c s<br />
= 334 kJ/kg<br />
För att smälta isbiten krävs energin<br />
E = c s·m = 334·0,30 kJ = 100,2 kJ<br />
Svar: 100 kJ<br />
3. En 15 cm lång penna placeras vinkelrät mot optiska huvudaxeln på avståndet 12 cm från en<br />
positiv lins. En skarp reell bild uppstår 4,0 cm från linsen. Hur stor blir bilden av pennan<br />
Avståndet a från föremålet till linsen är 12 cm. Bildavståndet b = 4,0 cm.<br />
Av nedanstående figur framgår att bildens höjd H förhåller sig till föremålets höjd h som b<br />
förhåller sig till a (likformiga trianglar).<br />
H b H 4,0 15⋅4,0<br />
= = H = cm = 5,0 cm<br />
h a 15 12 12<br />
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
h = 15 cm<br />
+<br />
b = 4,0 cm<br />
a = 12 cm<br />
H<br />
Svar: 5,0 cm<br />
4. För att flytta laddningen 3,4 μC från en punkt B till en punkt A behöver man tillföra energi.<br />
Hur mycket energi krävs om spänningen mellan A och B är 31 V<br />
E = Q . U = 3,4 . 10 –6. 31 J = 1,05 . 10 –4 J<br />
Svar: 0,11 mJ<br />
5. En lampa är avsedd för spänningen 230 V och utvecklar effekten 100 W. Hur stor effekt<br />
skulle den utveckla om spänningen sänktes till 115 V<br />
Effekten P är proportionell mot kvadraten på<br />
spänningen U enligt P = U2<br />
R .<br />
En sänkning av spänningen från 230 V till 115 V innebär en halvering av spänningen.<br />
( 1 2 )2 = 1 4 .<br />
Detta orsakar således att effekten minskar till en fjärdedel.<br />
1<br />
⋅ 100 W = 25 W<br />
4<br />
Svar: 25 W<br />
6. I ett kök med temperaturen 25 o C tar man fram en kopparkastrull från ett skåp. Kastrullen<br />
väger 875 g. Man häller 0,60 liter vatten med temperaturen 80 o C i kastrullen. Hur mycket<br />
sjunker vattnets temperatur Bortse från värmeutbyte med omgivningen<br />
Koppar har enligt tabell specifika värmekapaciteten 0,39 kJ/kg . K och vatten har specifika<br />
värmekapaciteten 4,18 kJ/kg . K. Låt jämviktstemperaturen vara x.<br />
Kopparn upptar då värmet 0,39 . 0,875 . (x – 25). Vattnet avger värmet 4,18 . 0,60 . (80 – x)<br />
Eftersom inga värmeförluster till omgivningen äger rum gäller att upptaget värme är lika med<br />
avgivet värme.<br />
0,39 . 0,875 . (x – 25) = 4,18 . 0,60 . (80 – x)<br />
0,34125x – 8,53125 = 200,64 – 2,508x<br />
2,84925x = 209,17125<br />
x = 73 o C<br />
Vattnets temperatur sjunker således 7 o C.<br />
Svar: 7 o C<br />
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
7. Ett motstånd med okänd resistans R kopplas i serie med en amperemeter till en<br />
spänningskälla. Parallellt över motståndet kopplas en voltmeter som har resistansen 100 kΩ.<br />
Voltmetern visar 4,8 V och amperemetern visar 56,3 μA. Bestäm resistansen R.<br />
Strömmen genom voltmetern, enligt Ohms lag:<br />
4,8<br />
I<br />
A 48 10<br />
6<br />
V<br />
=<br />
U<br />
=<br />
= ⋅<br />
−<br />
A<br />
R 100⋅10<br />
3<br />
V<br />
Amperemetern visar strömmen I = 56,3·10 –6 A.<br />
I = I 1<br />
+ I V<br />
ger strömmen genom R:<br />
I 1<br />
= (56,3 – 48) µA = 8,3 µA<br />
Spänningen över R är 4,8 V.<br />
Ohms lag ger slutligen R =<br />
U<br />
Svar: 0,58 MΩ<br />
I<br />
1<br />
4,8<br />
= Ω = 5,78⋅10<br />
5<br />
Ω<br />
8,3⋅10<br />
−6<br />
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
8. Ett glasprisma har en tvärsnittsyta i form av en parallellogram. En ljusstråle infaller från<br />
luft vinkelrätt mot en av prismats sidoytor som figuren visar.<br />
Gör nödvändiga beräkningar och rita ljusstrålens fortsatta väg in och ut ur prismat.<br />
45 o glas n = 1,5<br />
luft<br />
Gränsvinkeln i g<br />
för totalreflexion i detta fall:<br />
1,5·sin i g<br />
=1·sin 90 o<br />
i g<br />
= 41,8 o<br />
Detta innebär att ljuset totalreflekteras vid övergång från glas till luft för infallsvinklar större<br />
än 41,8 o .<br />
A: Ljuset infaller längs normalen till gränsytan. Ingen brytning.<br />
B: Infallsvinkeln är 45 o > 41,8 o , vilket innebär totalreflexion. Strålen reflekteras så att<br />
reflexionsvinkeln är lika stor som infallsvinkeln.<br />
C: Infallsvinkeln är 45 o > 41,8 o , vilket innebär totalreflexion. Strålen reflekteras så att<br />
reflexionsvinkeln är lika stor som infallsvinkeln.<br />
D: Ljuset infaller längs normalen till gränsytan. Ingen brytning.<br />
D<br />
B<br />
45 o 45 o<br />
C<br />
45 o A<br />
Den utgående strålen kommer således att vara parallell med den ingående strålen.<br />
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Change language