Fizyka nr 5 i 6 - wrzesień 2010 – Termodynamika, optyka i fizyka jądrowa + zestawy

Hydrostatyka:

gęstość materii - , ciśnienie - , siła wyporu (prawo Archimedesa) - , ciśnienie hydrostatyczne -

Termodynamika:

ciepło - , ciepło przemiany fazowej ,

równanie stanu gazu - , równanie Clapeyrona -

Optyka:

równanie soczewki – zwierciadła - , zdolność skupiająca - ,

powiększenie -

Fizyka jądrowa i współczesna:

prędkość światła w próżni - , stała Plancka -

długość fali świetlnej: , pęd fotonu: , energia fotonu:

efekt fotoelektryczny -

(uwaga: we wzorach często zamiast f stosuje się v – nie mylić z prędkością!)

, - neutron rozpada się na proton i elektron, - fala elektromagnetyczna

rozpad alfa rozpad beta

promieniowanie gamma – wracając do stanu podstawowego cząstki emitują promieniowanie o wyjątkowo dużej energii.

równoważność masy i energii - pęd relatywistyczny -

Zadania różne:

Zad.1.

Do wody o masie m₁= 0,5 kg i temperaturze t₁= 20°C wlewamy wodę o masie m₂ = l kg i temperaturze t₂ = 60°C. Oblicz temperaturę końco­wą wody po wyrównaniu się temperatur.

Zad.2.

W wodzie o gęstości ρ_w = l0³ kg/m³ pływa korek o gęstości ρ_k = 700 kg/m³. Oblicz stosunek objętości części zanurzonej do wynu­rzonej korka.

Zad.3.

W jakiej odległości od soczewki skupiającej o ogniskowej f = 5 cm należy umieścić przedmiot, aby jego pozorny obraz otrzymać w odle­głości dobrego widzenia d = 25 cm? Oblicz powiększenie przedmiotu otrzymane w tej soczewce.

Zad.4.

Samochód porusza się po prostoliniowym odcinku autostrady. Drogę przebytą przez samochód opisuje równanie: s = 15 t + 1,5 t² (w układzie SI z pominięciem jednostek). Wartości prędkości początkowej i przyspieszenia samochodu wynoszą odpowiednio

	Wartość prędkości początkowej, m/s	Wartość przyspieszenia, m/s^2
A.	15	0,75
B.	30	0,75
C.	15	3
D.	30	3

Zad.5.

Małą kulkę przymocowaną do nici wprawiono w ruch jednostajny po okręgu w płaszczyźnie poziomej. Przyspieszenie dośrodkowe kulki jest związane ze zmianą

A. wartości prędkości liniowej.

B. kierunku prędkości liniowej.

C. wartości prędkości kątowej.

D. kierunku prędkości kątowej.

Zad.6.

Piłka uderza o podłogę z prędkością o wartości 2 m/s skierowaną prostopadle do podłogi i odbija się od niej z prędkością o wartości 1,5 m/s. Bezwzględna wartość zmiany prędkości piłki podczas odbicia wynosi

A. 0 m/s. B. 0,5 m/s. C. 2,5 m/s. D. 3,5 m/s.

Zad.7.

Przewodnik wykonany z miedzi dołączono do źródła prądu. Przepływ prądu w tym przewodniku polega na uporządkowanym ruchu

A. elektronów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury rośnie.

B. elektronów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury maleje.

C. jonów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury rośnie.

D. jonów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury maleje.

Zad.8.

Gdy człowiek przenosi wzrok z czytanej książki na odległą gwiazdę, to

	ogniskowa soczewki oka	zdolność skupiająca
A.	rośnie	maleje
B.	rośnie	rośnie
C.	maleje	maleje
D.	maleje	rośnie

Zad.9.

Przesyłanie sygnału świetlnego wewnątrz światłowodu jest możliwe dzięki zjawisku

A. załamania światła.

B. polaryzacji światła.

C. rozszczepienia światła.

D. całkowitego wewnętrznego odbicia.

Zad.10.

Poniżej przedstawiono informacje dotyczące masy (M) jądra berylu 4Be. Wskaż, która z informacji jest prawdziwa.

(przez m_p i m_n oznaczono odpowiednio masę swobodnego protonu i masę swobodnego neutronu)

A. M > 4 m_p + 5 m_n

B. M < 4 m_p + 5 m_n

C. M = 4 m_p + 9 m_n

D. M = 4 m_p + 5 m_n

Zad.11.

Satelita krąży wokół Ziemi po orbicie kołowej. Jeżeli satelita ten zostanie przeniesiony na orbitę kołową o dwukrotnie większym promieniu, to wartość jego prędkości liniowej na tej orbicie

A. wzrośnie 2 razy.

B. wzrośnie razy.

C. zmaleje 2 razy.

D. zmaleje razy.

Zad.12.

Laser helowo neonowy o mocy 0,02 W wysyła w ciągu jednej sekundy 6,35·10¹⁶ fotonów. Oblicz długość fali światła emitowanego przez ten laser.

Zad.13.

Jądra berylu ₄⁹Be bombardowane cząstkami α dają atomy węgla ₆¹²C oraz:

1. elektrony B. neutrony C. pozytrony D. protony

Zad.14.

Na motocyklistę o masie 75 kg poruszającego się po okręgu o promieniu r z prędkością o stałej wartości v działa siła dośrodkowa 1875 N, a przyspieszenie dośrodkowe wynosi 3 m/s². Oblicz masę motocykla.

Zad.15.

Kolarz rozpędził się do prędkości o wartości 46,8 km/h w ciągu 1 minuty i 5 sekund, następnie dalej jechał ze stałą prędkością.

1. Oblicz przyspieszenie kolarza oraz drogę, jaką przejechał w tym czasie.

2. Jaką drogę kolarz pokona po 30 minutach od startu.

Zad.16.

Odległość Ziemia-Słońce wynosi 149,6 mln km. Obieg Ziemi wokół Słońca wynosi T=365,25 dni.

1. Oblicz, ile czasu potrzebuje światło, aby dotrzeć ze Słońca do Ziemi.

2. Oblicz średnią wartość prędkości Ziemi w ruchu wokół Słońca.

Zad.17.

Z balkonu 9 piętra znajdującego się na wysokości h=25m spadła niewielka doniczka o masie m=200g. Oblicz czas spadania doniczki i jej pęd w momencie zetknięcia z ziemią. Wykaż, że stosunek energii potencjalnej swobodnie spadającej doniczki na wysokości h₁ do energii kinetycznej na tej wysokości wyraża się wzorem: $\frac{E_{p}}{E_{k}} = \frac{h_{1}}{h - h_{1}}$.

Zad.18.

Średnia odległość Słońce - Ziemia wynosi 149,6 mln km, a Słońce - Mars 227,9 km. Oblicz okres obiegu Marsa wokół Słońca.

Zad.19.

Uczniowie wyznaczali przyspieszenie ziemskie za pomocą wahadła matematycznego o długości l=38,9cm i częstotliwości f=0,8Hz. Oblicz okres drgań wahadła wykaż, że przyspieszenie ziemskie można obliczyć ze wzoru g = (2πf)² • l i oblicz jego wartość.

Zad.20.

Odległość dobrego widzenia wynosi d=25cm. Kasia czyta książkę, trzymając ją w odległości d₁=16cm. Odpowiedz jaką wadę ma Kasia o raz oblicz zdolność skupiającą okularów, które powinna nosić.

Zad.21.

Praca wyjścia elektronów z powierzchni potasu wynosi W=2,26 eV. Oblicz graniczną długość fali wywołującej zjawisko fotoelektryczne w płytce potasu. Która z fal - λ₁ = 600 nm czy λ₂ = 300 nm wywoła zjawisko fotoelektryczne w płytce potasu. Odpowiedź uzasadnij.

Zad.22.

Oblicz jak zmieni się siła wzajemnego oddziaływania dwóch ładunków punktowych, jeżeli wartość każdego ładunku wzrośnie dwukrotnie, a odległość między nimi zmaleje trzy razy.

Zad.23.

Wykaż, że średnia gęstość ziemi wyraża się wzorem $\rho = \frac{3g}{4\pi GR}$. Oblicz jej wartość, przyjmując g=10m/s².

Zad.24.

Silnik spalinowy na cele użyteczne wykorzystuje tylko 30% energii uzyskiwanej ze spalania paliwa. Pozostała energia ulega rozproszeniu. W wyniku spalenia pewnej masy paliwa silnik mógł wykonać pracę równą 750J. Całkowita energia, jaka powstała w wyniku spalenia paliwa, wynosi:

A. 225J B. 525J C.2500J D. 975J

Zad.25.

W pojemniku umieszczono próbkę pewnego materiału promieniotwórczego złożoną z 10000 jąder pierwiastka o czasie połowicznego zaniku równym 2 godziny. Po 8 godzinach pozostanie około: A.625 jąder B. 1250 jąder C. 2000 jąder D. 0 jąder

Zad.26.

W przyrodzie występują trzy izotopy wodoru: ₁¹H,₁²H,₁³H.

Izotopy są to jądra tego samego pierwiastka, które składają się z:

A. takiej samej liczby protonów, ale różnej liczby neutronów

B. takiej samej liczby protonów i elektronów, ale różnej liczby neutronów

C. takiej samej liczby neutronów, ale różnej liczby protonów

D. takiej samej liczby protonów i neutronów, ale różnej liczby elektronów

Zad.27.

Za pomocą soczewki uzyskano obraz przedmiotu dwukrotnie powiększony. W jakiej odległości od soczewki znajdował się przedmiot, jeżeli jego obraz powstał w odległości 7,5 cm?

A. Nie można tego ustalić, bo nie znamy ogniskowej soczewki

B. 3,75cm

C. 9,5 cm

D. 15cm

Zad.28.

W Układzie Słonecznym Słońce jest:

A. jedynym źródłem pola grawitacyjnego

B. jedynym źródłem światła na niebie

C. jedyną gwiazdą w Układzie Słonecznym

D. jedną z milionów gwiazd w Układzie Słonecznym

Zad.28.

Opór elektryczny przewodnika zależy od:

A. przyłożonego napięcia i natężenia płynącego przez przewodnik prądu elektrycznego

B. rodzaju koloru przewodnika

C. od długości przewodnika, jego pola przekroju poprzecznego oraz od rodzaju materiału, z jakiego
wykonano przewodnik

D. od gęstości przewodnika

Zad.29.

Liczba jąder promieniotwórczych pewnego pierwiastka zmniejszyła się 128 razy w ciągu 140 dni. Ja­ki jest czas połowicznego zaniku tego pierwiastka?

Zad.30.

Zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki energię wewnętrzną ciała możemy zmienić albo dostar­czając ciepła, albo wykonując nad tym ciałem pracę.

1. Z wysokości 10 m spadła na ziemię miedziana kula o masie 2 kg. O ile wzrosła temperatura kuli w wy­niku upadku? Zakładamy, że cała energia kuli została zużyta na wzrost jej energii wewnętrznej. Cie­pło właściwe miedzi $385\frac{J}{kg \bullet K}$

2. Z jakiej wysokości należy zrzucić bryłę lodu o temperaturze -10 °C, aby w wyniku upadku uległa cał­kowitemu stopieniu? Ciepło topnienia lodu: $3,35 \cdot 10^{5}\frac{J}{\text{kg}}$, ciepło właściwe lodu $2100\frac{J}{kg \bullet K}$. W zada­niu pomiń opory ruchu.

3. Ile energii trzeba dostarczyć, aby ogrzać pokój o wymiarach: 6mx 5mx 4m od temperatury 10°C do temperatury 22°C. Ciepło właściwe powietrza$\ \ 1008\frac{J}{kg \bullet K},$ a jego gęstość $1,185\frac{\text{kg}}{m^{3}}$.

Zad.31.

W końcowym etapie gwiazda może stać się czarną dziurą, jeśli malejący podczas jej zapadania się promień gwiazdy przekroczy grawitacyjny promień Schwarzschilda wyrażony wzorem: $R = \frac{2GM}{c^{2}}$. Czarna dziura powstała w wyniku zapadania się Ziemi miałaby średnicę około:

1. 9 mm, b) 18 mm, c) 3 km, d) 6 km.

$G = 6,67 \bullet 10^{- 11}\frac{N \bullet m^{2}}{\text{kg}^{2}}$, M = 5, 98 • 10²⁴kg, $c = 2,99793 \bullet 10^{8}\frac{m}{s}$

Zad.32.

Jaką pracę wykonał silnik o mocy P=15kW w czasie 10 minut.

Zad.33.

Oblicz energię kinetyczną samolotu o masie 500t lecącego z szybkością 720km/h.

Zad.34.

Oblicz pojemność układu trzech kondensatorów o pojemności 6µF każdy, połączonych;

1. szeregowo

2. równolegle.

Zad.35.

Oblicz pęd neutronu o masie m = 1, 6749 • 10⁻²⁷kg poruszającego się z prędkością równą 0,98 prędkości światła.