EGZAMIN Z FIZYKI

1. Od czego zależy fakt, że na Ziemi kamień spada na Ziemię a na Księżycu na Księżyc?

Od prawa powszechnego ciążenia F=G(M*n/r^2)

Każde ciało o masie m wytwarza pole grawitacyjne w przestrzeni wokół siebie. Oddziaływanie pól grawitacyjnych powoduje że dwa ciała oddziałowują na siebie siłą F.

2. W pewnej odległości od siebie są dwa ładunki elektryczne A i B. Poruszyliśmy ładunkiem A. Jak szybko ładunek B „dowie się o tym”?

Z prędkością światła - z prędkością rozchodzenia się fal elekromagnetycznych, czyli c =3*10^8 m/s

3. Ekrany niektórych monitorów, telewizorów znacznie szybciej pokrywają się kurzem niż ich obudowy. Wyjaśnij dlaczego.

Elektrony podają na luminofor, elektryzują powierzchnię(szklaną) telewizora, przez co jest przyciąga kurz zgodnie z zasadą indukcji elektromagnetycznej

4. Bajka. Czarownik dostał od kolegi pół kulomba i potencjał podskoczył mu o 500 V. Jaką pojemność miał czarownik?

C=Q/ΔV 0,5 C/500V = C/V=F =0,001 F

5. Podaj prawo, które umożliwia wyznaczenie wektora natężenia pola elektrycznego jeśli znamy rozkład ładunków, który to pole wytwarza?

Prawo Culomba

E=F/q

6. 6-cio woltowa żarówka o mocy 6 W podłączona do akumulatora 6-cio woltowego świeciła jedynie przez trzy godziny. Ile ładunku ubyło z akumulatora?

P=U*I P=U*(Q/t) q=(Pt)/U= 6W*10800s/(6Volt)= q =10800 C

7. Jak rozumiesz pojęcie „masa spoczynkowa”?

Masa spoczynkowa jest to masa jaką posiada ciało, które się nie porusza.

8. Igła magnetyczna może być wskaźnikiem, że przez przewód płynie stały prąd elektryczny. Dlaczego?

Musi być prąd stały , gdyż przy tym prądzie nie występują drgania.

Jest to związane z ziemskim oddziaływaniem pola magnetycznego wykorzystywanego przez przewodnik z prądem na igłę magnetyczną, która wytwarza własne pole. Igła ustawi się wzdłuż lini sił pola..

9. W pewnym procesorze jest 10 mln elementów logicznych i w czasie pracy na każdym z nich wydziela się moc i mikrowata. Jaka moc wydziela się w procesorze?

10. Jak wyjaśnić fakt, że w obwodzie zawierającym indukcyjność mimo nagłego włączenia zasilania prąd osiąga swoją maksymalną wartość dopiero po pewnym czasie?

Prąd jest opóźniony w stosunku do napięcia o 90°

Jeśli obwód zawiera indukcyjność to miarą tej indukcyjności w tym obwodzie jest reaktancja indukcyjna. W momencie załączenia obwodu na początku następuje duża zmiana prądu czyli opór ten jest duży ograniczający prąd, zgodnie z prawem OHMA.

11. Na ładunek elektryczny poruszający się w polu magnetycznym może działać siła. Podaj zależność, z której można wyznaczyć tę siłę. W jakich urządzeniach wykorzystano to zjawisko.

Lampa kineskopowa (telewizor, monitor) akcelatory cząstek elementarnych naładowanych (cyklotron,betatron,akcelatory liniowe )

Siła Lorentza

F=B*I*l F=B(-e/t)*l = F=-2VB

12. Na wojennych filmach fantastycznych często widać jak nadlatujące myśliwce robią uniki przed strzelającymi do nich działami laserowymi. O jakiej prawdzie fizycznej twórcy takich filmów zapominają?

Siła bezwładności. Nie jest w stanie robić takich uników, gdyż na ciała pilotów działa za duże przeciążenie.

Człowiek takich przeciążeń nie przeżyje. A poza tym w próżni nie widać światła.

13. W jakich warunkach pod wpływem padającego światła z powierzchni metalu wylatują elektrony?

Zjawisko fotoelektryczne. Tylko pod takim warunkiem, że częstotliwość musi być tak dobrana żeby energia padającego światła była większa(>) od pracy wyjścia dla danej substancji.

14. Jak rozumiesz pojęcie „półprzewodnik”?

Jest to takie ciało stałe(germany, krzem),których przewodność jest mniejsza niż w metalach, ale większa niż w izolatorach . Przewodność w „półprzewodnikach” wzrasta ze wzrostem temperatury(w metalach tak nie jest).

15. Dlaczego wentylatorki umieszczone w komputerze powinny się kręcić?

Wymuszają ruch powietrza . Przyśpieszają konwekcję.

16. Woda spływająca z gór niesie z sobą dużo energii (np. napędza turbiny w elektrowniach wodnych). Skąd ją ma?

Energia słoneczna , która powoduje cyrkulacje wodną w przyrodzie.

17. Głośniki są zasilane prądem zmiennym ze wzmacniacza. Jakie zjawisko fizyczne tłumaczy ruchy membrany głośnika?

Występowanie siły elektrodynamicznej, czyli siły, która pojawia się gdy przewodnik z prądem znajduje się w polu magnetycznym. F=Bil

18. Dlaczego w słoneczny dzień patrząc z ulicy w otwarte okna wydaje się nam, że są czarne?

Słońce wpadając do pokoju odbija się wielokrotnie od ścian i ulega pochłonięciu .

Analogia (model ciała doskonale czarnego.

19. Jaka musi być siła żeby podskoczyć?

Siła musi być większa od ciężaru mg

20. Dlaczego słońce świeci?

Procesy termojądrowe(synteza jądrowa) powoduje wysyłanie promieniowania elektromagnetycznego w bardzo szerokim zakresie między innymi pasmo widzialne λ=(4nm-8nm)

21. Czy przez pojedynczy atom miedzi może przepłynąć prąd?

Wiemy, że prąd to uporządkowany ruch elektronów, czyli w pojedynczym atomie też płynie prąd elektryczny, ponieważ elektrony wykonują ruchy orbitalne.

22. Jaka siła jest potrzebna, aby ruszyć z miejsca szafę o masie 100kg jeśli współczynnik tarcia wynosi 0,4 ?

F=N*μ F=m*g*μ = 400N

23. Na sprężynie drga duża butelka PEPSI (2 litry). Jak zmieni się częstotliwość drgań jeśli połowa pepsi wycieknie (złośliwy Jasio zrobił w butelce małą dziurkę)?

T=2Π√(m/k) {2Π√(m/n)}/{2Π√(m/2k)}=4 częstotliwość zwiększy się 4-krotnie

24. Do pokoju komputerowego trzeba zakupić wykładzinę dywanową. Jaką między innymi własność powinna mieć ta wykładzina, aby komputery się na nią „nie gniewały”

Musi być antyelektrostatyczny, czyli nie powinna elektryzować się np.: (przez tarcie), ponieważ zgromadzony ładunek może spowodować niewłaściwe pracę komputera.

25. „Co” odchyla strumień elektronów w monitorze podłączonym do komputera. Podaj wielkości, które charakteryzują (opisują) to „coś”.

1. Strumień elektronów odchyla pole magnetyczne wytworzone w elektromagnesach.

2. Indukcja pola magnetycznego

3. Prędkość elektronów

4. Siła Lorentza F=-V*e*B

26. Dwie płaskie prostokątne płytki przedzielone izolatorem tworzą kondensator płaski o pojemności 1nF. Przecięto kondensator na połowę tak, że otrzymano dwa kondensatory płaskie i połączono je równolegle. Jaka będzie pojemność takiego kondensatora? Odpowiedź uzasadnić.

C1+C2=C dla połączonych równolegle

Pojemność się nie zmieni i będzie wynosić 1nF

27. Wyjaśnij (zwięźle), dlaczego ładunki elektrostatyczne gromadzą się zawsze na powierzchni przewodnika.

Na ładunki jednoimienne działa siła odpychania.

28. Czego dotyczą transformacje Lorentza?

Dotyczą przeliczania współrzędnych jednego układu inercjalnego w na drugi.

Średnia prędkość bezwzględna ruchu elektronów.

29. Natężenie pola elektrostatycznego na osi dipola w odległości 3m od niego wynosi 27 V/m. Jakie jest natężenie pola w odległości 1,5 m od dipola?

Natężenie wzrośnie 4 razy.

30. Wymień, jakie zjawiska fizyczne są wykorzystane przy zapisie informacji na papierze w drukarkach laserowych.

1) Zjawisko fotoelektryczne - które powoduje elektryzowanie się bębna selenowego tam gdzie pada światło lasera.

2) Przyciąganie elektrostatyczne - miejsca naelektryzowane przyciągają czarny pył tonera.

3) Zjawisko powstawania światła spójnego(zgodnego w fazie)

31. Istnieją dwa pojęcia „fala elektromagnetyczna” i „foton”. Wykaż różnicę lub podobieństwo lub tożsamość między tymi pojęciami?

Wiemy o dualizmie światła, czyli że światło raz jako fale, a raz jako korpuskuły (cząstki). Foton jest jakby odpowiednikiem cząstki(kwantu energii) Niektóre zjawiska możemy wyjaśnić traktując światło jako fale elektromagnetyczną(dyfrakcja-ugięcie, polaryzacja ,interferencja) , ale są takie, które nie można wytłumaczyć za pomocą fal elektromagnetycznych np.( zjawisko fal elektrycznych) wtedy wprowadza się pojęcie kwantu energii(foton).

32. Jak jest zbudowany kabel koncentryczny, gdzie ma zastosowanie?

Kabel zawierający co najmniej jeden tor współosiowy , tj. tar złożony z dwu przewodów mających wspólną oś geometryczną i umieszczonych jeden wewnątrz drugiego.

Zastosowanie: kabel antenowy, okablowanie sieci komputerowej itp

33. Opisz skrótowo modelową budowę atomu .

Jądro w którym jest skupiona prawie cała masa atomu(jądro składa się z dodatnio naładowanych protonów i obojętnych neutronów) wokół jądra poruszają się elektrony w tzw. Chmurze elektronowej . Liczba elektronów= liczba protonów . Dlatego atom jest obojętny.

34. Co możesz powiedzieć na temat związku  =h/(2p)? (p-pęd h-stała Plancka).

Każdemu poruszającemu się ciału możemy przyporządkować pewną długość fali . Dla makroświata fala jest tak mała, że ............ jest niezauważalna.

35. Jak rozumiesz pojęcie „poziomy energetyczne elektronu w atomie”?

Atomy zgodnie z zasadą kwantowania, którą wprowadził Bohr mogą poruszać się tylko na dozwolonych „orbitach” Przeskok elektronu z jednej orbity o większym poziomie energetycznym na mniejszy poziom energetyczny powoduje wysłanie fotonu o energii równej różnicy tych poziomów energetycznych.

36. Podaj fizyczne prawo będące odpowiednikiem możliwie bliskim powiedzenia „Ciało puszczone w ruch puszcza się dalej samo”.

I zasada dynamiki Newtona

Jeśli na ciało nie oddziałują żadne siły albo równoważą się to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym po linii prostej.

37. Mówimy potocznie, że „prąd kopie”. Jak rozumiesz (tłumaczysz) to określenie?

Jeżeli człowiek dotknie się elementów pod napięciem to staje się elementem obwodu o pewnej rezystencji zgodnie z prawem OHMA, dla odcinka obwodu popłynie przez niego prąd o wartości I=U/R

Im większe napięcie a mniejsza rezystencja tym większe „kopnięcie”

Skurcz mięśni kontroluje mózg przez wysłanie impulsów elektrycznych. W wyniku porażenia prądem mięśnie kurcz ą się pod wpływem tego impulsu bez wiedzy mózgu(gwałtowny skurcz mięśni to daje zaburzenie impulsów mózgowych).

38. Jeśli siedzimy w pobliżu ogniska czujemy „ciepło idące od niego”. Jak to wyjaśnić?

Ciepło może być(energia cieplna) przenoszone trzema sposobami.

1.przewodnictwo ciepła

2.konwekcja

3.promieniowanie cieplne,

które czujemy naszymi receptorami dociera do nas sposobami 2 i 3.

39. Patrzysz z bliska w oczy lubianej osoby. Środek oka wydaje się czarny. Dlaczego? Uzasadnij odpowiedź.

Odbija się wielokrotnie od ścian gałki ocznej tj w 18

40. Przez obwód złożony z rezystora i kondensatora przepływa prąd zmienny. Jak wyglądają straty mocy w tym obwodzie?

W kondensatorze płynie prąd przemienny, ładowanie i rozładowanie

Można powiedzieć, że prąd wyprzedza napięcie. W przypadku rezystora , w którym napięcie zmienia się dokładnie w taki sam sposób jak prąd i bez żadnego opóźnienia w czasie.

41. Obwody składające się z L i C wykazują własności rezonansowe. Na czym to polega?

Energia pola magnetycznego w cewce jest przekazywana do kondensatora i jest zamieniona na pole elektryczne, a później z kondensatora do cewki.

42. Oszacuj, jaką powierzchnię zajmuje jeden bit na 4GB dysku twardym o 8 talerzach.

Założenie 8 dwustronnych 3,5

16*2Π(3,0625)=308 cm^2

4BG=4*10^9B

3,2*10^10bitów

308cm^2/3,2*10^10 bitów=9,6*10^-9 cm^2

43. Funkcja falowa opisuje zachowanie się mikrocząstek, czyli jakie charakterystyki opisuje?

Funkcja falowa nie ma na bezpośredniego sensu fizycznego. Natomiast kwadrat jej modułuϕ^2

Określa prawdopodobieństwa znalezienia mikrocząsteczki w określonym miejscu, przestrzeni i czasie,

44. Jak rozumiesz pojęcia „pasmo walencyjne; pasmo przewodnictwa”

Pasmo walencyjne - jedno z pasm energetycznych kryształu . Jest to najwyżej położona w strukturze energetycznej1 półprzewodnika pasmo, całkowicie lub prawie całkowicie zapełnione. Elektrony w .........dają przewodnictwo elektryczne o charakterze „dziurawych”.

Pasmo przewodnictwa, jedno z pasm energetycznych kryształu. Jest to najwyżej położone w strukturze energ. kryształu pasmo całkowicie lub prawie całkowicie puste. Elektrony w stanach pasma przewodnictwa dają przewodnictwo elektr. O charakterze elektronowym.

45. Czy człowiek jest nadajnikiem/odbiornikiem fal elektromagnetycznych (odp. uzasadnić)

Każde ciało fizyczne wysyła promieniowanie elektromagnetyczne w postaci ciepła. Człowiek o temp. 36,6°C.

Należy pamiętać ,że ludzki mózg emituje fale elektromagnetyczne, zwane falami alfa, beta i gamma.

Człowiek też odbiera fale elektromagnetyczne o większej częstotliwości (pasmo widzialne) poprzez receptor wzroku, zwany popularnie okiem.

46. W którą stronę kręci się dyskietka w stacji dysków, czy to ma jakieś znaczenie?

W prawo

47. Kondensator 10000 podłączono przez opornik 2 M do akumulatora 6V. Czy zdążysz wypić kawę zanim kondensator naładuje się do ok. 2V?

Będzie się ładować 2h

Uwyj (t) = Um(1-e^(-t/Rc)

48. Gdzie (jaki układ, urządzenie) należy szukać prądu przesunięcia (uzasadnić)?

Prąd przesunięcia tzw. faza jest w generatorach prądu

49. Mamy dwa metry drutu miedzianego i gruby gwóźdź. Czy można z tego zrobić model prądnicy?

Pod warunkiem, że gwóźdź jest namagnesowany. Jeśli jest wykonujemy cewkę z drutu, a gwóźdź poruszamy przy zwojnicy.

2sposób: Wykorzystujemy pole magnetyczne Ziemi, nie wykorzystujemy gwoździa, a z drutu robimy „skakankę”

50. Mamy dwa metry drutu miedzianego, gruby gwóźdź, kombinerki, gazetę. Czy można z tego zrobić transformator?

Tak.

Owijamy gwóźdź gazetą i na gazetę nawijamy drut jak na rys.

51. Mamy dwa metry drutu miedzianego, kombinerki, gwóźdź, gazetę. Czy można zrobić z tego kondensator?

Tak

Gwoźdź nie jest nam potrzebny, a z gazety robimy otuline( izolacje ) kabla.

52. Jakie podstawowe równanie elektromagnetyzmu leży u podstaw działania głośnika?

F=BIl

53. Jakie podstawowe równanie elektromagnetyzmu leży u podstaw działania elektrowni Bełchatów?

Ogólne prawo indukcji Faradafa

E= - (dφ/dt)

-dla elektrowni w Bełchatowie (czyli dla prądnicy prądu zmiennego)gdzie wytwarza się różnicę potencjałów sinusoidalnie zmienne w czasie-czyli

E=zBAsinϖt=Emsinϖt

Siła elektromotoryczna

54. Co ma większą indukcyjność własną: pierścionek (z metalu) czy bransoletka (z metalu)?

Większą ma bransoletka, gdyż ma większe pole przekroju.

55. Jaki powinien być spełniony warunek, aby w obwodzie szeregowym zawierającym R L i C prąd osiągnął największą wartość?

Musi zajść rezonans

56. Oblicz całkę krzywoliniową po konturze z „czegokolwiek” po „czymkolwiek”.

0

57. Sformułuj pytanie z fizyki, na które wolałbyś nie odpowiadać?

58. Czy będziesz widział kota w ciemnej piwnicy przy zgaszonym świetle.

Czerbniak lubi dowcipne odpowiedzi, ale na poziomie i inteligentne.

59. Czy księżyc świeci swoim światłem czy odbitym. Uzasdnij.

Każda gwiazda, czyli Słońce emituje fale elektromagnetyczne w całym zakresie (od fal radiowych do gamma),czyli jest źródłem ciepła (promieniowanie podczerwone) oraz daje światło (fale widzialne).

Natomiast Księżyc świeci odbitymi falami widzialnym, a nie jest źródłem promieniowania podczerwonego, bo nie zachodzą tam reakcje termojądrowe lub inne zjawiska w których powstają fale podczerwone.

W minimalnym stopniu fale podczerwone też się odbijają, ale w praktyce są nieodczuwalne.

Luminofor

Kurz

Działo elektronowe

gazeta

drut

gwóźdź

skręcamy tak kable

Amplituda SEM

Liczba zwojów zwojów

---