fia0

ARKUSZ II

Zadanie 21. Elektromagnesy (10 pkt.)

W tabeli przedstawiono wartości względnych przenikalności magnetycznych wybranych substancji. Wykonując poniższe polecenia, wykaż, jak obecność różnych substancji wpływa na pole magnetyczne.

Lp.	Nazwa substancji
1	srebro	0,999981
2	cyna	1,000002
3	aluminium	1,000013
4	miedź	0,999991
5	stal (0,79% C, 6% W)	30
6	Fe2Co	12

a)    Oblicz indukcję pola magnetycznego wytwarzanego wewnątrz długiej zwojnicy, której rdzeń wykonano z aluminium. Zwojnica ma 2 zwoje na każdym milimetrze długości i płynie przez nią prąd o stałym natężeniu 2,1 A. (2 pkt.)

b)    Co należałoby zmienić, aby za pomocą zwojnicy o tej samej geometrii, ale z rdzeniem stalowym, wytworzyć pole o indukcji, którą uzyskano, przepuszczając prąd o natężeniu 2,1 A przez zwojnicę z rdzeniem aluminiowym? Podaj nowe wartości zmienionych parametrów. (2 pkt.)

c)    Pamiętając, że w obecności diamagnetyków pole magnetyczne ulega nieznacznemu osłabieniu, a w obecności paramagnetyków nieznacznemu wzmocnieniu, podziel substancje wymienione w tabeli na dia-, para- i ferromagnetyki. (1 pkt)

d)    W pewnym momencie obwód zawierający opisywaną wyżej zwojnicę z rdzeniem stalowym (rys.) został przerwany. Jaki był skutek wyłączenia prądu? Krótko uzasadnij swoją odpowiedź. (3 pkt.)

WT

e)    Zwojnica ze stalowym rdzeniem została użyta do budowy obwodu drgającego. Oblicz, ile razy zmieni się długość fali emitowanej przez taki obwód, gdy rdzeń zostanie usunięty.

(2 pkt.)

Zadanie 22. Polaryzacja światła (10 pkt.)

Światło czerwone (monochromatyczne) pada prostopadle na powierzchnię siali dyfrakcyjnej. Wiązka ugięta pierwszego rzędu pada na powierzchnię płytki szklani ustawionej równolegle do siatki. W wyniku odbicia od powierzchni płytki wią/k ulega całkowitej polaryzacji. Stała siatki wynosi d, współczynnik załamania świ.itl w szkle n.

a)    Wykonaj rysunek biegu promienia w tym układzie. (3 pkt.)

b)    Oblicz długość fali światła padającego na siatkę. (5 pkt.)

c)    W tym samym układzie zastosowano światło niebieskie. Jakie będzie wówc/. położenie prążka pierwszego rzędu? Porównaj to położenie z położeniem prą/k czerwonego. (2 pkt.)

Zadanie 23. Elektrony (11 pkt.)

Elektrony zostały wybite z powierzchni metalu na skutek fotoefektu wywołamy promieniowaniem nadfioletowym o długości fali X = 10"⁷ m.

a)    Część biegnących elektronów dostała się w obszar jednorodnego pola elektryi nego równolegle do jego linii i została przyspieszona różnicą potencjału A\/=100 V. Maksymalna energia, jaką elektrony uzyskały w ten sposó wynosiła <?f= 110 eV. Oblicz prędkość początkową najszybszych elektronów (3 pkt.)

b)    Oblicz długofalową granicę fotoefektu. (2 pkt.)

c)    Narysuj tor ruchu elektronu, którego prędkość tworzy z liniami pola elekliyi nego kąt ostry. (1 pkt)

d)    Niektóre z elektronów nie dostały się w pole elektryczne, lecz wpadły w obs/ jednorodnego pola magnetycznego prostopadle do jego linii. Wartość induki tego pola wynosi B = 1CT⁴ T. Narysuj tor ruchu elektronu w tym polu i zaznać siłę działającą w nim na elektron. (2 pkt.)

e)    Oblicz promień największego okręgu, po którym poruszają się elektrony w p<» magnetycznym. (3 pkt.)

Zadanie 24. Tarcza szlifierska (10 pkt.)

Tarcza szlifierska ma kształt płaskiego walca o promieniu r = 8 cm i masę m = 2,5 kg. Po włączeniu szlifierki tarcza rozpędza się ze stałym przyspieszaniu kątowym. Tarcza jest gotowa do pracy po upływie czasu Af = 4 s, gdy <»M.|| maksymalną prędkość obrotów. Moment bezwładności walca o masie m i piuinl niu r obliczamy ze wzoru: / = '-mt².

Na podstawie podanych informacji wykonaj następujące polecenia:

a) Przeprowadzono doświadczenie, w którym odczytywano zmiany częstotliwi obrotów tarczy w czasie jej rozpędzania. Wyniki doświadczenia zawiera pi ml sza tabela. Częstotliwość jest określana przez urządzenie z dokładnością i Af = 1 Hz, a upływ czasu z dokładnością do Af = 0,1 s.