Fysikk 3FY AA6227. Elever og privatister. 26. mai Videregående kurs II Studieretning for allmenne, økonomiske og administrative fag

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Fysikk 3FY AA6227. Elever og privatister. 26. mai 2000. Videregående kurs II Studieretning for allmenne, økonomiske og administrative fag"

Ansgar Berge
8 år siden
Visninger:

1 E K S A M E N EKSAMENSSEKRETARIATET Fysikk 3FY AA6227 Elever og privatister 26. mai 2000 Bokmål Videregående kurs II Studieretning for allmenne, økonomiske og administrative fag Les opplysningene på neste side.

2 Eksamenstid: 5 timer Hjelpemidler: Tabeller og formler i fysikk (Eksamenssekretariatet/Gyldendal) Formelsamling i matematikk, 2. utgave (Eksamenssekretariatet/Gyldendal) Lommeregner Læreplanen i faget Antall sider: Oppgaven har 9 sider medregnet forsiden. Andre opplysninger: Konstanter du har bruk for, finner du i tabellene. Om vurderingen: Sensor vil vurdere i hvilken grad du har nådd målene i læreplanen, og hvordan du anvender faglige kunnskaper og ferdigheter. Oppgave 1 og 2 teller til sammen omtrent like mye som hver av oppgavene 3, 4 og 5. Ved vurderingen vil sensor se om du har gjort det klart hvilke antakelser du har gjort gjort rimelige avgrensninger valgt relevante eksempler fått med det vesentligste vist evne til å gjøre kvalitative vurderinger begrunnet valg av lover, likninger og formler som du skriver om eller bruker i utregninger regnet riktig vurdert svarene presentert løsningen på en oversiktlig og systematisk måte, slik at det går klart fram hva du har tenkt. Spesielt om åpne oppgaver: Noen oppgaver vil være mer åpne enn andre. Svaret på slike oppgaver vil ikke bli vurdert ut fra en "fasit" som er bestemt på forhånd. Det vil være en styrke om du i besvarelsen din ikke bare reproduserer, men også anvender kunnskap, og viser at du kan vurdere/analysere. 2

Om vurderingen: Sensor vil vurdere i hvilken grad du har nådd målene i læreplanen, og hvordan du anvender faglige kunnskaper og ferdigheter.

3 OPPGAVE 1 Denne oppgaven handler om røntgenstråling. Figuren nedenfor viser et røntgenspektrum. Førsteaksen viser bølgelengde, og andreaksen viser relativ intensitet. Relativ intensitet λ min Bølgelengde a) Regn ut frekvensen og energien til fotonene som har bølgelengde lik den minste bølgelengden λ min = 2, m i spektret. b) Forklar hvordan den karakteristiske røntgenstrålingen oppstår. c) Vis at elektronene i røntgenrøret ikke kan ha hatt større fart enn 2, m/s. Hvorfor må du regne relativistisk? 3

Relativ intensitet λ min Bølgelengde a) Regn ut frekvensen og energien til fotonene som har bølgelengde lik den minste

4 OPPGAVE 2 Denne oppgaven handler om krefter og bevegelse. Figuren nedenfor viser jorda som stiger opp over månens horisont, slik den ble fotografert av mannskapet på Apollo 11. a) Regn ut gravitasjonskraften fra jorda på månen. Nedenfor følger et utdrag fra Jostein Gaarders bok Sofies verden. Utdraget gjengir en samtale mellom bokas hovedpersoner, Sofie og Alberto. Sofie: Alberto: Sofie: Alberto: Sofie: Er det to forskjellige krefter som virker på månen? Akkurat. En gang da solsystemet oppstod, ble månen slynget av gårde og altså vekk fra Jorden - med en voldsom kraft. Denne kraften vil den ha i all evighet fordi den beveger seg i et lufttomt rom uten motstand. Men så blir den også trukket mot Jorden på grunn av Jordens tyngdekraft? Nettopp. Begge de to kreftene er konstante og begge virker samtidig. Derfor vil månen fortsette å gå i bane rundt Jorden. Er det virkelig så enkelt? b) Hvilke fysikkfaglige feil gjør forfatteren i den delen av utdraget som er understreket? 4

Sofie: Alberto: Sofie: Alberto: Sofie: Er det to forskjellige krefter som virker på månen? Akkurat.

5 OPPGAVE 3 Denne oppgaven handler om ladde partiklers bevegelse i elektriske og magnetiske felter. Et ion med ladning q = + 3, C og masse m = 1, kg blir akselerert av en spenning på 1,20 kv. a) Vis at farten v 0 til ionet blir 2, m/s. Etter at ionet har fått farten v 0, kommer det inn i et homogent magnetfelt i punktet G (se figuren). Punktet G ligger 5,00 cm fra B, og v 0 er vinkelrett på AB. Magnetfeltet er begrenset av det rektangulære området ABEF. Flukslinjene står vinkelrett på papirplanet. Ionet følger en bane fra G til H. I punktet H er farten vinkelrett på linja BE. b) Hvilken retning har den magnetiske flukstettheten? Hva slags bane følger ionet fra G til H? Vis at flukstettheten er bestemt ved uttrykket: B = mv qr 0 der r er avstanden fra G til B. F E D B-felt E-felt v 0 H v 0 J A G B I C I området BCDE er det et homogent elektrisk felt med feltstyrke 29,8 kv/m og retning fra E til B. Vi ønsker å få ionet til å bevege seg langs ei rett linje fra H til J. For å få til det, bruker vi et magnetfelt i området BCDE i tillegg til det elektriske feltet. 5

Etter at ionet har fått farten v 0, kommer det inn i et homogent magnetfelt i punktet G (se figuren). Punktet G ligger 5,00 cm fra B, og v 0 er vinkelrett på AB.

6 c) Hvilken retning må den magnetiske flukstettheten ha? Beregn flukstettheten. Vi fjerner magnetfeltet i området BCDE. Da følger ionet en bane fra H til I. d) Regn ut avstanden fra B til I. OPPGAVE 4 Du skal besvare enten alternativ A eller alternativ B. De to alternativene er likeverdige ved vurderingen. (Dersom besvarelsen inneholder deler av begge, vil bare det du har skrevet på alternativ A bli vurdert.) Alternativ A Denne oppgaven handler om stråling fra stjerner og avstandsbestemmelse i verdensrommet. a) Bruk Stefan-Boltzmanns lov og nødvendige verdier fra tabellene til å bestemme den totale utstrålte effekten fra sola. Cepheidene er gule kjempestjerner der den utstrålte effekten varierer periodisk. Det er en entydig sammenheng mellom perioden og den utstrålte effekten. Dette kan vi bruke til å måle avstanden til cepheidene. E (10-10 W/m 2 ) P (10 28 W) Tid (dager) Periode (dager) Figur 1 Figur 2 6

(Dersom besvarelsen inneholder deler av begge, vil bare det du har skrevet på alternativ A bli vurdert.

7 Figur 1 er en graf som viser hvordan innstrålingstettheten (strålingsintensiteten) E på jorda varierer med tida for cepheiden Delta Cephei. Figur 2 viser sammenhengen mellom perioden og den utstrålte effekten P for cepheidene. b) Bruk grafene til å bestemme perioden og den utstrålte effekten til Delta Cephei. Bestem avstanden fra jorda til Delta Cephei ut fra disse opplysningene. I beregningen kan du bruke den maksimale verdien for E. c) Gjør rede for en annen metode vi har for å bestemme avstander i verdensrommet. Sola og Delta Cephei har omtrent samme overflatetemperatur. d) Tegn inn sola og Delta Cephei i et Hertzsprung-Russell-diagram. Hvilken av de to stjernene har størst radius? Alternativ B Denne oppgaven handler om utviklingen av fysiske teorier på 1900-tallet. Vi er nå i overgangen til et nytt tusenår. I hundreåret vi går ut av, har det skjedd mye i fysikken. Nobelprisvinner Albert Michelson uttalte i 1894: "Selv om jeg ikke kan påstå som sikkert at fysikken ikke har nye forbløffende oppdagelser på lager, oppdagelser som overgår dem vi allerede har sett, er det sannsynlig at hovedprinsippene for de fysiske lover er funnet, og at nye framskritt vil bestå i å bruke disse prinsippene på alle fenomener vi støter på. I framtida vil nøyaktig måleteknikk være viktigere enn å finne nye lover." Historien har vist at Michelson tok feil. a) Gjør rede for en eller flere fysikkteorier som har blitt utviklet etter ca b) Ta for deg en teori og vurder hvilken betydning den har hatt for den teknologiske utviklingen og for samfunnet. 7

Bestem avstanden fra jorda til Delta Cephei ut fra disse opplysningene. I beregningen kan du bruke den maksimale verdien for E.

8 OPPGAVE 5 Denne oppgaven handler om pendelbevegelse. Et lodd med masse m som henger i ei snor med lengde l, kaller vi en pendel. Vi går ut fra at loddet har liten utstrekning og at snora har svært liten masse. Vi antar også at friksjonen og luftmotstanden er svært liten. Vi trekker loddet med stram snor ut til siden, slik at vinkelen mellom snora og vertikallinja er α 0 (se figuren). Så slipper vi loddet slik at pendelen begynner å svinge i et vertikalt plan. α 0 a) Tegn kreftene som virker på loddet når snora er vertikal. b) Vis at snordraget er bestemt ved uttrykket S = mg(3 2cosα 0 ) når snora er i vertikal posisjon. Tida loddet bruker på å bevege seg fra utgangspunktet, over til motsatt side og tilbake til utgangspunktet, kaller vi svingetida T. En elev setter fram denne hypotesen: "Svingetida T blir større når vi øker massen til loddet, men avhenger ikke av vinkelen α 0 ". c) Foreslå forsøk du kan gjøre for å teste hypotesen. Hva slags utstyr vil du bruke? Gi en kort vurdering av usikkerheten i de målingene du gjør. 8

Vi trekker loddet med stram snor ut til siden, slik at vinkelen mellom snora og vertikallinja er α 0 (se figuren). Så slipper vi loddet slik at pendelen begynner å svinge i et vertikalt plan.

9 I et annet forsøk måler vi svingetida T for ulike lengder l av snora. Resultatene er vist i tabellen nedenfor: l i meter 0,10 0,20 0,30 0,40 0,70 0,95 1,30 T i sekund 0,63 0,90 1,10 1,27 1,68 1,95 2,29 Dataene kan brukes til å bestemme et uttrykk for T som funksjon av l. d) Fortell hvordan du vil gå fram for å gjøre det. Forsøk å bestemme et slikt uttrykk. 9

sekund 0,63 0,90 1,10 1,27 1,68 1,95 2,29 Dataene kan brukes til å bestemme et uttrykk

Like dokumenter

Fysikk 3FY AA6227. (ny læreplan) Elever og privatister. 28. mai 1999

Fysikk 3FY AA6227. (ny læreplan) Elever og privatister. 28. mai 1999 E K S A M E N EKSAMENSSEKRETARIATET Fysikk 3FY AA6227 (ny læreplan) Elever og privatister 28. mai 1999 Bokmål Videregående kurs II Studieretning for allmenne, økonomiske og administrative fag Les opplysningene