UNIVERSITETET I OSLO

Transkript

1 UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Midtveisksamen i: FYS1001 Eksamensdag: 19. mars 2018 Tid for eksamen: , 3 timer Oppgavesettet er på 8 sider Vedlegg: Formelark (2 sider). Tillatte hjelpemidler: Elektronisk kalkulator av godkjent type. Tabeller og formler i fysikk for videregående skole Rom Stoff Tid Fysikktabeller. Kontrollér at oppgavesettet er komplett før du begynner å besvare spørsmålene. I numeriske spørsmål velger du det alternativet som er nærmest til ditt svar. Oppgave 1 En kasse ligger på lasteplanet til en lastebil. Det statiske friksjonstallet mellom kassa og planet er 0,45. Hvor stor akselerasjon kan lasebilen ha uten at kassa begynner å skli? A: 4,41 m/s 2 B: 5,41 m/s 2 C: 6,41 m/s 2 D: 7,41 m/s 2 Oppgave 2 Et lodd med massen 23 g henger i ei spiralfjær, og vi observerer at fjæra strekker seg 1,3 cm i forhold til lengden uten lodd. Hvor mye strekker fjæra seg i forhold til lengden uten lodd hvis vi bytter ut det første loddet med et nytt lodd med massen 152 g? A: 8,6 cm B: 9,6 cm C: 10,6 cm D: 11,6 cm Oppgave 3 En bil kjører i en sving. Friksjontallet mellom hjulene og bakken er 0,5. Hvilken av figurene viser best kreftene som virker på bilen? Svingen er en del av en sirkel, med sentrum til høyre for bilen på tegningen, og bilen har fart rett ut av papirplanet i det øyeblikket figuren representerer. 1

2 A: B: C: D: Oppgave 4 Du har ei tang som vist på figuren. Hvis du kan klemme med en kraft på F=300 N, hvor stor kraft klemmer tanga med? A: 1,3 kn B: 1,5 kn C: 1,7 kn D: 1,9 kn Oppgave 5 Du kaster en ball rett oppover med farten 12 m/s. Hvor lang tid tar det før ballen kommer ned igjen til den høyden der du kastet den? A: 1,6 s B: 2,4 s C: 12 s D: 15 s Oppgave 6 Du hopper fra et stupebrett med høyden 10 m over vannflata. Hva er farta di når du treffer 2

3 vannet, hvis vi ser bort fra luftmotstand? A: 11 m/s B: 12 m/s C: 13 m/s D: 14 m/s Oppgave 7 Du hopper fra et stupebrett med høyden 10 m over vannflata. Farta di når du treffer vannet er 11 m/s. Hvor stort arbeid gjorde luftmotstanden mens du falt? Anta at massen din er 63 kg. A: 2,4 kj B: 3,4 kj C: 4,4 kj D: 5,4 kj Oppgave 8 I en graf som viser et objekts posisjon på y-aksen og tiden på x-aksen, tilsvarer grafens stigningstallet i ett punkt A: objektets momentanfart B: objektets gjennomsnittsfart C: objektets akselerasjon D: hvor langt objektet har kommet ved det tilsvarende tidspunktet Oppgave 9 Hvilken av følgende figurer viser bevegelsen til et tog som kjører ut av stasjonen med konstant akselerasjon? 3

4 A: B: C: D: Oppgave 10 En person som veier 80 kg står på en baderomsvekt inne i en heis. Heisen starter og øker farten oppover med konstant akselerasjon fra 0 til 2 m/s i løpet av 2 sekunder. I løpet av denne tiden, hvor mye viser baderomsvekta at personen veier? A: 72 kg B: 80 kg C: 88 kg D: 96 kg Oppgave 11 4

5 Et lodd med massetetthet ρ L = 4000 kg/m 3 henger i en kraftmåler som vist på bildet. Når loddet henger i luft viser kraftmåleren 0,8 N. Hva viser kraftmåleren når loddet er nedsenket i vann? Massetettheten til vann er ρ v = 1000 kg/m 3. A: 0,2 N B: 0,4N C: 0,6N D: 1,0N Oppgave 12 Du strever med å pumpe vann fra ett kar til et annet. Hva har best effekt når du vil øke volumstrømmen til vannet gjennom røret mellom karene? A: Doble pumpetrykket B: Skifte til et rør med dobbelt så stor diameter C: Sette karene nærmere hverandre slik at rørlengden kan halveres D: Øke temperaturen på vannet slik at viskositeten halveres Oppgave 13 5

6 I et manometer brukes et U-formet rør til å måle trykket i en gass. Manometeret på figuren er fylt med kvikksølv, som har massetettheten ρ Hg = 13, kg/m 3. Hvis trykket i den åpne enden av røret er normalt atmosfæretrykk, p 0 = 101 kpa, og trykket i gassen er p G = 110 kpa, hva blir høydeforskjellen mellom overflaten på kvikksølvet i de to endene av røret? A: 1,6 mm B: 3,0 mm C: 67 mm D: 820 mm Oppgave 14 Det er vinterferie, og du er på en hytte uten innlagt vann. Hvor mye energi må du bruke på å smelte snø og varme opp smeltevannet til kokepunktet når du vil lage en halv liter kaffe? Du kan anta at snøen holder 0 grader når du har tatt den inn i huset. Her kan du få bruk for noen av følgende verdier: l snø vann = 334 kj/kg, l vann damp = 2259 kj/kg ρ snø = 50 kg/m 3, ρ vann = 1000 kg/m 3 c snø = 2090 J/kg K, c vann = 4200 J/kg K λ snø = 0,045 W/m K, λ vann = 0,60 W/m K A: 19 kj/k B: 197 kj/k C: 377 kj D: 1297 kj Oppgave 15 Hvilket av følgende utsagn er ikke sant for en adiabatisk prosess? A: Temperaturen er konstant B: pv γ er konstant C: Systemet utveksler ingen varme med omgivelsene D: pv T er konstant 6

7 Oppgave 16 Figuren viser en Dieselsyklus. I hvilke(n) av prosessene utfører systemet positivt arbeid på omgivelsene? A: 1-2 B: 3-4 C: 1-2 og 3-4 D: 2-3 og 3-4 Oppgave 17 En Carnotmaskin som opererer mellom temperaturene T H = 250 C og T L = 20 C leverer et arbeid på W = 100 J per syklus. Hvor mye varme blir tilført systemet fra reservoaret med høy temperatur for hver syklus? A: 44 J B: 109 J C: 144 J D: 227 J Oppgave 18 Når vi har på oss klær mister vi mindre varme til omgivelsene gjennom varmestråling fordi overflatetemperaturen til klærne er lavere enn overflatetemperaturen til huden. Anta at uten genser på deg sender du ut varmestråling fra et hudareal på 1,0 m 2, som holder temperaturen 30 C. Når du tar på deg genser reduseres overflatetemperaturen på det samme arealet til 22 C. Vi kan anta at emissiviteten til både hud og genser er 0,97. Hvor mye ekstra effekt må kroppen din produsere for å opprettholde en konstant temperatur, dersom du ikke har på deg genser? A: 4,4 W B: 23 W C: 47 W D: 464 W Oppgave 19 7

8 Sola sender ut mest strålingsenergi ved bølgelengden 504 nm. Ved hvilken bølgelengde vil en stjerne som er 1000 C varmere enn sola sende ut mest strålingsenergi? A: 265 nm B: 429 nm C: 604 nm D: 933 nm Oppgave 20 For isolasjons- og bygningsmaterialer oppgis ofte materialets U-verdi, som er forholdet mellom materialets varmeledningsevne og tykkelse, U = λ/l. Du har en yttervegg med ett vindu i stua. De andre veggene, gulvet og taket ligger mot oppvarmede rom. Ytterveggen har areal 25 m 2 og har U-verdi 0,45 W/(m 2 K), mens vinduet har areal 8,0 m 2 og U-verdi 1,2 W/(m 2 K). Stua varmes opp av en elektrisk panelovn. Du ønsker å redusere strømforbruket ditt til oppvarming. Hvis innetemperaturen er 22 C og utetemperaturen er -5 C, hvilket av følgende tiltak vil ha størst effekt? A: Bytte ut det gamle vinduet med et nytt, med U-verdi 0,7 W/(m 2 K) B: Etterisolere ytterveggen slik at U-verdien blir 0,18 W/(m 2 K) C: Bytte ut panelovnen med en varmepumpe med effektfaktor f = 3 D: Redusere innetemperaturen med 2 C 8