MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2009

Transkriptio

1 MOL-Pstetysohjeet Fyskka kevät 9 Tyypllsten vrheden aheuttama pstemenetyksä (6 psteen skaalassa): - pen laskuvrhe -/3 p - laskuvrhe, epämelekäs tulos, vähntään - - vastauksessa yks merktsevä numero lkaa - p - karkeamp pyörstysvrhe - - laskussa käytetty pyörstettyjä vältuloksa -/3 p - kaavassa vrhe, joka e muuta ykskköä - - kaavavrhe, joka johtaa väärään ykskköä, vähntään - p - lukuarvosjotukset puuttuvat - - yksköt puuttuvat lukuarvosjotuksssa - - ykskkövrhe lopputuloksessa, vähntään - - täysn kaavaton estys, yleensä -3 p "Solvern" käyttö e hyväksyttävää Suureyhtälö on ratkastava kysytyn suureen suhteen, lukuarvot ykskköneen sjotetaan vasta saatuun lausekkeeseen. Graafset estykset - puutteet koordnaatstossa (akselt, symbolt, yksköt, jaotus), vähennys,5 - p - graafnen tasotus puuttuu - - suoran kulmakertomen määrtys yksttässtä havantopstestä (evät suoralla) - - koko, tarkkuus, ylenen huolmattomuus, vähennys,5 - MOL ry / Fyskan pstetysohjeet kevät 9

2 . a) Oken,5 p Gravtaatovuorovakutuksen ansosta Kuu pysyy Maata kertävällä radalla. b) Väärn,5 p Voma ja sen vastavoma ovat tsesarvoltaan yhtä suuret. c) Oken,5 p Ilmanvastuksen kasvaessa panovoman suuruseks hyppääjä saavuttaa vakonopeuden. d) Väärn,5 p Valovuos on matka, jonka valo kulkee vuodessa.. a) Kuvaaja 3 p b) Kuvaajasta v m s E 57 MWh c) P,873 MW t h P 87,3 kw 9 kw p MOL ry / Fyskan pstetysohjeet kevät 9

3 3. m,8 kg m3, kg m,54 kg H? c 4,9 kj kg K H Q m3 s 333kJ kg Δ T K Jää sulaa: Q s m 333 kj kg,8 kg73,6 kj Ves lämpenee: Q c ( m+ m) Δ T 4,9 kj kgk (,8 kg+,54 kg) K 569,84 kj Yhteensä Q 73,6 kj+569,84 kj84,9 kj Q 84,9 kj H 3833 kj kg 38MJ kg 4 p m 3, kg Saatu arvo on todennäkösest lan pen koska: - astan lämpökapasteetta e ole huomotu - systeem e ole erstetty, mm lämpösätely - veden höyrystymnen lämpenemsen akana kaks oleellsta p 4. a) Kautnkalvon värähtely synnyttää paneen vahteluja lmaan. Ilmassa ään etenee mekaansena, ptkttäsenä aaltolkkeenä p b) Ihmskorvan astma äänen vomakkuus on ntensteetn suhteen logartmnen p c) Intensteetttaso L log I W mssä I vertaluntensteett I m L 3 db L 7 db L L I I I I I I L I L I, V: kertanen p MOL ry 3/ Fyskan pstetysohjeet kevät 9

4 5. a) : vaunu harmonsen lkkeen tasapanoasemassa, jollon a ja v vmax (ta perustelussa toteamus jousvoman harmonsuudesta) G vaunun pano N alustan tukvoma B: vaunu pakollaan äärasemassa, jollon a a, v max lketla,5 p vomat nmettynä G vaunun pano N alustan tukvoma F j jousvoma b) : pallo putoaa; tasasest khtyvä lke G pano F lmanvastus lketla,5 p vomat nmettynä lketla,5 p vomat nmettynä B: pallo pakollaan, rtoamassa lattasta G pano N lattan tukvoma lketla,5 p vomat nmettynä MOL ry 4/ Fyskan pstetysohjeet kevät 9

5 6. Tasapanoehto F Fx ; F Gx F μ F y ; N Gy F μ N+ G x F μmgcosα+ mgsn α mg ( μcosα+ sn α) m 48 kg 9,8 (,5 cos5 + sn5 ) s 9 N Tasapanoehto M F r T r F r 9 N 3,6 cm T r 43 cm 6 N 7. a) R R l 5 m ρ,84 Ωm 3, Ω π 7 TERÄS TERÄS πr 3 (, 5 m) l 5 m ρ,68 Ωm π π π π 8 KUPRI KUPRI r r 3 3 (,65 m) (,5 m) 5,66 Ω p MOL ry 5/ Fyskan pstetysohjeet kevät 9

6 ITERÄS + IKUPRI I U ITERÄS RTERÄS ITERÄS RKUPRI U IKUPRI RTERÄS IKUPRI RKUPRI IKUPRI IKUPRI I IKUPRI + I I TERÄS TERÄS + IKUPRI RKUPRI + RTERÄS, 7 7% 5,66Ω + 3,Ω b) U RI Vastukset rnnan RKUPRI + RTERÄS + R RTERÄS RKUPRI RKUPRI RTERÄS RKUPRI RTERÄS 5,66Ω 3,Ω U I 3,5 R + R 5,66Ω+ 3,Ω KUPRI TERÄS 3,8 v4 V p p 8. a) Kun vrta alkaa kasvaa, käämssä tapahtuu tsendukto, joka hdastaa vrran kasvua p b) Vrta vakotuu arvoon I, 6 E IR E 7,5 V R 4,6875Ω 4,7Ω I, 6 p c) Krchoff II E UL+ RI josta UL E RI Kuvaajasta t, s I, Indusotunut jännte U L 7,5 V 4,6875Ω,,875 V ΔI Δ I, Tosaalta U L, kuvaajasta Δ t Δt, s (tangentn fyskaalnen kulmakerron) U,875 V L,34Vs 34 mh ΔI, Δ t, s MOL ry 6/ Fyskan pstetysohjeet kevät 9

7 9. Valosähkösellä lmöllä tarkotetaan lmötä, jossa valo rrottaa elektroneja metalln pnnasta Comptonn lmössä rttävän lyhytaaltosen sätelyn foton sroaa aneesta. Fotonn energa penenee (λ kasvaa) ja samalla elektron rtoaa. Valosähkösen lmön tutkmusmenetelmstä valon hukkasluonnetta tukevat - rronneen elektronn E Kmax rppuu lneaarsest sätelyn taajuudesta mutta e ntensteetstä. - kynnystaajuutta f penemmllä taajuukslla elektroneja e rtoa hf W+ EKmax W h f 3 p Comptonn sronnassa tapahtuva sätelyn aallonptuuden kasvu vodaan selttää kokeden kanssa yhtäptäväst ajattelemalla tapahtuma fotonn ja vapaan elektronn kmmosena törmäyksenä, jossa energa ja lkemäärä sälyvät.. messnkpallo alumnpallo B m m ϕ V ϕ kg 8, 4 m ϕ V ϕ 3 kg,7 m 3 3 B B B 3 Ilmanvastusta e oteta huomoon. Mekaansen energan sälymsen perusteella - pallon nopeus ennen törmäystä m gh m v v gh gl( cosα) - pallon B nopeuden tulee olla het törmäyksen jälkeen mu B B mgh B B ub ghb gl Täysn kmmosassa törmäyksessä sälyvät sekä lke-energa että lkemäärä. MOL ry 7/ Fyskan pstetysohjeet kevät 9

8 m v m u m u + B B mv mu + mu B B mv mu B B u m ϕ gl( cosα) ϕb gl ϕ m mv mu + mu ϕv B B mb ϕbv ϕv ϕu+ ϕbub sjotetaan lkemäärän yhtälöstä saatu u ϕ gl( cosα) ϕb gl gl( ) B ϕ ϕ cosα ϕ + ϕ gl supstetaan gl ja ϕ : lla ϕ B ϕ cosα cosα + ϕ ϕ B B B B ϕ ϕ ϕ cosα cosα cosα + ϕ + ϕ ϕ ϕb supstetaan :lla ϕ B cosα ϕ + : () ϕ ϕb α + ϕ ϕb α + ϕ 3 kg,7 3 m + 3 cos cos 8,4,563 α 55, 7 56 Pokkeutuskulma vähntään 56 Pstetys - mekaansen energan sälymslan perusteella laskettu v ja u B + - törmäyksen kästtely oken 3 p - laskut yhteensä 6 p - jos tehty oletus, että pallo pysähtyy törmäyksessä max p - jos lkemäärän sälymslaka on käytetty, mutta tehty oletus, että pallo palaa takasn törmäyksen jälkeen max 4 p MOL ry 8/ Fyskan pstetysohjeet kevät 9

9 . a) Intensteett I H r r r r H r r H H msv,5 m H 3,8 h 4,5 m 47 μsv h b) Kuvosta matkavamennuskerron μ m p Hekennyslak I μ x Ie H x μ x H e H ln H μ μsv h ln 38 μ Sv h m 5,9 cm c) Raskaan ytmen kentässä rttävän energan omaava gammakvantt vo muuttua elektronks ja sen anthukkaseks, postronks. p +. a) Valon aallonptuuden jakaumaa sanotaan spektrks (valon ntensteett aallonptuuden funktona) b) Hehkulampun lähettämän valon spektr on jatkuva, joka ssältää kakk valon aallonptuudet. Kaasupurkausputken lähettämän valon spektr on vvaspektr el se ssältää van tettyjä aallonptuuksa c) ) Valoaaltojen nterferenss. Kun valoaalto kulkee hlan läp, tapahtuu valon tapumnen el dffrakto sten, että ptkäaaltonen valo tapuu enten. ) Prsma-aneen tatekerron rppuu valon aallonptuudesta. Kun valoaalto kulkee prsman läp säde tattuu kummassakn rajapnnassa sten, että lyhytaaltonen valo tattuu enten d) Kuvastaα ϕ 3 ; α α + θ p MOL ry 9/ Fyskan pstetysohjeet kevät 9

10 Ilmalle n,, joten tattumslasta sn α n sn α nl sn α n n sn α l l allonptuus tatekerron sn 3 + 3,5 388,7 nm ( ) sn 3 sn 3 + 9, 447, nm ( ) sn 3 sn 3 + 8,35 5,6 nm ( ) sn 3 sn 3 + 7,5 587,6 nm ( ) sn 3 sn 3 + 6,55 796,5 nm ( ) sn 3, 67, 65, 64, 6, 6 taulukko kuvaaja p MOL ry / Fyskan pstetysohjeet kevät 9

11 + 3. a) b) p c) p-tyypn puoljohteessa varauksenkuljettaja ovat postvset aukot. 4. ryhmän alkuanesta (p- ta germanum) valmstettuun kteeseen lsätään 3. ryhmän alkuanetta, jollon jokasta lsättyä atoma koht jää kderakenteeseen yhden elektronn vajaus el aukko. n-tyypn puoljohteessa varauksen kuljettaja ovat negatvset elektront. 4. ryhmän alkuanesta valmstettuun kteeseen lsätään 5. ryhmän alkuanetta. Jokasta lsättyä atoma kohden jää yks elektron sdosten ulkopuolelle. p d) - tyhjennusalueen syntymnen (dffuuso, rekombnaato, sähkökenttä, kynnysjännte) p - päästösuunnassa tyhjennysalue kapenee, varaus srtyy rajapnnan yl aukkojen ja elektronen rekombnotuessa - estosuunnassa tyhjennysalue levenee, rajapnnan ympärstö tyhjenee varauksen kuljettajsta, vuotovrta - tarvttavat kuvat, ptää lmetä päästösuunta p MOL ry / Fyskan pstetysohjeet kevät 9