MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2010

Transkriptio

1 MAOL-Piteityohjeet Fyiikka kevät 010 Tyypilliten virheiden aiheuttaia piteenetykiä (6 piteen kaalaa): - pieni lakuvirhe -1/3 p - lakuvirhe, epäielekä tulo, vähintään - - vataukea yki erkitevä nuero liikaa -0 p - karkeapi pyörityvirhe - - lakuia käytetty pyöritettyjä välitulokia -/3 p - kaavaa virhe, joka ei uuta ykikköä - - kaavavirhe, joka johtaa väärään ykikköä, vähintään - p - lukuarvoijoituket puuttuvat - - ykiköt puuttuvat lukuarvoijoitukia - - ykikkövirhe lopputulokea, vähintään - - täyin kaavaton eity, yleenä -3 p "Solverin" käyttö ei hyväkyttävää Suureyhtälö on ratkaitava kyytyn uureen uhteen, lukuarvot ykikköineen ijoitetaan vata aatuun lauekkeeeen. Graafiet eityket - puutteet koordinaatitoa (akelit, ybolit, ykiköt, jaotu), vähenny 0,5 - p - graafinen taoitu puuttuu - - uoran kulakertoien äärity ykittäiitä havaintopiteitä (eivät uoralla) - - koko, tarkkuu, yleinen huoliattouu, vähenny 0,5 - MAOL ry 1/9 Fyiikan piteityohjeet kevät 010

2 1. a) Energian kulutu vuodea E = Pt 3 E = 45 W h = Wh = 95,65 kwh 4 Säätö 0,1 /kwh 95,65 kwh =9, b) Eierkiki: Valojen auttainen tiloita, joia ei olekella. Hehkulappujen tilalle energianäätölappuja. Minioidaan uihkua käyntiaika. Petään täyiä koneelliia pyykkiä ja atioita. Ovien ja ikkunoiden tiiviteiden kunnotu. Jääkaapin ja pakatien oven aukioloajan iniointi. Huoneläpötilan alentainen. Vanhat ähkölaitteet uuiin, väheän energiaa kuluttaviin. Läpöpuppu. 0,5 p/eierkki, ax 3 p. a) 3 p Piirretty vaakauora uora piteiden 40 ja 50 väliin - b) 45, hyväkytään ykittäinen arvo välitä Jo vatattu väli p c) Suken ja luen välinen kitka. Hiihtäjään kohdituva ilanvatu. MAOL ry /9 Fyiikan piteityohjeet kevät 010

3 3. Puolet liike-energian uutoketa uuttuu jarrujen läpöenergiaki Δ Ek = Q 1 1 v v 1 = cterter Δ t v ( v1) Δ t = 4cter ter kg 3, 6 3, 6 Δ t = J kg kg K 40 K 6 p jo kaavavirhe tehtävän alua ( v v ) - p v jo lakua ( ) 1 1 v - jo käytetty ykikköä k h (aatu noin 500 K) - 4. a) Väite pitää paikkaana. 1/ p Äänen nopeu vedeä on uurepi, kuin ilaa. Jo ääniaallot tulevat veden pintaan riittävän vinoti, tapahtuu kokonaiheijatuinen. Perutelu taittuilain avulla inα 1 / inα = v 1 / v 1/ p b) Väite ei pidä paikkaana. 1/ p Ääni on pitkittäitä aaltoliikettä, joten polarioituiiliötä ei voi tapahtua. 1½ p c) Väite ei pidä paikkaana. 1/ p Kyyy on Dopplerin iliötä. 1/ p Lähetyvän äänilähteen ääni kuullaan korkeapana ja loittonevan atalapana. Liikkuva äänilähde tuottaa aaltoja etupuolelleen tiheäpään ja taakeen harvepaan. Saan aian voi elittää kuvion avulla. Pelkät valinnat ilan peruteluja tai väärin perutein, koko tehtävä ax 5. T = langan jännityvoia G = paino p MAOL ry 3/9 Fyiikan piteityohjeet kevät 010

4 Newtonin II lain ukaan F = a, jota koponentit x : Tx = a Tinα = a y: T G= 0 Tcoα = g p y jaetaan puolittain T inα = a tan α = a Tcoα g g Tx a tan α = = T g a= gtan α = 9,81 tan15 =,686 =,6 y p * Tehtävä käitelty uutoin oikein kiihtyvyy ja nopeu puuttuvat kuvata - kiihtyvyy väärään uuntaan ax 3 p * kuvioa yliääräiiä voiia ax 3 p 6. a) Pyöriiäärän äilyilain ukaan kiekon ja renkaan yhteinen pyöriiäärä äilyy Jkω1= ( Jk + Jr) ω Jkω1 ω = Jk + Jr Jkω1 ω = 1 Jk + ( r1 + r ) 3 9, 4 10 kg 10,0rad ω = 3 1 9,4 10 kg + 1,43kg (( 0,064 ) + ( 0,054 ) ) ω = 6,564rad 6,5rad b) Pyöriienergia ennen töräytä ( ) 1 9,4 10 E= Jkω = kg 10,0 rad 0,471 J=0,47 J Pyöriienergia töräyken jälkeen E= Jω = Jk + ( r1 + r ) ω ,4 10 1,43 kg( ( 0,064 ) ( 0,054 ) )( 6,56 rad ) E = + + = 0,307 J 0,31 J * Oa pyöriiliikkeen energiata uuttuu läöki MAOL ry 4/9 Fyiikan piteityohjeet kevät 010

5 7. a) ΔQ I = Δ Q= I Δt Δt fi Q on käyrän ja aika-akelin välinen pinta-ala, joka aadaan graafieti integroialla. Lakealla aadaan 5 ruutua. Q = 5 0,1 A 1 =,5 C Hyväkytään,4,7 C b) alua Q=,5C, U =6,5V 3,5 10 C 0, 4 F = 400 F Q C = = = μ p U 6, 5 V Hyväkytään μ F c) alua U = 6,5 V, I = 1,31 A U 6, 5 V R = = = 4770 Ω 4,8 kω 3 I 1,31 10 A p 8. Pyörrevirrat ja niiden ovelluket Magneettivuon uuto ynnyttää yhtenäieen johdekappaleeeen induktiovirtoja, pyörrevirtoja. Pyörrevirtojen uunta on Lenzin lain ukaan ellainen, että yntyvien virtojen vaikutuket pyrkivät kuoaaan uutoken, jota virrat aiheutuvat. p Tekniiä ovellukia: Pyörrevirtojen läpövaikutukia hyödyntäviä laitteita: - induktiouunit (etallien ulatu) - induktioliedet Pyörrevirtojen voiavaikututa hyödyntäviä laitteita: - induktiojarru (junat ja ittareiden ooittiet) - kwh-ittarit - induktiooottorit - induktiokytkin (nopeuittari) - etallin rakennevikojen ilaiin (pyörrevirrat ovat pienepiä, jo etallia on hiuhalkeaia) Pyörrevirtojen ynnyttäien induktiovirtoja hyödyntäviä laitteita: - etallinpaljatin - agneettinen liikkeen ilaiin (liikennevalojen ohjain) Sovelluken aininta, jokaieta Sovelluken aininta ja hyvä elity, jokaieta 1/3 p ax 4 p 9. a) Fluoreeni- ja foforeni-iliöiä atoin virity purkautuu, jolloin atoi eittoi fotonin. Fluoreenia virity purkautuu välittöäti ja foforenia viipeellä, jolloin ähköagneettita äteilyä yntyy vielä kauan atoien virittyiten jälkeen. MAOL ry 5/9 Fyiikan piteityohjeet kevät 010

6 b) Atoin iirtyeä yleältä viritytilalta alealle, yntyvän valon taajuu voidaan lakea ΔE = hf Määritetään röntgenfluoreenipektrin piikkien taajuutta vataavat energiat. Verrataan tulokia taulukon eri alkuaineiden K-oinaiäteilyn energioihin. Planckin vakio h = 4, ev. Piikki Taajuu f / Hz Energia ΔE / kev Vataava alkuaine ja äteily 1 8,8 36,39 Ba, K β 7,8 3,6 Ba, K α 3 6,3 6,05 Cd, K β 4 5,6 3,16 Cd, K α 5 3,0 1,41 Se, K β 6,7 11,17 Se, K α Piikkien taajuukien lukutarkkuudeta johtuu, että kaikki laketut energioiden arvot eivät täyin vataa taulukon arvoja. Löydetyt alkuaineet ovat bariu, kadiu ja eleeni. Energian lakeinen Oikean alkuaineen löytäinen 10. a) - Haroninen voia on uoraan verrannollinen etäiyyteen taapainoaeata ja uuntautuu kohti taapainoaeaa. - Newtonin II lain F = a ukaan x: Gx = at y: N G = a y - Pienillä kulilla, kun [ α] = rad, inα α n - Määritelän ukaan α = r - Tarkatellaan liikkeen uuntaita voiaa g Gx = Gin α gα= g = r r Gx = vakio eli toteuttaa haronien voian ehdot MAOL ry 6/9 Fyiikan piteityohjeet kevät 010

7 b) Haronien liikkeen jakonaika T = π r = π = π vakio g g r 0,15 = π = 0,7769 0,78 9,81 Lakettu ateaattien heilurin kaavalla, ax 11. a) 1 kiinteä, nete, 3 kaau Sininen on ulaikäyrä, punainen ublioituikäyrä ja vihreä höyrytyikäyrä b) Koloipite ja kriittinen pite tarkoittavat tiettyä läpötilan ja paineen arvoja Koloipiteeä kaikki aineen kole olouotoa (kiinteä, nete ja höyry) ovat taapainoa kekenään Kun läpötila on korkeapi kuin kriittien piteen läpötila, aine ei enää neteydy painetta kavattaalla. Ainetta anotaan illoin kaauki. c) A on veden ja B on hiilidiokidin faaidiagrai. Jään (vei) käyttäytyinen on erilaita kuin uiden aineiden. Veden ulaipite alenee kun paine kavaa. p Jo c-kohdaa ei ole peruteluja tai perutelut väärin 0 p + 1 a) Sähkökentän aiheuttaa ähkövarau. Magneettikentän voi ynnyttää liikkuva ähkövarau tai agneettinen aine. Sähkökenttä kohditaa varaukeen voian F = QE Magneettikentän varaukeen kohditava voia F = Qv x B kaavat elitettyinä b) Kenttäviivat ovat uunnattuja viivoja. Kenttäviivojen tihey kuvaa kentän voiakkuutta. Sähkökentän kenttäviivat alkavat poitiivieta varauketa ja päätyvät negatiivieen. Magneettikentän kenttäviivat ovat ulkeutuvia käyriä. Kaki kenttäviivakuvaa ekä ähkökentätä että agneettikentätä. c) Sähkökentällä varattuja hiukkaia ohjataan ja kiihdytetään. Ei. Okillokooppi tai lineaarikiihdytin. Magneettikentällä ohjataan varattuja hiukkaia. Ei. yklotroni tai aapektroetri. p MAOL ry 7/9 Fyiikan piteityohjeet kevät 010

8 d) 1/ p F+ F = 0 F = EQ F F = 0 F = QvB F = F voiien taapaino 1/ p EQ = QvB Energiaperiaate Δ E= W Q= 3 e W = QU U = 10 kv 1 v 39,9638 v = QU = u QU = 19 QU 1, C 10000V 6 6, kg v = = = / p Ja ähkökenttä on E= vb= ,035T N kn = C C 1/ p Mitä on ionioiva äteily? Ionioiva äteily irrottaa kohtaaitaan atoeita elektroneja. Ionioiva äteily voi olla varattuja hiukkaia tai riittävän uuritaajuita ähköagneettita äteilyä. Niitä ovat eierkiki alfa-, beeta-, gaa- ja röntgenäteily. Myö oa ultraviolettiäteilytä on ionioivaa, kun e on riittävän lyhytaaltoita. p Vuorovaikutu aineen kana Hiukkaäteily vuorovaikuttaa ähköieti aineen atoien kana, jolloin hiukkaet enettävät liike-energiaa. Säteilyllä on hiukkalaaduta, energiata ja väliaineeta riippuva kantaa. Alfaäteilyn hiukkaet ionioivat aineea uunnilleen yhtä onta atoia jolloin äteily etenee tietyn atkan. Alfahiukkanen on uuri ja erittäin ionioiva. Sen takia e etenee ilaa vain lyhyen atkan ja paperi voi pyäyttää en. Beetaäteilyä jotkut hiukkaet etenevät aineeeen oueaan kauea kuin toiet. Se johtuu iitä, että yntyeään beetahiukkaet ovat aaneet erilaiia energioita. Beetahiukkanen on pienepi kuin alfa eikä ionioi atoeja yhtä tehokkaati. Sen takia beetaäteily etenee aineea parein, kuin alfaäteily. Puu ja uovi vaientavat itä hyvin. Gaa- ja röntgenäteilyn aallonpituu on hyvin pieni verrattuna näkyvään valoon ja e etenee aineeeen paljon parein kuin tavallinen valo, ultravioletti valo tai hiukkaäteily. MAOL ry 8/9 Fyiikan piteityohjeet kevät 010

9 Gaa- ja röntgenäteilyn aiheuttaa iliö aineea riippuu äteilyn energiata ja aineen atoien aaluvuta. Alle 1 MeV äteily aiheuttaa eniäkeen valoähköien iliön varinkin rakaia alkuaineia. Kun fotonin energia kavaa, Coptonin iliö on todennäköiepi. Energian edelleen kavaea tulee parinuodotu todennäköiiäki. Säteilyn tunkeutuikyky on itä parepi, itä uurepi on en taajuu. Se vaienee heikennylain ukaieti. Inteniteetti I aineen pakuuden x funktiona on I = I 0 e -µx, iä µ on heikennykerroin. 3 p Biologiet vaikutuket ja lääketieteelliiä ovellukia Ionioiva äteily voi tuhota kokonaan olun tai uuttaa DNA-olekyylin rakennetta. Se voi aiheuttaa yöpää tai utaatioita. Säteily voi aiheuttaa yö haitalliia keialliia reaktioita. Gaaäteilyä käytetään yövän hoidoa. Nopeati jakautuvat olut ovat herkipiä äteilylle. Röntgenäteilyä käytetään kehon eri oien läpivalaiuun. Radioaktiivita ainetta voidaan käyttää erkkiaineena, jolloin iitä lähtevän äteilyn peruteella voidaan päätellä, ihin aine on voinut kulkeutua. Intruentteja voidaan deinfioida äteilyn avulla. 3 p Suojautuinen äteilyltä Ionioiva äteily pieninä äärinä ei tunnu iltään. Se on tunnitettava uilla keinoin, eierkiki geigerittarin tai doietrin avulla. Säteilylle altituneena on oltava ahdolliian lyhyt aika. Säteilylähteetä on oltava ahdolliian kaukana. Gaa- ja röntgenlähteen eteen on laitettava paljon ainetta, ieluuin rakaita etalleja. Säteilylähteitä ei aa päätää leviäään eierkiki ilan tai veden ukana. Maaperätä tuleva radonkaau on tuuletettava rakennuten rakenteita. p Kuitenkin ax 9 p MAOL ry 9/9 Fyiikan piteityohjeet kevät 010