Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

Samankaltaiset tiedostot
Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2012 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

FY6 - Soveltavat tehtävät

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

Luvun 10 laskuesimerkit

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

Fysiikan valintakoe , vastaukset tehtäviin 1-2

Lääkisvalmennuskurssit DI-valmennuskurssit yo-valmennuskurssit

Kuvan 4 katkoviivalla merkityn alueen sisällä

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen

a) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3.

Luku 8. Mekaanisen energian säilyminen. Konservatiiviset ja eikonservatiiviset. Potentiaalienergia Voima ja potentiaalienergia.

Fysiikan valintakoe klo 9-12

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

AUTON LIIKETEHTÄVIÄ: KESKIKIIHTYVYYS ak JA HETKELLINEN KIIHTYVYYS a(t) (tangenttitulkinta) sekä matka fysikaalisena pinta-alana (t,

Fysiikan perusteet. Voimat ja kiihtyvyys. Antti Haarto

SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

Luku 7 Työ ja energia. Muuttuvan voiman tekemä työ Liike-energia

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe , malliratkaisut ja arvostelu.

on radan suuntaiseen komponentti eli tangenttikomponentti ja on radan kaarevuuskeskipisteeseen osoittavaan komponentti. (ks. kuva 1).

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!

Kvanttifysiikan perusteet 2017

FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

Fysiikan perusteet. Työ, energia ja energian säilyminen. Antti Haarto

1240eV nm. 410nm. Kun kappaleet saatetaan kontaktiin jännite-ero on yhtä suuri kuin työfunktioiden erotus ΔV =

Fy06 Koe ratkaisut Kuopion Lyseon lukio (KK) 5/13

v = Δs 12,5 km 5,0 km Δt 1,0 h 0,2 h 0,8 h = 9,375 km h 9 km h kaava 1p, matkanmuutos 1p, ajanmuutos 1p, sijoitus 1p, vastaus ja tarkkuus 1p

10 %. Kuinka monta prosenttia arvo nousi yhteensä näiden muutosten jälkeen?

a) Kuinka pitkän matkan punnus putoaa, ennen kuin sen liikkeen suunta kääntyy ylöspäin?

Kitka ja Newtonin lakien sovellukset

Oikeat vastaukset: Tehtävän tarkkuus on kolme numeroa. Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö:

Sovelletun fysiikan pääsykoe

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

3.1 Varhaiset atomimallit (1/3)

HARJOITUS 4 1. (E 5.29):

Mustan kappaleen säteily

Muunnokset ja mittayksiköt

On määritettävä puupalikan ja lattian välinen liukukitkakerroin. Sekuntikello, metrimitta ja puupalikka (tai jääkiekko).

Atomien rakenteesta. Tapio Hansson

YO-harjoituskoe A / fysiikka Mallivastaukset 1. a)

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon

FYSIIKAN HARJOITUSTEHTÄVIÄ

Luku 23. Esitiedot Työ, konservatiivinen voima ja mekaaninen potentiaalienergia Sähkökenttä

Moottorisahan ketjun kytkentä

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe , malliratkaisut.

Lääkisvalmennuskurssit DI-valmennuskurssit yo-valmennuskurssit

Sähköstatiikka ja magnetismi Kondensaattorit ja kapasitanssi

Mekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä:

203 Asetetaan neliöt tasoon niin, että niiden keskipisteet yhtyvät ja eräiden sivujen välille muodostuu 45 kulma.

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi

Luvun 10 laskuesimerkit

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2014 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Harjoitus Nimi: Op.nro: Tavoite: Gradientin käsitteen sisäistäminen ja omaksuminen.

Jakso 6: Värähdysliikkeet Tämän jakson tehtävät on näytettävä viimeistään torstaina

DEE Sähkötekniikan perusteet

Braggin ehdon mukaan hilatasojen etäisyys (111)-tasoille on

Luku 5. Johteet. 5.1 Johteiden vaikutus sähkökenttään E = 0 E = 0 E = 0

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

Liike ja voima. Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä

g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen

B sivu 1(6) AMMATTIKORKEAKOULUJEN TEKNIIKAN JA LIIKENTEEN VALINTAKOE

Lämpöoppia. Haarto & Karhunen.

MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA. NOT-tiedekoulu La Palma

Lääkisvalmennuskurssit DI-valmennuskurssit yo-valmennuskurssit

Sähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä

Vedetään kiekkoa erisuuruisilla voimilla! havaitaan kiekon saaman kiihtyvyyden olevan suoraan verrannollinen käytetyn voiman suuruuteen

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Perusopintojen Laboratoriotöiden Työselostus 1

RATKAISUT: 18. Sähkökenttä

Nyt n = 1. Tästä ratkaistaan kuopan leveys L ja saadaan sijoittamalla elektronin massa ja vakiot

Luvun 5 laskuesimerkit

Voimat mekanismeissa. Kari Tammi, Tommi Lintilä (Janne Ojalan kalvoista)

Luento 13: Periodinen liike. Johdanto Harmoninen värähtely Esimerkkejä F t F r

Fysiikka 1. Kondensaattorit ja kapasitanssi. Antti Haarto

- Kahden suoran johtimen välinen magneettinen vuorovaikutus I 1 I 2 I 1 I 2. F= l (Ampèren laki, MAOL s. 124(119) Ampeerin määritelmä (MAOL s.

METROLOGIA osa I Kari Riski, Mittatekniikan keskus, MIKES kari.riski@mikes.fi

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0

a) Kun skootterilla kiihdytetään ylämäessä, kitka on merkityksettömän pieni.

Fysiikka 1. Coulombin laki ja sähkökenttä. Antti Haarto

Vyöteoria. Orbitaalivyöt

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI

Liikemäärän säilyminen Vuorovesivoimat Jousivoima

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

FYSIIKAN VALINTAKOKEET HELSINGIN YLIOPISTOSSA SYKSYLLÄ 1972

PAINOPISTE JA MASSAKESKIPISTE

n=5 n=4 M-sarja n=3 L-sarja n=2 Lisäys: K-sarjan hienorakenne K-sarja n=1

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2009, insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Aaltoliike ajan suhteen:

5-8 täysmittaista harjoituspääsykoetta oikeassa koesalissa.

Transkriptio:

Miten opit parhaiten? Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla! n Harjoittelu tehdään aktiivisesti tehtäviä ratkomalla. Tehtävät kattavat kaikki yo-kokeessa tarvittavat asiat. n Lasket kynällä ja paperilla, mutta Mafynetti opettaa ja neuvoo videoiden ja ratkaisujen avulla. n Mafynetti huolehtii kertauksesta, joten et unohda oppimiasi asioita. n Mafynetti on nyt kokonaan ilmainen! Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti

Fysiikan koe 2011 Diplomi-insinöörikoulutuksen yhteisvalinnassa MAFY-valmennuksen mallivastaukset, 11.3.2012 Mallivastausten laatimisesta ovat vastanneet diplomi-insinööri Antti Suominen ja filosofian maisteri Teemu Kekkonen. Antti on toiminut neljä vuotta tuntiopettajana Teknillisessä korkeakoulussa ja sen jälkeen lukiossa. Teemu Kekkonen on opettanut lukiossa viiden vuoden ajan pitkää ja lyhyttä matematiikkaa sekä fysiikkaa. Antti ja Teemu ovat perustaneet MAFYvalmennuksen ja opettavat sen kaikilla kursseilla ympäri vuoden. Nämä mallivastaukset ovat Antti Suominen Oy:n omaisuutta. MAFY-valmennus on Helsingissä toimiva, matematiikan ja fysiikan valmennuskursseihin erikoistunut yritys. Palveluitamme ovat TKK-pääsykoekurssit arkkitehtiosastojen pääsykoekurssit yo-kokeisiin valmentavat kurssit yksityisopetus Julkaisemme internet-sivuillamme kaiken palautteen, jonka asiakkaat antavat kursseistamme. Näin varmistamme, että palveluistamme kiinnostuneilla ihmisillä on mahdollisuus saada tarkka ja rehellinen kuva siitä, mitä meiltä voi odottaa. Tämä asiakirja on tarkoitettu yksityishenkilöille opiskelukäyttöön. Kopion tästä asiakirjasta voi ladata MAFY-valmennuksen internet-sivuilta www.mafyvalmennus.fi. Käyttö kaikissa kaupallisissa tarkoituksissa on kielletty. Lukion fysiikan opettajana voit käyttää tätä tehtäväpakettia oppimateriaalina lukiokursseilla. MAFY-valmennuksen yhteystiedot: internet: www.mafyvalmennus.fi s-posti: info@mafyvalmennus.fi puhelin: (09) 3540 1373 TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri

A1 Täydennä kuhunkin kohtaan yhtälöstä puuttuva suure tai vakio alla olevasta taulukosta. Anna vastauksena kuhunkin kohtaan ainoastaan kirjain ja numero, esim. a4. Vastauksia ei tarvitse perustella. a) (voima) = (? ) (kiihtyvyys) b) (aallonpituus) = (? ) (valonnopeus) / (energia) c) (potentiaali) = (varaus) / (4 π (? ) (etäisyys) d) (massa) (putoamiskiihtyvyys) (korkeus) = 0,5 (? ) (kulmanopeus) 2 e) (paine) (tilavuus) = (ainemäärä) (? ) (lämpötila) f) (jännite) / (virta) = (resistiivisyys) (? ) / (poikkipinta-ala) 1 2 3 pituus massa paino 4 5 6 hitausmomentti k = 1,38 10 23 J K 1 h = 6,626 10 34 Js 7 8 9 ε 0 = 8,85 10 12 F m 1 R = 8,31 J mol 1 K 1 e = 1,602 10 19 C Ratkaisu. a) 2 (massa) b) 6 (Planckin vakio) c) 7 (tyhjiön permittiivisyys) d) 4 (hitausmomentti) e) 8 (yleinen kaasuvakio) f) 1 (pituus) TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 1

A2 Kappale, jonka massa m = 1,5 kg, pudotetaan oheisen kuvan mukaisesti kitkattomassa tyhjiöputkessa etäisyydeltä h = 45 cm pystysuoran massattoman jousen päälle, joka alkaa värähdellä. Jousen jousivakio on k = 510 N/m. Kappale ei pyöri. a) Kuinka paljon jousi painuu enimmillään kokoon? (3p) b) Putkessa avataan venttiili ja siihen päästetään ilmaa. Kuinka paljon jousi on painautunut kokoon, kun värähtely on loppunut? (3p) Ratkaisu. a) K = 510 N/m h = 0,45 m m = 1,5 kg x =? Oletuksen mukaan kitkaa ja ilmanvastusta ei ole, joten mekaaninen energia säilyy. E p0 + E k0 = E p1 + E k1 mg(h + x) + 0 J = 1 2 kx2 + 0 J mgh + mgx = 1 2 kx2 1 2 kx2 mgx mgh = 0 x = mg ± (mg) 2 + 2kmgh k Sijoitetaan arvot x = 1,5 kg 9,81 m ± (1,5 kg 9,81 m ) s 2 s 2 + 2 510 N 1,5 kg 9,81 m 0,45 m 2 m s 2 510 N m x = 0,19256... m tai (x = 0,1348... m) Vastaus: Jousi painuu enimmillään 19 cm. TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 2

b) Oletetaan, että kappaleen ja tyhjiöputken väli ei ole ilmatiivis, joten ilmaa pääsee kappaleen molemmille puolille. Näin ollen kappaleen ylä- ja alapintaan kohdistuu sama paine ja siten ilmanpaine voidaan jättää huomiotta. Voimatasapaino G on painovoima F j on jousivoima G + F j = 0 G F j = 0 mg kx = 0 : k x = mg k 1,5 kg 9,81 m/s2 x = 510 N/m x = 2,885... cm Vastaus: Kysytty painauma on 2,9 cm. TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 3

A3 Ajat autoa tasaisella asfalttikentällä ympyrärataa, jonka säde on r = 14,5 m. Auton massa on m = 875 kg ja vauhti on vakio v = 26 km/h. Pyörät eivät luista, eivätkä vedä. Kumin ja asfaltin välinen liikekitkakerroin on µ k = 0,80 ja lepokitkakerroin on µ s = 0,90. a) Laske autoon vaikuttavan kitkavoiman suuruus. (4p) b) Osut liukkaampaan kohtaan, jossa kitkakertoimet pienenevät arvoihin µ k = 0,20 ja µ s = 0,31. Pysyykö auto samalla ympyräradalla, kun se kulkee liukkaamman kohdan yli? (2p) Ratkaisu. a) Auto on ympyräradalla, joten siihen kohdistuu keskeisvoima NII: F n = mā n. (1) Renkaiden ja tien välinen kitkavoima on keskeisvoima, joka pitää auton ympyräradalla. Tällöin F k = F µ. (2) Yhdistetään yhtälöt (2) ja (1). F µ = mā n F µ = m v2 r = 875 kg ( 26 3,6 m/s) 2 14,5 m = 3147,616... N 3100 N. TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 4

Tehtävänannossa sanotaan, että pyörät eivät luista eivätkä vedä. Koska pyörät eivät luista, on auton ympyräliikkeessä pitävä voima renkaiden ja tien välinen lepokitka. Se, että pyörät eivät vedä tarkoittaa sitä, että ainut renkaisiin kohdistuva voima on edellä määritetty keskeisvoiman suuruinen kitkavoima. Varmistetaan, että renkaiden ja tien välinen kitkavoima on riittävän suuri pitämään auton ympyräradalla laskemalla renkaiden ja tien välisen lepokitkan maksimi. (Huomautus lukijalle: Tätä varmistusta ei tarvitse tehdä a-kohdassa, koska oletus oli, että pyörät eivät luista. Laskelmat eivät kuitenkaan oleellisesti pitene, koska b-kohdassa näitä tietoja tarvitaan joka tapauksessa.) y-suunnassa NII: N + G = mā, ā = 0 N + G = 0 N = G N = mg. Kitkavoiman suuruus on F µ = µn = µmg. Lepokitkan maksimi on tällöin F µmax = µ s mg = 0,9 875 kg 9,81 m/s 2 = 7725,37... N. Auto pysyy siis ympyräradalla. Vastaus: Kitkavoiman suuruus on 3100 N. b) Uudet kitkakertoimet ovat µ k = 0,20, µ s = 0,31. Lasketaan uusi lepokitkan maksimi. F µmax = µ s mg = 0,31 875 kg 9,81 m/s 2 = 2660,96... N TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 5

Renkaiden ja tien välisen lepokitkan maksimi on pienempi kuin ympyräradalla pysymiseen vaadittavan keskeisvoiman suuruus, joten auto ei pysy samalla ympyräradalla. TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 6

A4 Alumiiniastian massa on 112 g. Astiassa on 105 g vettä lämpötilassa 20,0. Astiaan lisätään 305 g jäitä (lämpötila 10,0 ) ja 123 g lyijyä (lämpötila 235 ). Laske loppulämpötila, kun tasapaino on saavutettu. Oletetaan, että lämpövuodot ovat vähäiset. Ratkaisu. Tehtävän alkuarvojen perusteella voidaan pitää mahdollisena sitä, että osa jäästä jää sulamatta. Lähdetään ensin tutkimaan tätä mahdollisuutta, koska jos näin on, jäävät laskut selvästi yksinkertaisemmiksi. Jos osa jäästä jää sulamatta, niin lopputilanteessa kaikkien aineiden lämpötilat ovat 0. c v = 4,19 10 3 J kg, m v = 0,105 kg, T v = 20, c Al = 0,90 10 3 J kg, m Al = 0,112 kg, T Al = 20, c Pb = 0,128 10 3 J kg, m Pb = 0,123 kg, T Pb = 235, c j = 2,09 10 3 J kg, m j = 0,305 kg, T j = 10, s = 333 10 3 Lasketaan, kuinka paljon astiasta, lyijykappaleesta ja vedestä vapautuu energiaa jään lämmittämiseen ja sulattamiseen, kun ne jäähtyvät 0 :een. Q 1 = c v m v T v + c Al m Al T Al + c Pb m Pb T Pb = 4,19 10 3 J J 0,105 kg 20 + 0,9 103 0,112 kg 20 kg kg + 0,128 10 3 J 0,123 kg 235 kg = 14,514... 10 3 J Lasketaan, kuinka paljon lämpöenergiaa jää jään sulattamiseen sen jälkeen, kun jää on lämmennyt 0 :een. Q 2 = Q 1 C j m j T j, T j = 10 = 14,514... 10 3 2,09 10 3 J kg = 8,14034... 10 3 J Lasketaan jään sulattamiseen tarvittava nergia. 0,305 kg 10 J kg Q 3 = sm j = 333 10 3 J kg 0,305 kg = 101,565 103 J TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 7

Koska Q 3 > Q 2, tarvitaan jään sulattamiseen enemmän energiaa, kuin vedestä, astiasta ja lyijystä vapautuu. Jäätä jää siten sulamatta. Koska osa jäästä sulaa, on loppulämpötila 0. TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 8

A5 Kondensaattori 1, jonka kapasitanssi on 3,2 µf, varataan siten, että sen jännitteeksi tulee 4,5 V. a) Laske kondensaattorin 1 varaus. (2p) b) Varattu kondensaattori kytketään sarjaan varaamattoman kondensaattorin kanssa ja sitten sarjaankytkennän vapaina olevat päät oikosuljetaan. Laske, mikä kondensaattorin 1 jännitteeksi muodostuu, kun toisen kondensaattorin kapasitanssi on 4,7 µf. Piirrä kytkentä ja merkitse kytkentään kondensaattorilevyjen varausten merkit lopputilassa. (4p) Ratkaisu. a) C 1 = 3,2 µf = 3,2 10 6 F, U 1 = 4,5 V Kondensaattorilain mukaan varaus on Vastaus: Varaus on 14 µf. b) Q 1 = C 1 U 1 Q 1 = 3,2 10 6 F 4,5 V = 1,44 10 5 C 14 µf. alussa lopussa C 1 = 3,2 µf C 2 = 4,7 µf Q = 14,4 µc Alussa kondensaattorin 1 varaus on Q. Kun kondensaattori 2 kytketään sarjaan kondensaattorin 1 kanssa, niin elektronit alkavat siirtymään kondensaattorin 1 negatiivisesti varatusta levystä siihen kondensaattorin 2 levyyn, johon johdin A on kytketty. Kyseinen levy saa negatiivisen varauksen Q 2. Kun riittävä määrä varausta on siirtynyt, niin kondensaattorien jännitteet asettuvat sellaisiksi, että saavutetaan tasapaino ja virta lakkaa kulkemasta piirissä. Selvitetään varaukset ja jännitteet tasapainotilassa. Kondensaattorin levyt on aina eristetty toisistaan, joten varaukset eivät voi siirtyä piirin osien A ja B välillä. Osa A tarkoittaa kondensaattorien ylempiä TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 9

levyjä ja johdinta A. Osa B tarkoittaa alempia levyjä ja johdinta B. Kuten edellä on selitetty, kaikki piirin osassa B oleva varaus on peräisin kondensaattorin 1 positiivisesti varatulta levyltä. Varauksen säilymislaista seuraa, että Q 1 + Q 2 = Q. (1) Toisaalta kondensaattorilain mukaan Q 1 = C 1 U 1 ja (2) Q 2 = C 2 U 2. (3) Kondensaattorien navat on kytketty samoihin pisteisiin A ja B, joten Sijoitetaan (2) ja (3) yhtälöön (1). Vastaus: Kysytty jännite on 1,8 V. U 1 = U 2 = U BA. (4) C 1 U 1 + C 2 U 2 = Q sij. (4) C 1 U 1 + C 2 U 1 = Q : (C 1 + C 2 ) Q U 1 = C 1 + C 2 14,4 µf U 1 = 3,2 µf + 4,5 µf U 1 = 1,8227... V 1,8 V TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 10

A6 Kuvitteellisen yksielektronisen atomin neljä alinta energiatilaa ovat E 1 = 18,467 ev, E 2 = 4,318 ev, E 3 = 2,206 ev ja E 4 = 0,627 ev. Atomi on aluksi jollain viritystiloistaan. Virittynyt atomi emittoi keltaista valoa (valo on keltaista, jos aallonpituus on välillä 560 590 nm). a) Määritä emittoituneen valon tarkka aallonpituus. (4p) b) Piirrä atomin energiatasokaavio ja siihen emissiota vastaava siirtymä. (2p) Ratkaisu. a) Atomi emittoi sähkömagneettista säteilyä, kun elektroni putoaa korkeammalta energiatilalta alemmalle energiatilalle. Syntyvän säteilyn energia on energiatilojen erotuksen suuruinen. Lasketaan mahdolliset emittoituvan säteilyn energiat. E α = E 4 E 1 = 0,627 ev ( 18,467 ev) = 17,84 ev E β = E 3 E 1 = 16.261 ev E γ = E 2 E 1 = 14,149 ev E δ = E 4 E 2 = 3,691 ev E θ = E 3 E 2 = 2,112 ev E φ = E 4 E 3 = 1,579 ev Sähkömagneettisen säteilyn energia on E = hc λ Muunnetaan annettu Planckin vakio λ E λ = hc E. (1) h = 6,626 10 34 Js TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 11

yksikköön evs: h = 6,626 10 34 1,602 10 19 evs = 4,13607... 10 15 evs. Lasketaan emittoituvat säteilyn aallonpituudet kaavan (1) mukaisesti lähtien pienimmästä energiasta E φ. λ φ = hc E φ = 4,136... 10 15 evs 2,998 10 8 m/s 1,579 ev = 7,853... 10 7 m 785 nm λ θ = 5,8711... 10 7 m 587 nm λ δ = 3,3595... 10 7 m 336 nm Aallonpituus, joka vastaa keltaista valoa on λ θ = 587 nm. Vastaus: Emittoituneen valon aallonpituus on 587 nm. b) Piirretään atomin elektronin energiatasokaavio: TKK-pääsykoekurssit yo-valmennuskurssit arkkitehtuuri 12