Fysik A. Studentereksamen

Transkript

1 Fysik A Studentereksamen 1stx111-FYS/A Torsdag den 19. maj 2011 kl

2

3 Opgavesættet består af 7 opgaver med tilsammen 15 spørgsmål. Svarene på de stillede spørgsmål indgår med samme vægt i vurderingen. Opgaverne Opgave 1 Opgave 2 Opgave 3 Opgave 4 Opgave 5 Opgave 6 Opgave 7 Gravity Probe-B Radioaktivt sporstof Proxima Centauri Kanonkonge Automatisk parkeringskælder Nære galakser Armstrækninger Alle hjælpemidler er tilladt Følgende hjælpemidler forudsættes: Databog fysik kemi (F&K Forlaget), 6. udgave (1992) eller senere udgave.

4

5 Side 1 af 7 Foto: 1. Gravity Probe-B Rumsonden Gravity Probe-B blev opsendt i 2004 og medbragte flydende helium til brug i rumsondens styresystem samt til køling af instrumenter. Ved et uheld mistede rumsonden noget af den flydende helium. Det var vigtigt at afgøre, hvor meget helium der var tilbage. Et varmelegeme opvarmede rumsondens heliumbeholdning ved at tilføre den energien 5,40 kj med effekten 12,8 W. a) Hvor lang tid varede opvarmningen af heliumbeholdningen? Ved opvarmningen steg temperaturen af heliumbeholdningen fra 1,826 K til 1,838 K. kj Den specifikke varmekapacitet af flydende helium kan sættes til 2,1. kg K Rumsonden skulle i gennemsnit bruge 30 gram helium pr. time. b) Beregn massen af heliumbeholdningen og bestem, hvor lang tid beholdningen af helium kunne række.

6 Foto: Bracco Diagnostics Side 2 af 7 2. Radioaktivt sporstof Ved nuklearmedicinske undersøgelser sprøjtes et radioaktivt sporstof ind i patienten. Til undersøgelse af hjerte-kar-sygdomme bruger man på nogle hospitaler rubidium-82, som har en kort halveringstid. Hospitalerne får 82 Rb fra en isotopgenerator. Isotopgeneratoren indeholder et radioaktivt stof, der henfalder til 82 Rb ved elektronindfangning. a) Opstil reaktionsskemaet for dannelse af 82 Rb i isotopgeneratoren. En patient får indsprøjtet en væske, der indeholder 82 Rb med aktiviteten 1,48 GBq ved tidspunktet for indsprøjtningen. b) Hvor mange henfald af 82 Rb vil der ske i væsken i løbet af de første 4,0 minutter efter indsprøjtningen?

7 Foto: Atlas Image courtesy of 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF Side 3 af 7 3. Proxima Centauri I stjernebilledet Kentauren findes stjernen Proxima Centauri, som er vores nærmeste stjerne bortset fra Solen. Stjernen kredser om en dobbeltstjerne. Omløbstiden for Proxima Centauri er meget lang. Stjernen Proxima Centauris effektive overfladetemperatur er 3 2,67 10 K. a) Ved hvilken bølgelængde har intensitetsfordelingen som funktion af bølgelængden sit maksimum? Proxima Centauris udstrålede effekt er b) Beregn Proxima Centauris radius. 22 4,41 10 W. Stjernen Proxima Centauri er en del af et stjernesystem, hvor Proxima Centauri 30 udfører en jævn cirkelbevægelse omkring en dobbeltstjerne med massen 4,01 10 kg. Afstanden fra dobbeltstjernen til Proxima Centauri er 0,18 lysår. c) Hvor mange år er Proxima Centauri om at foretage et omløb om dobbeltstjernen?

8 Foto: Nils Kruse Side 4 af 7 4. Kanonkonge En kanonkonge skydes ud med farten 60 km/h fra en kanon. Kanonkongen bliver skudt ud ved hjælp af et stempel inde i kanonen. Kanonkongen accelererer over strækningen 5,1 m i kanonrøret. a) Beregn størrelsen af kanonkongens gennemsnitlige acceleration over denne strækning. Kanonkongen lander i et sikkerhedsnet, der er placeret et stykke væk og 3,2 m lavere end kanonens munding. Kanonen affyres i vinklen 35 med vandret. b) Hvor langt flyver kanonkongen i vandret retning, før han lander i sikkerhedsnettet?

9 Side 5 af 7 5. Automatisk parkeringskælder I København findes en automatisk parkeringskælder med plads til 408 biler. En bilist parkerer sin bil på en platform i gadeplan. Platformen med bilen bliver sænket ned til en af de fire etager. Her kører platformen automatisk bilen hen til en ledig plads. Massen af platformen med bilen er 2, kg. a) Bestem tyngdekraften på platformen med bilen. Platformen sænkes fra gadeplan ned i parkeringskælderen. Grafen viser sammenhængen mellem tiden t og platformens hastighed v. Hastigheden regnes positiv i opadgående retning. b) Vurdér, hvor langt ned platformen sænkes ved denne bevægelse. Platformen sænkes af to lodrette kæder. c) Bestem størrelsen af den kraft, hvormed hver kæde trækker i platformen til tiden t = 10 s.

10 Side 6 af 7 6. Nære galakser Rødforskydningen for en nær galakse er bestemt til z = 0, a) Beregn galaksens nuværende fart væk fra os. For en række nære galakser har man målt bølgelængden af en spektrallinje, som i laboratoriet har bølgelængden 656,28 nm. Desuden har man bestemt afstandene til disse galakser. Tabellen viser sammenhørende værdier for de målte bølgelængder og afstande til disse galakser. Galakse nr. Afstand / Mly Bølgelængde / nm , , , , , , , ,5 b) Bestem ved hjælp af oplysningerne i tabellen en værdi for Hubble konstanten.

11 Foto: Nils Kruse Side 7 af 7 7. Armstrækninger Forsøgspersonen på billedet udfører armstrækninger i et stykke tid. a) Vurdér hvilken effekt, forsøgspersonen i gennemsnit yder under den del af bevægelsen, hvor armene strækkes. Tildel herunder passende værdier til relevante fysiske størrelser. (Opgavesættet er slut)

12 Undervisningsministeriet