Fysik A. Studentereksamen

Transkript

1 Fysik A Studentereksamen 2stx101-FYS/A Fredag den 28. maj 2010 kl

2

3 Opgavesættet består af 7 opgaver med tilsammen 15 spørgsmål. Svarene på de stillede spørgsmål indgår med samme vægt i vurderingen. Der er 1 bilag (vedlagt i 2 eksemplarer). Opgaverne Opgave 1 Opgave 2 Opgave 3 Opgave 4 Opgave 5 Opgave 6 Opgave 7 Sutteflaske Airbus Skilift Diodelys Solneutrinoer Bellatrix Kanoner på Dronningens Bastion 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 1. Sutteflaske Foto: Iiamo.com I sutteflasken Iiamo go kan mælk opvarmes ved hjælp af en varmepatron, der anbringes i flasken. Når varmepatronen aktiveres, sker der en kemisk reaktion, hvorved der frigives energien 18 kj. Opvarmningen af mælken varer 240 s. a) Med hvilken gennemsnitlig effekt tilføres mælken energi under opvarmningen? For at sikre en jævn opvarmning af mælken er der i sutteflasken indbygget et rustfrit stålelement med massen 129 g. Ved en afprøvning af sutteflasken blev mælken og det rustfrie stålelement opvarmet fra 15 C til 37 C. Man kan regne med, at mælken har samme specifikke varmekapacitet som vand. b) Beregn massen af mælken.

6 Side 2 af 7 2. Airbus Foto: SAS.dk Et fly af typen Airbus A321 har massen 69,0 ton. a) Beregn størrelsen af tyngdekraften på flyet. Når flyet sætter i gang på startbanen, er det påvirket af en gnidningskraft, der har størrelsen 70,7 kn. Motorerne frembringer en fremadrettet kraft på flyet med størrelsen 284 kn. b) Beregn flyets acceleration, når det sætter i gang. Flyet sætter i gang til tiden t = 0 s. På vej hen ad startbanen stiger gnidningskraften, og accelerationen som funktion af tiden er Flyet letter efter 29 sekunder. a t 0,044 m s t 3,1 m s c) Bestem flyets fart, når det letter.

7 Side 3 af 7 Skilift Foto: Benthe Schou 3. På et skisportssted trækkes skiløbere op til bakkens top ved hjælp af et kabel trukket af et hjul. Hjulet roterer med konstant fart. Når der dannes istapper på hjulet, vil de på grund af rotationen dannes skråt ud fra hjulet. En vanddråbe, som hænger yderst på istappen, er påvirket af to kræfter F og Ft som vist på figuren. Afstanden fra vanddråben til hjulets omdrejningsakse er 0,95 m. Vanddråben har massen 0,050 g. a) Bestem dråbens fart i cirkelbevægelsen.

8 Side 4 af 7 Diodelys Foto: 4. Hvide lysdiodelamper udnytter energien langt mere effektivt end traditionelle lyskilder. En lysdiodelampe består af flere lysdioder. Den viste 1,2 W lysdiodelampe lyser lige så kraftigt som en 20 W halogenpære. En bestemt lysdiode begynder at lyse, når spændingsfaldet over den er 2,7 V. Strømstyrken gennem den er da 0,50 ma. a) Beregn den effekt, hvormed lysdioden omsætter energi, når den begynder at lyse. I det viste kredsløb er fire ens lysdioder forbundet med en resistor med resistansen R. Det samlede spændingsfald over resistoren og lysdioderne er 12,0 V. Strømstyrken i kredsløbet er 2,0 ma.

9 Side 5 af 7 Grafen viser sammenhængen mellem strømstyrken I gennem én lysdiode og spændingsfaldet U over den. b) Bestem resistansen R for resistoren i kredsløbet, når strømstyrken er 2,0 ma. Bilag 1 kan benyttes ved besvarelsen. 5. Solneutrinoer Kerneprocesser i Solens indre bevirker, at Jorden bombarderes med neutrinoer. De fleste af disse neutrinoer har ikke tilstrækkelig energi til, at de kan detekteres på Jorden. En undtagelse er de sjældne neutrinoer, som stammer fra henfaldet af nuklidet 8 B. Detektoren SuperKamiokande i Japan kan detektere neutrinoer med energier over 1, J. a) Opskriv reaktionsskemaet for - henfaldet af 8 B. Forklar med udgangspunkt i den frigivne energi fra reaktionen, at SuperKamiokande kan detektere neutrinoer fra henfaldet af 8 B.

10 Side 6 af 7 6. Bellatrix Foto: Stjernen Bellatrix befinder sig i stjernebilledet Orion og er en såkaldt blå kæmpestjerne. Den effektive overfladetemperatur på Bellatrix er 21, K. a) Ved hvilken bølgelængde har intensitetsfordelingen som funktion af bølgelængden sit maksimum? Massen af Bellatrix er 1, kg, og dens udstrålede effekt er 9, W. Stjernens intensitet målt ved Jorden er 1, W/m 2. b) Beregn afstanden fra Jorden til Bellatrix. c) Beregn tyngdeaccelerationen på overfladen af Bellatrix.

11 Side 7 af 7 7. Kanoner på Dronningens Bastion Foto: Mogens B. Lange På Dronningens Bastion står fire kopier af kanoner fra Ved en prøveskydning blev mundingsfarten målt. Når en kanon affyres, ruller den tilbage. Kanonrør og vogn har tilsammen massen 3,18 ton. En kanonkugle har massen 9,90 kg og forlader kanonrøret med farten 610 m/s. a) Vis, at kanonen lige efter en affyring vil rulle tilbage med farten 1,90 m/s. For at bremse kanonen, når den ruller tilbage, er den placeret på et skråplan. Skråplanet har hældningen 5,0 i forhold til vandret. Ved prøveskydningen affyres kanonen, så kanonrøret er parallelt med skråplanet. Det kan antages, at der ikke er gnidning mellem kanon og underlag. b) Hvor langt ruller kanonen op ad skråplanet? En tilsvarende kanon affyres fra en bakke ud over vandet. Kanonrøret befinder sig 12 m over vandoverfladen, og kanonen affyres vandret. c) Beregn den vandrette afstand fra kanonen til det sted, hvor kuglen rammer vandet. (Opgavesættet er slut)

12 Undervisningsministeriet

13 STUDENTEREKSAMEN MAJ STX101-FYA 2STX101-FYA STUDENTEREKSAMEN MAJ 2010 BILAG 1 Ark af i alt ark Navn: BILAG 1 Ark af i alt ark Skole/kursus: Navn: Skole/kursus: Klasse: Klasse: Bilaget Bilaget kan kan afleveres sammen med med besvarelsen