Fysik A. Studentereksamen. Onsdag den 25. maj 2016 kl

Transkript

1 MINISTERIET FOR BØRN, UNDERVISNING OG LIGESTILLING STYRELSEN FOR UNDERVISNING OG KVALITET Fysik A Studentereksamen Onsdag den 25. maj 2016 kl

2 Side i af 11 sider Billedhenvisninger Opgave i Egitron Opgave 2 https :!!i.ytimg.com!vi! KSSy79OjkPQ/maxresdefault.jpg Opgave 3 Nils Kruse Opgave /car-shoppin-saturday-was-a-great-date-day/ Opgave 5 danskecigaret. dk! Opgave 6 io!fusion-advance Opgave 7 gov!multimedia/interactives! edlcuriosity!images/how-do-i-land3.jpg

3 Side 2 af 11 sider 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 i Opgave 2 Opgave 3 Opgave 4 Opgave 5 Opgave 6 Opgave 7 Proptrækker PET-skanning med 13N Skærmfilter NTC resistor E-cigaret Alcator C-Mod Curiosity Alle hjælpemidler er tilladt Følgende hjælpemidler forudsættes: Databog fysik kemi (F&K Forlaget), 6. udgave (1992) eller senere udgave.

4 besvarelsen. Opgave i Proptrækker Side3afll sider Grafen viser størrelsen af kraften F, hvormed proppen trækkes op, som funktion af arbejde på proppen under åbningen af vinen. Bilag i kan benyttes ved strækningen s, som proppen har bevæget sig. Abningen af vinfiasken varer 2,3 s. En vinfiaske indeholder 0,75 L vin med massen 0,73 kg. Korkpropper i vinfiasker skal slutte tæt, og derfor kan de være svære at få op af flasken. For at undersøge dette kan man bruge en særlig proptrækker, hvor man måler størrelsen af den kraft, der skal bruges for at trække proppen op. a) Beregn vinens densitet. FIN ,00 0,02 0,04 s Im b) Vurdér størrelsen af den gennemsnitlige effekt, hvormed kraften F udfører

5 Side 4 af 11 sider Opgave 2 PET-skanning med 3N Det raclioaktive nuklid 13N kan bruges i PET-skanninger af patienter ved undersøgelse af blodgennemstrømningen i hjertet. Et stof med 13N indsprøjtes i patienten, og strålingen fra 13N detekteres i PET skanneren. Da 13N følger blodet, kan undersøgelsen bruges til at kortlægge blodforsyningen til hjertet. Man fremstiller 13N i en accelerator ved at beskyde kerner af 160 med protoner. Herved dannes 3N og en anden kerne i en kernereaktion. a) Opskriv kernereaktionen, hvor beskydningen af 160 med protoner giver 13N og en anden kerne. Begrund, hvilken anden kerne der dannes. Da 13N har en kort halveringstid, skal det dannede 3N i acceleratoren hurtigt transporteres til PET-skanneren, hvor undersøgelsen skal foretages. Acceleratoren fremstiller en prøve med 3N. Det tager 15 minutter at transportere prøven hen til PET-skanneren. Ved ankomsten til PET-skanneren er aktiviteten af 3N i prøven 575 MBq. b) Hvor stor var aktiviteten af 3N, da prøven blev fremstillet i acceleratoren? Ved ankomsten til PET-skanneren indsprøjtes prøven med 13N i en patient. Ved hvert henfald af 3N afsættes energien 189 fj i patienten. c) Vurdér, hvor meget energi der afsættes i patienten fra henfald af 13N i den første halve time efter indsprøjtningen af 3N.

6 Side5afll sider Opgave 3 Skærmfilter Et skærmfilter kan placeres foran computerskærmen, hvis man vil forhindre, at sidemanden kigger med pd skærmen. Skærmfilteret består af et tyndt stykke plastik med tætsiddende spalter som i et optisk gitter. Et skærmfilter fjernes fra computerskærmen og undersøges ved hjælp af laserlys. Laserlyset sendes vinkelret ind mod skærmfilteret, og lyset afbøjes som i et optisk gitter. Skærmfilteret er placeret 1,20 m foran en væg og parallelt med væggen, hvor man kan se det afbøjede laserlys. Figuren viser opstillingen. 1,20 m Laser Skærmfilter Væg

7 Side6afll sider Billedet viser lyset fra laseren, når det rammer væggen efter, at det er afbøjet i skærmfilteret. Ud for 10,0 cm på linealen ses 0. orden. Laserlyset har bølgelængden 532 nm. a) Brug billedet til at bestemme afstanden mellem spalterne i skærmfilteret.

8 Side 7 af 11 sider Opgave 4 NTC resistor I biler måler man temperaturen mange steder. Motoren overvåges ved at måle temperaturen af kolervæske og motorolie. Passagerernes komfort reguleres ved at kontrollere temperaturen af luften og sæderne. Temperaturen måles ofte med NTC resistorer, hvis resistans afhænger af temperaturen. Strømstyrken gennem en NTC resistor med resistansen 25 k er 1,9 ma. a) Beregn den effekt, hvormed der omsættes elektrisk energi i NTC resistoren. Figuren viser et kredsløb med en NTC resistor. NTC resistorens temperatur kan bestemmes ved at måle spændingsfaldet UNTC over NTC resistoren. R=3lkQ U= 12,0V RNTC UNTC

9 s - Side 8 af 11 sider NTC resistoren er monteret i et bilsæde. Grafen viser sammenhængen mellem NTC resistorens resistans RNTC og dens temperatur T. R\CIk \ % % % zzz * T/C Spændingsfaldet UNTC over NTC resistoren er 3,5 V. b) Bestem NTC resistorens temperatur.

10 Side 9 af 11 sider Opgave 5 E-cigaret E-cigaretter er elektroniske cigaretter, der anvendes i stedet for cigaretter, som indeholder tobak. le-cigaretter fordampes det kemiske stof 1,2-propandiol, som populært kaldes propylenglycol. 1,2-propandiol opløser nikotin, som rygeren kan inhalere. En e-cigaret indeholder et genopladeligt batteri. Spændingsfaldet over batteriet er 3,7 V, og når der suges på e-cigaretten, omsætter batteriet energi med effekten 5,5 W. Batteriet kan levere ladningen 5,04 kc, inden det skal genoplades. a) Bestem, hvor lang tid der i alt kan suges på e-cigaretten, før batteriet skal genoplades. Tabellen viser data for 1,2-propandiol, som fordampes i e-cigaretten. Data for 1,2-propandiol Kogepunkt 187 C Specifik varmekapacitet 2,51 g K Specifik fordampningsvarme 711 g b) Vurdér, hvor meget 1,2-propandiol e-cigaretten kan fordampe pr. sekund.

11 Side 10 af 11 sider Opgave 6 Alcator C-Mod Massachusetts Institute of Technology (MIT) har siden sidst i 1960 erne arbejdet på at udforske energiomdannelse i fusionsreaktorer. Den nyeste fusionsreaktor, som er bygget på MIT, er en tokamak med navnet Alcator C-Mod. Torussen i Alcator C-Mod har storradius 0,67 m og 120 vindinger. Den maksimale strømstyrke i vindingerne er 250 ka. a) Bestem størrelsen af det maksimale magnetfelt midt i torussen. Plasmaet i Alcator C-Mod består af deuterium og helium 3He med ens tætheder. Plasmaets temperatur er 58 MK, hvor reaktionsraten er 6, m3 srn. Figuren viser reaktiviteten som funktion af temperaturen T for fusion mellem deuterium og helium 3He. Reaktivitet I i0 m i 10 :zz:j:jzz L I I I i ZZJJI I / ÔO TIMK b) Bestem tætheden af deuterium i plasmaet.

12 Side 11 af 11 sider Opgave 7 Curiosity Det kørende laboratorium Curiosity landede på planeten Mars den 5. august En rumsonde med Curiosity blev ved landingen på Mars bremset af en stor faldskærm. I den sidste fase af landingen blev Curiosity sænket ned fra rumsonden fra højden 20 m med den konstante fart 0,60 m/s. a) Hvor lang tid tog den sidste fase af landingen? Da rumsonden kom ind i Mars atmosfære i højden 125 km over overfladen, var dens fart 5,9 i0 m/s. I højden 1,5 km var farten sænket til 79 mis. Rumsondens masse var 3,31O og tyngdeaccelerationen nær Mars er 3,72 m/s 3kg, 2. b) Bestem rumsondens tab i mekanisk energi fra højden 125 km til højden 1,5 km. Faidskærmen med diameter 21,35 m bremsede rumsonden, indtil dens højde over Mars overflade var 1,5 km. I denne højde kan rumsondens bevægelse anses for at være lodret, og atmosfærens densitet er 0,020 kg/m Faldskærmens formfaktor var 0, c) Bestem størrelsen af rumsondens acceleration i højden 1,5 km. (Opgavesættet er slut)

13

14

15

16 AGYM A

17 STUDENTEREKSAMEN MAJ 2016 lstxl6l FYS/A BILAG i Ark af i alt ark Navn: Skole/kursus: Klasse: FIN I_ 0 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 * slm Bilaget kan afleveres sammen med besvarelsen

18

19 STUDENTEREKSAMEN MAJ 2016 lstxl6l FYS/A BILAG i Ark af i alt ark Navn: Skole/kursus: Klasse: FIN : J ) L 0 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 * s I m Bilaget kan afleveres sammen med besvarelsen

20