ρ ε λ λ λ λ

Przykładowa, wstępna lista zagadnień egzaminacyjnych do kursu Fizyka 2.7 prowadzonego dla 1 r. studiów
pierwszego stopnia kierunku Inż. Biomedyczna WPPT. Wszystkie dane w treści zagadnień podano w SI.
Lista będzie uzupełniana, a dodatkowe zagadnienia będą wyróżnione kolorem czerwonym
I. Elektrostatyka. Definicja pola elektrostatycznego, wielkości wektorowe i skalarne charakteryzujące ilościowo
pole elektrostatyczne ładunku punktowego i układu dyskretnego zbioru ładunków punktowych, związki wielkości
skalarnych i wektorowych pola elektrostatycznego. Zasada działania maszyny elektrostatycznej. Szereg
tryboelektryczny. Zasada zachowania energii w polu elektrostatycznym. Uzasadnienie doświadczalne istnienia 2
rodzajów ładunków elektrycznych.
Ruch ładunków w polu elektrostatycznym. Wybrane zastosowania
elektrostatyki (zasada działania kserografu). Pole elektrostatyczne dipola elektrycznego, dipol w polu
elektrostatycznym. Pojemność elektryczna, kondensatory próżniowe, kondensator płaski z dielektrykiem. Energia
pola elektrostatycznego. Przewodnik w polu elektrostatycznym
II. A) Prawo Gaussa: Pierwsze prawo Maxwella. Zastosowania prawa Gaussa do wyznaczania pól
elektrostatycznych ładunków, których rozkład wykazuje symetrie (sferyczną, walcową, obrotową itp.).
B) Scharakteryzuj sens fizyczny praw Gaussa dla pola elektrostatycznego i magnetycznego.
C) Wyprowadzić prawo Coulomba z prawa Gaussa. Wyprowadzenie opatrzyć stosownymi komentarzami
słownymi , których brak będzie dyskwalifikował wyprowadzenie.
D) Pokaż, że wartość natężenia E pola elektrycznego między okładkami powietrznego kondensatora płaskiego o
bardzo dużej powierzchni S, na okładkach którego zgromadzono ładunek Q na jednej i (–Q) na drugiej,
⁄
wynosi
. Udowodnij/uzasadnij, że pole w kondensatorze płaskim jest jednorodne. Jak i dlaczego
pojemność kondensatora z dielektrykiem wzrasta?
E) W narożach równobocznego trójkąta o boku a znajdują się dodatnie ładunki Q, a w jego środku ładunek
ujemny (–q). Oblicz najmniejszą pracę jaką wykona siła zewnętrzna przy przemieszczeniu jednego z
ładunków Q na bardzo dużą odległość od pozostałych (można przyjąć, że ładunek Q przemieszczono do
nieskończoności).
F) Proton o prędkości 2,0ˑ106 m/s porusza się (w przybliżeniu) po orbicie kołowej (w próżni) tuż nad
naładowaną metalową sferą o promieniu 3 cm. Jaki jest ładunek Q na sferze? Czy wynik ulegnie zmianie, jeśli
sferę zastąpimy metalową kulą? Jaką niepewność bezwzględną ∆Q i względną (wyrażona w
procentach) popełniamy, gdy nie uwzględniamy rzeczywistego promienia orbity wynoszącego 30,1 mm
i
2
niepewności prędkości protonu wynoszącej 4,0ˑ10 m/s?
G) Opisz fizyczne zasady działania kserografu.
H) Wyprowadź wzór na gęstość energii pola elektrostatycznego między okładkami kondensatora.
I) W polu elektrostatycznym ładunku punktowego Q umieszczonego w próżni jest zgromadzona w pełni
określony zapas energii elektrostatycznej, której gęstość wyraża się wzorem    0 E 2 2 . Oblicz całkowitą
energię elektrostatyczną W pola ładunku punktowego zgromadzoną pomiędzy dwoma sferami o promieniach
R1 < R2 i wspólnym środku, w którym znajduje się ładunek Q. Ws-ka: Wkład do dW pochodzący od objętości
wypełniającej obszar pomiędzy koncentrycznymi sferami o promieniach r oraz r + dr wynosi
dW 
2
4r dr.
III.
A) Opisz wyniki podstawowych doświadczeń dotyczących zjawiska fotoelektrycznego i zjawiska Comptona nie
wykorzystując przy tym żadnych wzorów matematycznych.
B) Wyjaśnij
fizyczne
    0 
0
m0 c
znaczenie
efektu Comptona oraz znaczenie symboli użytych we wzorze
1  cos   . Z jakich praw/zasad korzysta się przy wyprowadzaniu tego wzoru?
C) Wyjaśnij sens fizyczny pojęcia długości progowej lampy rentgenowskiej oraz napięcia hamującego wskazując
na ich związek. Progowa długość fali dla potasu wynosi 558 nm. Oblicz napięcie hamujące dla potasu
oświetlonego falą elektromagnetyczną o długości 400 nm. Promień atomu potasu wynosi 10-10 m.
1 D)
D Niechaj aatom K będziie oświetlany
y falą z zad. C) o wartośści natężeniu
u 2·10-2 W/m
m2. Ile czasu
u t upłynie zanim
z
atom potaasu pochłanniający całko
owicie padajjące promien
niowanie zaabsorbuje ennergię równ
na pracy wyj
yjścia.
Wynik naależy podać w minutach.
E)
E Załóżmy, że jeden naa miliard fottonów promiieniowania z zad C) pad
dających na powierzchn
nię 1m2 potasu
J
wartośćć ma w tych warunkach
w
wektor
w
gęstośści prądu?.
powodujee wybicie fotoelektronu. Jaką
F)
F Podaj i krrótko scharakkteryzuj co najmniej
n
3 zaastosowania fotoefektu.
f
IV.
A) Napięciee 100 kV jest przyłożo
one między katodą i wolframową
w
anodą lamppy rentgenow
wskiej. Jakaa jest
krótkofaalowa granica promieniowania ciągłeego tej lamp
py? Wyjaśnijj sens fizyczzny tego ogrraniczenia i podaj
p
przedziaały długości i częstotliwości emitowannego przez tęę lampę prom
mieniowaniaa X.
B) Metaliczzny -polon ma gęstość 9196 kg/m3, masę molow
wą 0,21 kg i krystalizujee w strukturzze sieci kubiicznej
prostej, co oznacza, że atomy polonu są rozmieszczo
one w objęttości krysztaału polonu w wierzchołłkach
mi są identycczne sześcian
ny o boku d. Oszacowaćć wartość d zakładając, że
ż na
komórekk elementarnnych, którym
jeden atoom polonu prrzypada objęętość d3.
C) Promienniowanie chaarakterystyczne K wolfraamowej anod
dy lampy ren
ntgenowskiej
ej ma długość fali równą 2,1·
10-11 m. Jakie najmniejsze napięccie przyłożonne do takiej lampy pozw
wala, na tle w
widma ciągłego takiej laampy,
wować linię K?
zaobserw
D) Wyznaczzyć kąt, podd jakim musii być zorienttowany kryszztał -polon
nu (patrz punnkt B)) względem padająącego
nań prom
mieniowania K (patrz zaad. C)), aby m
można było zaobserwowa
z
ać odbicie B
Bragga pierwsszego rzędu??
V. Magnetoostatyka.
A) Właściw
wości pola magnetostaty
m
cznego. Odddziaływanie na ładunki.. Siła Lorenntza. Zastoso
owania pola oraz
skrzyżow
wanych pól elektrycznycch i magnety
tycznych. Moment magn
netyczny obw
wodu. Mom
ment magnetyyczny
obwodu w polu magnnetycznym. Prawo
P
Gausssa dla pola magnetyczne
m
go. Źródła poola.
mboli w zappisach
B) Opisz pprawa Ampeere’a i Biotaa-Savarta poodając sens i znaczeniee fizyczne uużytych sym
matemattycznych tycch praw orraz jednostkki miar wiellkości fizycznych wysttępujących w przytoczoonych
wzorachh.
C) W przew
wodniku kołłowym o prromieniu R uumieszczony
ym w próżni płynie prąąd o natężen
niu I. Korzysstając z
prawa B
Biota-Savartaa, pokaż, że wektor B indukcji polla magnetycznego w śroodku przewo
odnika kołow
wego z
prądem jjest prostopaadły do płaszzczyzny koła a jego warto
ość wynosi B  0 I
 22R 
D) W cztereech bardzo długich, rów
wnoległych przewodnik
kach przecho
odzących prrzez wierzch
hołki kwadrratu o
boku a,, płyną w tych samych kierunkaach jednako
owe prądy o natężeniuu I. Obliczz natężenia pola
magnetyycznego w geometryczn
g
nym środku kwadratu i w środku wybranego
w
boku kwadrratu uzasadnniając
wartość otrzymanegoo wyniku.
magnetohydrrodynamiczn
ny (MHD) w
wykorzystujee do napędu
u oddziaływ
wanie pola magnetyczne
m
ego z
F) Silnik m
płynem przeewodzącym prąd elektry
yczny, np. z elektrolitem
m soli kucheennej.
Taki silnik (uproszczonny schemat przedstawiaa rys. obok)) jest zbudo
owany z
dwóch
sillnych
sztabbkowych
magnesów,
m
dwóch
miedzianych
m
płytek
połączonychh do źródła prądu. Po zanurzeniu
z
taakiego silnik
ka w roztwo
orze soli
2 kuchennej, pole magnettyczne działaające na jonyy Na(+) orazz Cl(–) pow
woduje od chyylenie ich to
orów, co wyw
wołuje
ruch wody wypełniającej wnętrze silnika,
s
a w konsekwen
ncji wystąpieenie siły reakkcji, tj. siły napędzającej
ej ruch
silnika wzgględem woddy. Opisz w jakim kierrunku/kierunkach i jakiee zwroty m
mają siły pocchodzące odd pola
magnetycznnego i działajjące na jony. Oblicz warrtość siły dziiałającej na wodę
w
wypełnniającą silnik
k, jeśli a = 3 cm, b
= 1,5 cm i c = 1 cm, wartość ind
dukcji pola magnetycznego B = 0,4
4 T a natężeenie prądu płynącego
p
m
między
mi płytkami wynosi
w
1 A.
miedzianym
G) Do dwóóch ogniw o oporach wew
wnętrznych R w podanycch na rysunku
u obok dołącczono oporniiki regulow
wane.
Zmieniano opór eleektrycznych oporników
w Rzew i mierzono
o
jednocześniie natężeniee, napięcie oraz wyznaaczano mocc użytecznąą
Pużyt. wyddzielanej na nich
n
energii elektrycznejj. Sporządzo
ono wykresy
y
zależności Pużyt.(Rzew
ys. obok. N
Na podstawiee pomiarów
w
w); patrz ry
postawiono tezę, że maaksymalna moc
m użytecznna jest obserrwowana dlaa
o
Czy
y
oporu zewnnętrznego róównego oporrowi wewnęętrznemu ogniw.
postawiona teza jest praawdziwa. Nap
pisz odpowieedź i uzasadn
nij ją.
VI.
0,9995c; 0,0; 0,0) względdem spoczyw
wającego ukłładu
A) Wzbudzony atom woodoru poruszzający się z pprędkością (0
1 Hz. Wyznnacz
odniesiennia, emituje w kierunku przeciwnym
m do kierunk
ku swego rucchu foton o cczęstości 1016
wektor pprędkości wyyemitowaneg
go fotonu wzzględem ukłaadu spoczywaającego? Uzaasadnij otrzymany wyniik.
B) Gwiazdaa oddalająca się od spoczywającego układu odniiesienia K z prędkością ((V; 0,0; 0,0) emituje świiatło
fioletowe o długościi 380 nm, kttóre w układdzie K odbierrane jest jak
ko światło czzerwone o dłługości 710 nm.
w
V.
Wyznaczz i uzasadnij otrzymaną wartość
C) Z działaa elektronowego o prrędkości (0, 9c; 0,0; 0,0) poruszającego się względem spoczywająccego
inercjalnnego układu odniesienia, wyemitowaany został eleektron o pręd
dkości ( 0,77c; 0,0; 0,0). Wyznacz i uzau
sadnij w
wartość prędkkości tego eleektronu w ukkładzie poru
uszającym sięę z prędkośccią (0,7c; 0,0; 0,0) względdem
spoczyw
wającego ukłaadu odniesieenia. Ws-ka: Znajdź pręd
dkość wyem
mitowanego eelektronu z działa
d
względem
spoczyw
wającego inerrcjalnego ukłładu odniesieenia.
D) Opisz seens fizyczny transformacjji Galileuszaa, Lorentza i użytych symboli w zapisie mattematycznym
m. W
układziee odniesieniaa poruszająccym się z pprędkością (0,02c; 0,0; 0,0) wzglęędem spoczywające ukłładu
odniesiennia, w punkccie o współrrzędnych przzestrzennych (3·102; 0,0
0; 0,0) m w cchwili czasu
u 10-3 s zapallona
została llatarka. Wyzznacz i uzasaadnij współrz
rzędne przesttrzenne i czaasowe tego zzdarzenia w spoczywająccym
układziee odniesieniaa za pomocąą transformaacji Galileussza i Lorenttza. Oblicz także warto
ości błędów
w
E) W układdzie poruszajjącym się z prędkością
p
(00,2c; 0,0; 0,0) względem
m spoczywająącego układu
u odniesienia K,
w płaszcczyźnie O’X’Y’ spoczyw
wa pręt o maasie 0,12 kg, długości właasnej 0.6 m ttworząc z ossią OY’ kąt 660o.
Wyznaczz długość teggo pręta orazz jego relatyw
wistyczną en
nergię kinetycczną w K.
VII.
V
A)
A Narysuj i opisz schem
mat budowy oraz
o wyjaśnijj fizyczne po
odstawy działania cyklotrronu.
3 B)
B Pokaż, że częstotliwośść rezonanso
owa f cząstki o masie spo
oczynkowej m0, ładunkuu Q przyspieeszanej
w cyklotroniee, w którym indukcja polla magnetyczznego wynossi B dana jesst wzorem f  QB  2 m0  .
C)
C Pokaż, że częstotliwośść rezonanso
owa f cząstki o masie m, ładunku
ł
Q prrzyspieszaneej w cyklotro
onie do prędkkości
relatywistycz
r
znych, w któórym indukcjja pola maggnetycznego wynosi B dana jest w
wzorem
E) Niecchaj napięciee przyspieszaające w cykllotronie wyn
nosi 1 kV. Niech cząstecczką przyspieeszaną będziie
proton
p
o maasie spoczynnkowej 1,7· 10-27 kg, ładuunku winien
n być przyspieszany polem
m elektryczn
nym, aby jegoo
prędkość
p
byłła nie mniejszza od 1% prędkości świiatła? Obliczzenia przepro
owadzić korzzystając z forrmuł klasyczznych
(nierelatywis
(
stycznych).
F)
F Wyjaśnij fizyczne poddstawy klasy
ycznego zjaw
wiska Halla. Podaj
P
przykłady zastosow
wań tego zjaw
wiska.
m o
G)
G Cienka foolia ze złotaa o grubości D, długoścci L i szerok
kości W jest umieszczonna w polu magnetyczny
m
indukcji B, co ilustruje pooniższy rysu
unek. Dana jeest koncentraacja n elektro
onów w folii,, której warto
ość wynosi n = 6·
10
1 28 m-3. Przez folię wzddłuż kierunk
ku równoległłego do L przepływa
p
prrąd o natężeeniu I, ponieeważ do foliii jest
przyłożone
p
zzewnętrzne pole
p
elektryczne (niezaznnaczone na rysunku),
r
któ
órego wektorr natężenia E jest równooległy
do
d L. Niechhaj Vd – oznnacza prędko
ość dryfu elektronów
w na kierun
nek zewnętrzznego pola elektryczneggo E.
VIII.
V
A)
Zjawisko
indukcji
elektromagne
e
etycznej
i
zasada
zaachowania
energii;
zjawisko
z
inndukcji
elektromagne
e
etycznej jakko forma prrzekształcaniia różnych energii. Op
pisz prawo iindukcji eleektromagnetyycznej,
wyjaśnij
w
senns fizyczny reguły Len
nza, podaj m
metodę wyzznaczania kierunku
k
przzepływu ind
dukowanego prądu
elektrycznego
e
z
poolu magnetyccznym. Geneeratory
o w zamknięętym obwodzzie elektryczznym umieszzczonym w zmiennym
prądu
p
stałegoo i zmiennego
B)
B Zamkniętyy obwód eleektryczny tw
worzy kwadrratowa ramkaa o boku a, oporze R um
mieszczona w płaszczy-- źnie
poziomej
p
OX
XY. W obwóód ten jest włączona
w
bateeria o sile ellektromotory
ycznej
4 
i opporze wewnę- trznym r. Prąd
płynie
p
w ram
mce, patrząc na
n nią z góry
y, zgodnie z ruchem wsk
kazówek zegara. Płaszczyy- zna ramkii jest prostoppadła
do
d linii stałego pola maggnetycznego o indukcji B = (0,0; 0,0
0; B). Obliczz:
a.
a energię
potencjalnąą
ramki
w
polu
magnetyczn
nym,
czy
jest
stann
stabilnej
czy
chw
wiejnej
równowagim
r
mechanicznej; b) wypadk
kową siłę przzyłożoną do ramki; c) weektor momenntu sił przyłożonych do ramki.
Siłę
S grawitaccji zaniedbać.
C)
C Załóżmy, że pole maagnetyczne, o którym m
mowa w po
oprzednim punkcie zależży od czasu
u t jak B = [0,0;
0,0;
0 Bo(1 + 
·t)], gdzie  > 0 – stała. Wyznacz w tych warunk
kach wartośćć natężenia prrądu płynąceego w ramce.
D)
D Jak zmiennią się wynikki z punktu C),
C gdy  < 00? Czy wynik
ki punktu C) i D) zależą ood wartości parametru
p
?
E)
E Podaj i krrótko scharakkteryzuj co najmniej
n
3 zaastosowania zjawiska
z
indukcji elektroomagnetyczn
nej.
W polu magnetostatycznnym wytwarzzanym przezz prostoliniow
wy bardzo długi
d
przewoodnik umieszzczony w prróżni,
przez
p
który płynie prąd o natężeniu
u I jest zgroomadzona energia
e
tego pola, którejj gęstość wy
yraża się wzzorem
p
prąd o natężeniu
u I, zgromaddzoną
  0 H 2 2 . Prostolinniowy bardzoo długi przeewodnik, prrzez który płynie
pomiędzy
p
dw
woma konceentrycznymi cylindrami o długości (wysokości)) L i promieeniach R1 < R2 otaczająącymi
przewodnik.
p
Ws-ka: Wkkład do dW pochodzącyy od objętośści wypełniajjącej obszarr pomiędzy koncentryczznymi
cylindrami
c
o promieniachh r oraz r + dr
d wynosi ddW  2rLd
dr.
IX.1.
P
Przedstaw poostulaty szczzególnej teori
rii względnośści.
W systemachh globalneggo pozycjono
owania (GPS
S) zegary na
n powierzch
hni Ziemi i na pokładaach satelitów
w są
zsynchronizo
z
owane. Dzięęki temu GPS
G
funkcj onują popraawnie. W systemach globalnego pozycjonow
wania
uwzględnia
u
się relatywiistyczne pop
prawki wyniikające z teego m.in., że zegary naa pokładach
h satelitów i na
powierzchni
p
Ziemi poruuszają się z prędkościaami równym
mi, odpowied
dnio, VS = 3874 m/s i VZ = 4655 m/s
(średnia
(
pręddkość zegara na powierzcchni Ziemi). NiechZ oznacza
małą
m wartośćć czasu upływ
wającego na zegarach zieemskich, a 
 S małą warrtość czasu oodmierzanego
o na
zegarach
z
sateelity GPS. Pookazuje się, że
ż
z
up
płyną 24 goddziny, tj. 86 400 s. Na po
odstawie zwiiązku przyto
oczonego pow
wyżej
A) Niech nna zegarach ziemskich
oblicz iile sekund uppłynie na zeg
garach sateliitarnych? Ile wynosi różn
nica czasów t (zmierzonych na zegarach
ziemskiich i satelitaarnych) po upływie
u
jednnej doby zmiierzonej na zegarach
z
zieemskich. Czy
y prawdą jesst, że
ziemskiie zegary spóóźniają się względem
w
zeggarów satelittarnych?
B) Różnicaa czasu t z punktu
p
A), gdyby
g
nie byyła uwzględn
niona i wyelim
minowana, sp
spowodowałaaby – po czassie 7·
24 h (tyydzień) działaania GPS – niepewność
n
pomiaru połłożenia obiek
ktu w przestrrzeni daną wzorem
w
± c·
t, co
oznaczaa, że lokalizzowany obiek
kt znajduje się gdzieś w kole na po
owierzchni Z
Ziemi o promieniu r = c·t.
Oblicz w
wartość r.
C) Na pokkładzie satellity poruszaj
ającego się z prędkościią (3874; 0,,0; 0,0) m/ss względem spoczywająącego
inercjallnego układuu odniesieniaa, leży wzdł
dłuż kierunku
u ruchu sateelity pręt o długości 0,4
45 m. Wyzznacz
długośćć tego pręta w układziee K poruszaj
ającym się z prędkościąą (465; 0,0; 0,0) m/s względem
w
spoczy5 wająceggo układu oddniesienia.
A)
A Niech na zegarach zieemskich upły
yną 24 godziiny, tj. 86 40
00 s. Na pod
dstawie związzku przytoczzonego powyyżej
oblicz
o
ile sekkund upłyniie na zegaracch satelitarnnych? Ile wy
ynosi różnicaa czasów tt (zmierzony
ych na zegarrach
ziemskich
z
i satelitarnychh) po upływ
wie jednej ddoby zmierzonej na zeg
garach ziemsskich. Czy prawdą
p
jest,, że
ziemskie
z
zeggary spóźniają się względ
dem zegarów
w satelitarnych
h?
B)
B Różnica cczasu t z puunktu A), gd
dyby nie byłła uwzględniiona i wyelim
minowana, sspowodowałaby – po czaasie
7·
7 24 h (tydzzień) działannia GPS – niepewność
n
ppomiaru położenia obiek
ktu w przesttrzeni daną wzorem
w
± c·t.
c
Oblicz
O
wartoość c·t.
C)
C Na pokłaadzie satelityy poruszająccego się z prędkością (3874; 0,0;; 0,0) m/s w
względem spoczywając
s
cego
inercjalnego układu odniesienia, leży
y zegarek, naa którym odm
mierzono czaas t = 1h. W
Wyznacz warrtość tego czzasu
t'
 zmierzonny w układzie K poruszającym się z prędkościąą (465; 0,0; 0,0) m/s w
względem spoczywa- jąccego
układu
u
odnieesienia.
6 7 XII.
X Prąd staały
A)
A Prąd jakoo medium traansportu czeg
go? Należy uudzielić odp
powiedzi. Przzedstaw defiinicje wektorra gęstości prądu
p
elektrycznego
e
o i prawa Kirchhoffa przzytaczając o dpowiednie reguły znak
ków. Prawo Ohma: postaać różniczkoowa i
całkowa.
c
Praaca i moc prąądu. Klasyfikacja materiiałów ze wzg
ględu na właaściwości prrzewodzenia prądu. Dlacczego
metale
m
są dobbrymi przew
wodnikami prrądu i ciepła?? Prawo Wieedemanna-Franza.
B)
B Różnica potencjałów
w VAB międ
dzy dwoma punktami A i B obwodu elektryccznego wyraaża się wzoorem
B

 

VAB    E  dr , gdzie E – wektor natężenia ppola, a dr – element obwodu,
o
któórego zwrot określa przyyjęty
A
kierunek
k
obcchodzenia dannego oczka.
8 Oblicz
O
natężenia i kierunnki płynącycch prądów w elementach
h obwodu przzedstawioneego powyżej.. Oblicz warrtości
potencjałów
p
w punktach obwodu od d do b, jeśli w punkcie c potencjał jesst równy zeruu.
Więceej przykłładowych
h zagadnnień egzaaminacyjn
nych ponniżej i naa stronie
http:///www..if.pwrr.wroc..pl/~w
wsalejdaa/testy
y/
9 Przykładdowe/wybran
ne zagadniennia z egzamin
nów, które odbyły
o
się w przeszłości.
(44
( pkt.) A) Opisz na czzym polega dualizm** kkorpuskularn
ny-falowy materii
m
oraz pprzedstaw co
o najmniej jeedno
zastosowanie
z
e falowej nattury mikroob
biektów**. (99 pkt.)
B)
B Przedstaw
w postulaty*** szczególneej teorii wzgllędności, opiisz sens fizy
yczny** transsformacji Lo
orentza oraz użytych
t
w ich zzapisie mateematycznym symboli**. (8
pkt.)
p
B1)Wymień*
B
** co najm
mniej dwie konsekwenccje
szczególnej
s
tteorii względdności. (2 pk
kt.)
C)Przedstaw
C
w** interpretaację fizyczn
ną wykresu zzamieszczoneg
m
go obok: Należy odpowieedzieć na C11) i
C2)
C z rys.; C3) Jakie Twooim zdaniem
m są pozytyw
wne
i negatywnne skutki**
* wykorzysstania enerrgii
jądrowej? (66 pkt.) C4)) Jakie znassz inne zasttoC1) Czzego dotyczzy wykres*, co oznacczają
sowania
s
enerrgii/fizyki jąądrowej** w medycyniie?
zamieszzczone symbbole*, jakie wielkości fizyf
Wymień
W
co najmniej dw
wa. (4 pkt.) C5) Moc prroczne* są odłożone nna osiach? (6
( pkt.)
mieniowania
m
a elektromaggnetycznego emitowaneego
C2)
Op
pisz**podsta
awy
fizyczn
ne
działania eleprzez
p
Słońcee jest rzędu 10
1 26 W. Jakiee są źródła tej
ktrownii atomowej,, rodzaje ko
onwersji eneergii
energii
e
**? (33 pkt)?
w tych elektrowniaach oraz najjważniejsze ele---------------------------------------------------------------menty budowy
b
elekktrowni atom
mowej. (6 pk
kt.)
(34
( pkt.) A) Na którym z równań Maxwella
M
i ddlaczego
c
oparta jest przemyssłowa produk
kcja energii elektrycznej**? (6 pkt.)
A1)
A Podaj coo najmniej 3 przykłady wykorzystani
w
ia zjawiska indukcji
i
elek
ktromagnetyccznej** w ży
yciu codziennnym
lub
l w codziennnej działalnności człowieeka. (6 pkt.)
B)
B Czego dottyczy prawo Hubble’a**? (4 pkt.)
C)
C Przedstaw
w zwięźle standardowy model
m
cząstekk elementarny
ych**. (8 pk
kt.)
D)
D Prawo rozzpadu promiieniotwórczego zapisuje się często w postaci
2 / / , gdzie / jest okreesem
*? (4
4 pkt.)
1
140 dni. Po ilu dniach 7 /8 począttkowej liczby
y jąder rozpaadnie
połowiczneg
p
o rozpadu. Jaakie znaczen
nie przypisuj e się wielkośści
D1)
D Izotop polonu
210
84
Poo charakteryzzuje
/
się
s **? (6 pktt.)
(14
( pkt.) Dłługość elektrrowozu wyn
nosi (LL) m, a (ww
w) m jest dłu
ugością pojeedynczego wagonu
w
węgllarki.
Stoisz
S
przed zamkniętym
m przejazdem
m kolejowym
m i czekasz na przejazd pociągu towar
arowego złożżonego z jednnego
elektrowozu
e
i N węglareek. Dysponujjesz zegarem
m mierzącym
m czas z dok
kładnością tt s. Opisz** sposób pom
miaru
prędkości
p
poociągu towaarowego (2 pkt.) oraz wyprowadźź wzory** pozwalającee na oszaco
owanie warttości
niepewności
n
bezwzględnej (8 pkt.) i względnej
w
(44 pkt.) wyko
onanego pom
miaru średniejj prędkości V pociągu.
(16 pkt.) A
A) Opisz wyyniki oraz przedstaw
p
innterpretacje podstawowy
ych doświaddczeń dotyczzących zjaw
wiska
fotoelektrycz
f
znego**, jakkie ma ono zn
naczenie** ddla natury fall elektromag
gnetycznych?? (6 pkt.)
B)
B Foton o długości fali
f
0,18 nm uległ roozproszeniu Comptona pod kątem . Korzysstając ze wzoru
w

    0 
h
yjaśniając fizzyczne znacczenie symb
boli* użytycch w podan
nym wyrażeeniu,
1  ccos , wyj
mec
wyprowadź
w
w
wzór* na eneergię** uzysk
kaną przez eelektron podcczas zderzenia z fotonem
m. (4 pkt.)
C)
C Opisz naa czym poleega dualizm*
** korpuskullarny-falowy
y materii oraaz przedstaw
w/opisz zasto
osowania faloowej
natury
n
mikrooobiektów. (66 pkt.)
* Udzielając odppowiedzi należyy opisać znaczeenie symboli wiielkości fizyczn
nych użytych we
w wzorach poda
dając ich jednostki miar w SI.
**
* Wyprowadzenia/zastosowaane wzory, odp
powiedzi, wynikki liczbowe naależy skomentow
wać/objaśnić, pponieważ ich brak
b
zdyskwaliffikuje
odpowiedź.
o
10 (32
( pkt.) A) Przedstaw fiizyczne interrpretacje** róównań Maxw
wella. (12 pk
kt.)
B)
B Twój znajjomy twierdzzi, że moc promieniowa
p
ania cieplneg
go emitowanego z jedneggo metra kwaadratowego ciała
człowieka
c
jjest co naj
ajwyżej rzędu 10-3 w
wata. Za pomocą
p
jakich argumeentów i prraw fizycznnych
przekonałaby
p
yś/przekonałbbyś znajomeego, że nie m
ma racji, po
okazując szacunkowym rrachunkiem,, że wartość tej
mocy
m
jest rzęędu kilkuset watów?
w
(4 pkt).
p
C)
C Opisz fizyyczne zasadyy działania cy
yklotronu. (44 pkt).
D)
D Podaj deffinicję fali elektromagne
e
etycznej, schharakteryzuj ich widmo oraz transpoort energii wykorzystują
w
ąc do
tego
t
celu pojęcie wektoraa Poyntinga. (8 pkt).
(20
( pkt.) A) Przedstaw*** założenia/p
postulaty moodelu Bohra atomu
a
wodoru i wyprow
wadź wzór** na promień n-tej
orbity
o
elektroonu. (12 pkt..)
B)
B Stacjonarrny stan podstawowy cząąstki kwantoowej o masiee m uwięzionej w nieskoończenie głęębokiej studnni na
przedziale
p
<0, L> zadaje funkcja faalowa
sin
. Jeśli oświetlimy czząstkę będąccą w tym sttanie
światłem,
ś
to będzie ona mogła absorbować enerrgię padającej fali w postaci kwantóów. Wyprow
wadź** wzóór na
częstotliwość
c
ć

fali elekktromagnetyccznej wzbuddzającej tę czząstkę do stanu kwantow
wego
Ws-ka:
W
Operrator energii kinetycznej
k
ma
m postać
sin
.
. (8 pkt.))
C)
C Proszę poodać interpreetację fizyczzną zasad niieoznaczonośści Heisenbeerga wyrażonnych wzoram
mi: xpxh/4

oraz
o Ethh/4 opisującc znaczenie fizyczne
f
sym
mboli użytych
h w podanych wzorach.
(32
( pkt.) A)) Na podstaw
wie poniższzego wykresuu prezentująącego wynik
ki pomiarów
w noblisty Ro
oberta Millikkana
otrzymanych
o
h przy badaniu zjawiska fotoelektryczznego, oszaccuj wartości: A1) Stałej PPlancka, przzyjmując warrtość
-19
ładunku
ł
elekktrycznego 1,610
1
C; (10
( pkt.) A
A2) Pracy wyjścia
w
dla badanego meetalu. (8 pktt.) A3) Oszzacuj
wartość
w
błęduu bezwzględdnego h wy
yznaczonej z wykresu waartości stałej Plancka. (8 pkt.) A4) Opisz
O
co najm
mniej
2 zastosowannia fotoefektuu zewnętrzneego. (6 pkt.))
11 (27 pkt.) A
A) Opisz wynniki podstaw
wowych dośw
wiadczeń do
otyczących zjawiska
z
fotooelektrycznego**; przeddstaw
sens
s
fizycznyy** wzoru Einsteina i opisz wielkoścci* użyte w ty
ym wzorze. (8
( pkt.)
B)
B Opisz na czym polegga dualizm**
* korpuskulaarny-falowy materii orazz przedstaw zzastosowania falowej naatury
mikroobiektó
m
ów**. (4 pktt.)
D)
D Przedstaw
w** interpreetację fizyczzną wykresóów zamieszcczonych obo
ok. Należy opisać: E1) Czego dottyczą
wykresy*,
w
cco oznaczająą widoczne
c
symbolle*, jakie wielkości
w
fizyczne*
f
są odłożone naa osiach?
(6
( pkt.), E2) Co, dlaczeggo i w jaki
k sposób** można proddukować
na
n skalę przemysłową wykorzyw
stując
s
właściiwości materrii zaprezentowane
z
na wykresaach? (6
pkt.),
p
E3) JJaki jest zw
wiązek**
prezentowany
p
ych na wyykresach
danych
d
z proocesami zachhodzącymi
m w jądrze S
Słońca (3 pk
kt)?
* Udzielając oddpowiedzi należży opisać znaczeenie symboli w
wielkości fizyczn
nych użytych we
w wzorach poddając ich jednosstki miar w SI.
**
* Wyprowadzeenia/zastosowanne wzory, odpo
owiedzi, wynikii liczbowe należży skomentowaać/objaśnić, ponnieważ ich brak
k zdyskwalifikuuje
12