1. Potencjał pola elektrostatycznego: a) Zdefiniuj potencjał pola

1. Potencjał pola elektrostatycznego:
a) Zdefiniuj potencjał pola elektrostatycznego i powierzchnie ekwipotencjalne –przedstaw je dla pola centralnego i jednorodnego; wyraź
pracę jaką wykonujemy przenosząc ładunek w polu elektrostatycznym przy pomocy potencjału.
7. Rysunek obok przedstawia przekrój przez powierzchnie ekwipotencjalne jednorodnego pola
elektrycznego. W polu tym przesunięto ze stałą prędkością cząstkę, naładowaną ładunkiem q = 2mC, od
położenia A do B, po drodze jak na rysunku. Wykonana praca wynosi:
A. 40 meV.
B. 40 mJ.
C. 20 meV
D. 20 mJ.
10cm
B
40V
10cm
30V
20V
8. Zbliżono do siebie (bez zetknięcia) dwie jednakowe metalowe kule, z których jedna była naładowana a
druga nie. Kule te
A. będą się przyciągały.
B. będą się odpychały.
C. nie będą na siebie oddziaływać
A
10V
D. wyrównają się ładunki kul.
6. Dwie kulki zawieszono obok siebie i naelektryzowano ładunkami jednoimiennymi o różnej wartości. Jedna z kulek odchyliła się od pionu
bardziej niż druga. Była to kulka
A. o mniejszej masie.
B. o większym ładunku elektrycznym.
C. o większej masie.
D. o mniejszym ładunku elektrycznym.
8. Zjawisko fotoelektryczne
A. nie występuje gdy długość fali światła padającego jest wyższa niż odpowiednia progowa długość fali.
B. nie występuje gdy częstość światła padającego jest wyższa niż odpowiednia częstość progowa.
C. występuje tylko dla światła widzialnego.
D. występuje tylko dla światła widzialnego i podczerwonego.
3
2
4. Dana jest metalowa kulka, o promieniu R, naładowana ujemnym ładunkiem o wartości Q. Narysuj
schematycznie układ linii sił pola elektrycznego na zewnątrz i wewnątrz kulki.
A
1
B
Q
5. Cząstka naładowana ładunkiem q jest przesuwana w próżni w polu elektrycznym ładunku punktowego Q. Ciało
to może pokonać odległość AB trzema drogami. Praca, wzdłuż której drogi jest największa i dlaczego?
4. Indukcja elektromagnetyczna
a) Wytłumacz kiedy powstaje siła elektromotoryczna (SEM) indukcji w obwodzie i jaki jest kierunek powstającej SEM?
b) . Kwadratowa ramka o boku 0,1 m ustawiona prostopadle do linii jednorodnego pola magnetycznego o
indukcji B= 0,03 T została usunięta z pola ruchem jednostajnym w czasie 0,3 s. Bezwzględna wartość siły
elektromotorycznej wyindukowanej w ramce wyniosła:
A. 0,009 V
B. 0,01 V
C. 0,09 V
D. 0,001 V
9. Proton poruszający się w próżni wpada w jednorodne pole magnetyczne prostopadle do linii pola. Jaka siłą działa na proton pole
magnetyczne i jakim ruchem będzie się on poruszał?
6. Dipol elektryczny. Opisz, jak zachowa się swobodny dipol umieszczony w:
a) jednorodnym polu elektrostatycznym, ustawiony ukośnie
b) niejednorodnym, ustawiony równolegle do pola.
7. Ruch ładunku w jednorodnym polu magnetycznym.
Jaka siła działa na ładunek w jednorodnym polu magnetycznym (opisz wzorem i objaśnij słownie)? Jakim ruchem, w związku z działającą na
niego siłą, będzie poruszać się proton, który wpadł w pole magnetyczne równolegle do linii pola.?
8. Zjawisko samoindukcji
Przez cewkę o współczynniku samoindukcji L = 2mH przepływa prąd, którego wykres w funkcji czasu przedstawiono
na rysunku. Oblicz średnie wartości indukowanej siły elektromotorycznej w czasie od 0 do 0.5 s oraz od 0.5s do 1.0s
i narysuj wykres zależności siły elektromotorycznej samoindukcji w funkcji czasu.
I[A]
5,0
2,5
0,5
1,0 t[s]
Katoda fotokomórki oświetlana jest wiązką światła laserowego o długości fali 330 nm. Na wykresie przedstawiono charakterystykę prądowonapięciową tej fotokomórki. Korzystając z wykresu oblicz
pracę wyjścia elektronów z katody fotokomórki.
Korzystając z odpowiednich wzorów z Termodynamiki wykaż, że prędkość elektronu swobodnego w temperaturze 300K
5
wynosi około 10 m/s.
5
Elektron swobodny w metalu ma prędkość = 10 m/s określoną z dokładnością 0.1%, masa = 9.1 x 10
nieoznaczoność jego położenia.
-31
kg. Oszacuj
Strumień elektronów o energii kinetycznej E=2 eV każdy, pada na prostokątną barierę potencjału o wysokości U= 5 eV i
szerokości l=1.0 nm. Jaki procent elektronów przejdzie przez barierę ?
Prawo Gaussa
a) Sformułuj i opisz wzorem z odpowiednimi oznaczeniami prawo Gaussa dla pola elektrycznego.
b) Korzystając z prawa Gaussa, znajdź pole elektryczne w odległości r od bardzo długiego, prostoliniowego drutu naładowanego ze stała
gęstością liniowa .
3. Obwody elektryczne
a) Opisz wzorami i objaśnij słownie prawa Kirhchoffa.
b) Obwód elektryczny składa się z akumulatora o sile elektromotorycznej E oraz opornika o oporności R. Po zamknięciu obwodu różnica
potencjałów na zaciskach akumulatora jest równa U. Oporność wewnętrzna tego akumulatora wynosi:
UR
ER
 U
E

A.
.
B.
.
C.  1   R .
D.   1 R .
E
U
E

U

4. Ruch ładunku w jednorodnym polu magnetycznym.
a) Jaka siła działa na ładunek w jednorodnym polu magnetycznym (opisz wzorem i objaśnij słownie)? Jakim ruchem może poruszać się ładunek
w tym polu?
b) W cyklotronie protony o masie 1.67 10-27kg i ładunku 1.6 10-19C są rozpędzane do prędkości v=3 106 m/s. Jeżeli promień okręgu, po którym
porusza się proton, wynosi 0,4 m to wartość indukcji jednorodnego pola magnetycznego w tym cyklotronie wynosi
A. 0,39 T.
B. 0,78 T.
C. 39 mT.
D. 78 mT.
7. Siatka dyfrakcyjna
a) Omów zasadę działania siatka dyfrakcyjnej. Wyprowadź (jeśli potrafisz) równanie siatki dyfrakcyjne
b) Siatka dyfrakcyjna ma 500 rys/mm. Na siatkę pada światło z lasera o długości fali 666 nm. Znajdź kąt pod jakim obserwujemy pierwsze
maksimum interferencyjne/
6. Efekt fotoelektryczny (zjawisko fotoelektryczne).
a) Opisz efekt fotoelektryczny i podaj jego wyjaśnienie podane przez A. Einsteina.
b) Katoda fotokomórki oświetlana jest wiązką promieniowania laserowego o długości fali 330 nm. Wiedząc, że napięcie hamowania wynosi
elektronów w fotokomórce wynosi 1V można znaleźć pracę wyjścia elektronów z katody fotokomórki. Wynosi ona
A. 2,3 eV .
B. 4,6 eV
C.
1,8 eV.
D . 3,6 eV.
8. Co to są pasma energetyczne w ciałach stałych? Opierając się na pojęciu pasm energetycznych omów podział ciał stałych na metale,
półprzewodniki i dielektryki.
3. Przewodnik wykonany z miedzi dołączono do źródła prądu. Przepływ prądu w tym przewodniku polega na uporządkowanym ruchu
A. elektronów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury rośnie. B. elektronów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury maleje.
C. jonów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury rośnie.
D. jonów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury maleje.
4. Ruch ładunku w jednorodnym polu magnetycznym.
Jaka siła działa na ładunek w jednorodnym polu magnetycznym (opisz wzorem i objaśnij słownie)? Jakim ruchem, w związku z działającą na
niego siłą, będzie poruszać się proton, który wpadł w pole magnetyczne równolegle do linii pola.?
6. Interferencja światła
Światło o długości fali = 0,4 μm przechodzi przez
dwie blisko siebie położone wąskie szczeliny
(odległość między nimi wynosi d = 0,1mm), tak jak
na rysunku. Wykaż, na podstawie zjawiska
interferencji, czy efektem nałożenia na siebie fal świetlnych w P jest ich wzmocnienie czy osłabie
7. Energia relatywistyczna
a) Co to jest energia relatywistyczna; jaki jest związek między masą i energią? Co to jest relatywistyczna energia kinetyczna. Kiedy możemy
stosować klasyczne wyrażenie na energię kinetyczną
b) Słońce (masa równa 2 1030 kg) emituje w ciągu sekundy energię równą 6,5 1021 kWh. Przyjmując, że promieniowanie Słońca jest stałe,
znaleźć względny ubytek jego masy po 5 miliardach la
8. Efekt fotoelektryczny (zjawisko fotoelektryczne).
a) Opisz efekt fotoelektryczny i podaj jego wyjaśnienie podane przez A. Einsteina
b) Katoda fotokomórki oświetlana jest wiązką promieniowania laserowego o długości fali 330 nm. Wiedząc, że napięcie hamowania wynosi
elektronów w fotokomórce wynosi 1V można znaleźć pracę wyjścia elektronów z katody fotokomórki. Wynosi ona
A. 2,3 eV .
B. 4,6 eV
C.
1,8 eV.
D . 3,6 eV.
6. Sonda oddalająca się od ziemi z prędkością 0,5 c (c – prędkość światła) wysyła impusy świetlne w kierunku Ziemi. Prędkość tych
impulsów mierzona przez obserwatora na Ziemi Wynosi
A 0,5 c.
B. 0,75 c.
C. 1 c.
D. 1,5 c.
7. Ciało doskonale czarne (CDC)
a) Podaj definicję CDC i narysuj wykres zależności spektralnej zdolność emisyjnej CDC od długości fali.
b) Podaj prawa promieniowania CDC (prawo Wiena i prawo Boltzmana) i powiąż je z narysowanym wykresem w punkcie a)
3. Ładunkowi dodatniemu q nadano prędkość v skierowaną równolegle do przewodnika z prądem, jak na
rysunku. Ładunek ten:
A. będzie się porusza¢ po linii śrubowej.
B. będzie się porusza¢ po prostej.
C. zostanie odepchnięty przez przewodnik.
D. zostanie przyciągnięty przez przewodnik.
4. Siła elektromotoryczna jest indukowana w przewodzącej pętli, gdy
A. powierzchnia pętli jest stała w czasie.
B. zmienia się w czasie powierzchnia pętli.
C. nie zmienia się czasie kierunek indukcji pola magnetycznego w stosunku do płaszczyzny pętli.
D. nie zmienia się czasie liczba linii pola magnetycznego, przechodzącego przez pętlę.
C.
6. W akceleratorze protony w przeciwbieżnych wiązkach poruszają się z prędkością 0.99c względem aparatury. Prędkość względna
protonów jest równa
A. c .
B. 1,98 c
C. 0,99 c.
D. 0,99995 c.
7. W fotokomórce zależność natężenia prądu fotoelektrycznego I od napięcia U, przy stałym natężeniu
promieniowania elektromagnetycznego padającego na fotokatodę przedstawia na wykresie krzywa
A. 2
B. 3.
C. 1.
D. 4.
9. Elektrony w kineskopie telewizyjnym są przyspieszane napięciem U=14 kV. Długość fali de Broglie′a dla
padającego na ekran elektronu, przy pominięciu efektów relatywistycznych, wynosi
A.  B  1.04  107 m .
B.  B  1.04  1010 m .
C.  B  9.04  1019 m .
D.  B  1.04  1011 m .
2. Tuż po włączeniu żarówki płynie przez nią przez pewien bardzo krótki czas prąd o większym natężeniu niż później. Główną przyczyną jest
A. wzrost ciśnienia gazu w żarówce.
B. wzrost oporności właściwej włókna w żarówce na skutek wzrostu temperatury.
C. wzrost długości włókna w żarówce na skutek rozszerzalności cieplnej.
D. siła elektromotoryczna indukcji pojawiająca się podczas wzrostu prądu.
5. Pasażerowie statku kosmicznego o masie spoczynkowej m0=200ton udają się w podróż kosmiczną z prędkością podświetlną o wartości
0.9c względem Ziemi.
a) Oblicz pracę, jaką powinny wykonać silniki rakiety kosmicznej, aby rozpędzić ją do tej prędkośc
b)
Dalej statek poruszał się przez 20 lat (czas zmierzono na statku kosmicznym) z prędkością 0,9 c. Oblicz, ile lat upłynęło w tym czasie na
Ziemi – czy tyle samo?
6. Przy pochłanianiu neutronu przez jądro izotopu magnezu
jądrowej można zapisać następująco:
A. elektron.
24
12
Mg  n 
1
0
B. neutron.
8. Okres połowicznego zaniku dla izotopu sodu
A. 1/5g.
B.
1/3g.
24
11
24
12
Mg wytwarza się radioaktywny izotop sodu
Na . Równanie tej reakcji
Na  X . Cząstka X to
C. proton.
24
11
24
11
D. cząstka alfa.
Na wynosi 15 godzin. Z jednego grama substancji po 45 godzinach pozostanie
C. 1/8g.
D.
1/2g.
9. Co to jest “energia wiązania jąder” oraz “energia wiązania jąder na jeden nukleon” oraz kiedy mamy do czynienia z reakcjami
rozszczepiania a kiedy syntezy jąder?
E
10. Na rysunku obok przedstawiono poziomy energetyczne n, oraz odpowiadające im energie En, cząstki znajdującej się
w jednowymiarowej nieskończenie głębokiej studni potencjału o szerokości l. Funkcja falowa cząstki ma postać fali
stojącej, której długość  zależy od numeru poziomu n zgodnie ze wzorem
A.   nl / 2 .
B.  
l
.
2n
C.   2nl .
11. W tabeli obok podano cztery hipotetyczne zestawy liczb kwantowych opisujących stan elektronu w
atomie, przy czym możliwe są jedynie zestawy
A. b) i d).
B. b) c) i d).
C. a) b) i d).
D. b) i c).
D.  
2l
.
n
E3
n 3
E2
n 2
E1
n
a)
b)
c)
d)
n1
0
1
2
3
3
l
2
1
2
0
l
ml
0
-1
3
0
12. Omów kwantowo-mechaniczny efekt tunelowy (przejście cząstki przez barierę potencjału); podaj przykłady jego występowania.
Za dodatkowe 3 pkt sensowna odpowiedź na pytanie „dlaczego efekt ten nie występuje w świecie makroskopowym”?
X