Powtórka 1 - grawitacja, atomowa, jądrowa

Transkrypt

1 owtórka 1 - grawitacja, atomowa, jądrowa 1. Zaznacz wszystkie opisy sytuacji, w których występuje stan nieważkości. A. asażer stoi w windzie, która rusza w dół z przyspieszeniem 9,81. B. Astronauta dokonuje przeglądu baterii słonecznych na zewnątrz stacji kosmicznej. C. Klucze puszczone swobodnie spadają na powierzchnię Ziemi. D. Astronauci startują w rakiecie kosmicznej z Ziemi. 2. Oblicz, ile razy energia jonizacji atomu wodoru z elektronem znajdującym się na trzecim poziomie energii dozwolonych jest większa od energii jonizacji atomu wodoru z elektronem znajdującym się na czwartym poziomie energii dozwolonych. 3. Jaś o masie 40 kg kręci się na karuzeli. Krąży po okręgu o promieniu 3 m z okresem równym 15 s. Oblicz wartość siły dośrodkowej działającej na Jasia. 4. W elektrowni jądrowej część wytworzonej energii jest odprowadzana do otoczenia. Oceń prawdziwość każdego zdania. Zaznacz, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub, jeśli jest fałszywe. A. Odprowadzanie energii do otoczenia wynika z nadmiaru energii produkowanej przez elektrownię. B. Energia odprowadzana do otoczenia może być użyta do ogrzewania mieszkań. 5. Masa jądra deuteru wynosi 2,01410 u. Masa neutronu wynosi 1,00867 u, masa protonu wynosi 1,00728 u. Oblicz deficyt masy dla izotopu deuteru. Wynik zapisz w jednostkach masy atomowej. 6. Do promieniowania jądrowego zalicza się m.in. promieniowanie alfa, beta i gamma. Niektóre rodzaje tego promieniowania silnie oddziałują z ośrodkiem, w którym się poruszają, i powodują jego jonizację. Wyjaśnij, dlaczego najsilniej oddziałuje z ośrodkiem promieniowanie alfa. 1

2 7. Dokończ zdanie. Wybierz stwierdzenie A albo B oraz jego uzasadnienie 1. albo 2. oton odpowiadający światłu o barwie czerwonej w porównaniu z fotonem odpowiadającym światłu o barwie fioletowej ma Stwierdzenie Uzasadnienie A. taką samą energię, ponieważ 1. odpowiada on fali o większej długości. B. mniejszą energię, 2. oba fotony poruszają się z taką samą prędkością. 8. Tor jest pierwiastkiem promieniotwórczym, którego najtrwalszy izotop rozpada się i emituje cząstkę a. W wyniku kilku przemian promieniotwórczych izotop toru przechodzi w izotop toru. Oceń prawdziwość każdego zdania. Zaznacz, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub, jeśli jest fałszywe. A. W trakcie przemian promieniotwórczych izotopu toru powstaje m.in. pierwiastek o liczbie atomowej 92. B. W trakcie przemiany toru w tor emitowane są dwie cząstki b oraz jedna cząstka a. 9. Narysuj układ Ziemia Księżyc. Zaznacz na rysunku kierunek, z którego dochodzi światło słoneczne, jeśli obserwator znajdujący się na Ziemi widzi Księżyc w I kwadrze. 10. Wybitny grecki myśliciel czasów starożytnych, Arystoteles, zajmował się problemami ruchu ciał. Twierdził, że ciała niebieskie poruszają się w sposób naturalny po okręgach, a ciała ziemskie poruszają się w taki sposób, aby uzyskać naturalne położenie. Ciała ciężkie spadają na ziemię, zaś ciała lekkie unoszą się ku górze. Twierdził również, że czas spadania ciała z pewnej wysokości jest odwrotnie proporcjonalny do jego ciężaru. Zaproponuj doświadczenie, za pomocą którego będzie można udowodnić błąd w stwierdzeniu, że czas spadania ciała z pewnej wysokości jest odwrotnie proporcjonalny do jego ciężaru. Zapisz wnioski z tego doświadczenia. 11. Radioaktywny izotop toru po kilku rozpadach promieniotwórczych zamienia się w stabilny izotop ołowiu. Oblicz, ile rozpadów a oraz ile rozpadów b następuje w trakcie tej przemiany. 12. rawo Hubble a mówi, że im większa jest odległość między galaktykami, tym większa jest wartość prędkości, z jaką te galaktyki oddalają się od siebie. Na podstawie prawa Hubble a oszacuj czas istnienia Wszechświata. Załóż, że Wszechświat rozszerzał się jednostajnie w czasie. Wartość stałej Hubble a wynosi około 70 odległość równa 3,26 roku świetlnego, czyli około 3, m.. arsek to 2

3 13. Na wykresie przedstawiono zależność energii wiązania jądra atomowego przypadającej na jeden nukleon od liczby nukleonów w jądrze. Rozważmy jądro atomowe o liczbie masowej większej od 60, ale mniejszej od 90. Dokończ zdanie. Wybierz stwierdzenie A albo B oraz jego uzasadnienie 1. albo 2. rzyłączenie neutronu do jądra siłami jądrowymi powoduje Stwierdzenie Uzasadnienie ze wzrostem liczby masowej rośnie A. wydzielenie energii, ponieważ 1. energia wiązania przypadająca na jeden nukleon. przy niemal niezmienionej energii B. pochłonięcie energii, 2. wiązania przypadającej na nukleon rośnie energia wiązania całego jądra. 14. Jowisz jest planetą o masie 1, kg, a jego okres obrotu wokół własnej osi wynosi około 10 godzin ziemskich. romień Jowisza wynosi około km. Wartość prędkości, z jaką wokół planety porusza się po orbicie kołowej jej satelita, można obliczyć ze wzoru:. rzeprowadź odpowiednie obliczenia i sprawdź, czy można umieścić satelitę stacjonarnego na orbicie wokół Jowisza. Zakładamy, że można pominąć wpływ księżyców Jowisza na ruch takiego satelity. 15. Odległość pomiędzy środkiem Ziemi i Księżycem wynosi około km. Masa Ziemi jest około 81 razy większa od masy Księżyca. Oszacuj, w jakiej odległości od środka Ziemi wypadkowa siła grawitacji działająca na ciało znajdujące się na linii łączącej Ziemię i Księżyc jest równa zeru. Nie uwzględniaj wpływu innych ciał niebieskich. 3

4 16. Zaznacz poprawne dokończenie zdania. Zależność siły dośrodkowej działającej na dziecko obracające się na karuzeli (w stałej odległości od osi obrotu) od częstotliwości obrotu przedstawia wykres A / B / C / D. A. B. C. D. 17. Atom wodoru znajdujący się w stanie podstawowym pochłonął foton o energii 12,75 ev. Zaznacz poprawne dokończenie zdania. Elektron w atomie wodoru został przeniesiony na poziom energetyczny określony przez A. n = 5 B. n = 4 C. n = 3 D. n = Marek podczas jazdy na rowerze obraca duże koło zębate połączone z pedałami z okresem równym 0,5 s. Duże koło zębate napędza poprzez łańcuch małe koło zębate, połączone z tylnym kołem roweru. W rowerze Marka duże koło zębate ma 46 zębów, a małe 18 zębów. Oblicz okres obrotu tylnego koła roweru. 19. oniżej przedstawiono schemat ilustrujący przemianę izotopu neptunu w izotop toru. Wpisz w odpowiednie luki nazwy emitowanych cząstek oraz symbol izotopu z liczbą masową i liczbą atomową. 20. odczas lekcji fizyki nauczyciel zademonstrował uczniom stan nieważkości. W tym celu przygotował pęk kluczy zawieszony na kółku. rzedstaw różnice w zachowaniu się kluczy, gdy wiszą na kółku, w porównaniu z sytuacją, gdy spadają swobodnie. Zapisz, w której sytuacji klucze znajdują się w stanie nieważkości. 4

5 21. Możemy skorzystać z zasad geometrii, by wyznaczyć rozmiary obserwowanego obiektu, jeśli znamy odległość od niego oraz kąt, pod jakim go obserwujemy. Gdy kąt g jest niewielki, związek między odległościami d oraz R jest następujący: Kąt g jest wyrażony w radianach. Galaktyka M31 jest obserwowana na niebie jako obiekt o rozmiarach kątowych około 3. Z obserwacji cefeid w tej galaktyce wiadomo, że odległość między Ziemią a M31 wynosi 2,52 miliona lat świetlnych. Na podstawie powyższych informacji wyznacz rozmiary liniowe galaktyki M31. Wynik podaj w latach świetlnych. 22. Z wykorzystaniem niewielkiej ilości pierwiastków promieniotwórczych można badać nieszczelności oraz określać ich położenie w rurociągach przesyłających gaz ziemny. Wyjaśnij, w jaki sposób wykonuje się tego typu badania. 23. Naszkicuj schemat obserwacji prowadzących do wyznaczenia odległości między Ziemią a Księżycem metodą paralaksy. Wskaż, które wielkości należy zmierzyć, aby wyznaczyć tę odległość. 24. Wskaźniki laserowe świecące światłem o barwie czerwonej emitują promieniowanie o długości fali 650 nm. Moc promieniowania emitowanego przez laser wynosi około 20 mw. Oblicz liczbę fotonów emitowanych przez laser w czasie jednej sekundy. 25. W prostym modelu jądra atomowego zakładamy, że jest ono kulą, której promień obliczamy ze wzoru gdzie: R 0 = 1, m, natomiast A to liczba masowa. Oszacuj gęstość jądra izotopu węgla. Zapisz poszczególne etapy rozwiązania (zacznij od definicji gęstości). 5

6 26. Czas połowicznego rozpadu pewnego izotopu promieniotwórczego wynosi 2 godziny. W chwili początkowej liczba jąder tego izotopu wynosiła a) Na poniższym wykresie naszkicuj zależność liczby jąder tego izotopu od czasu. Od chwili początkowej upłynęło 10 godzin. b) Na podstawie wykresu oszacuj liczbę jąder tego izotopu w próbce po 3 godzinach od chwili początkowej. 27. Ziemia oraz Mars krążą wokół Słońca. Z poniższego rysunku wynika, że Mars porusza się po swojej orbicie nieco wolniej niż Ziemia. Na powyższym rysunku naszkicuj schemat przemieszczania się Marsa po sferze niebieskiej dla obserwatora znajdującego się na Ziemi. 6

7 28. Gdy obserwator widzi promień R orbity Ziemi pod kątem jednej sekundy łuku (kąt g), odległość d od obserwatora wynosi jeden parsek (1 pc). Odległość Ziemia Słońce wynosi 150 mln km. Betelgeza jasna gwiazda w gwiazdozbiorze Oriona znajduje się w odległości około 200 pc od Ziemi. Oszacuj, jak dawno temu zostało wysłane z tej gwiazdy światło, które można zobaczyć na niebie dziś w nocy. 29. Masa jądra izotopu azotu 14 N wynosi 14,00307 u. Masa neutronu wynosi 1,00867 u, masa protonu wynosi 1,00728 u, jednostka masy atomowej jest równa 1, kg. Oblicz energię wiązania jądra izotopu azotu 14 N. 30. Na talerzu gramofonu wykonującego 45 obrotów na minutę usiadły dwa ptaki o takiej samej masie. ierwszy z nich (A) usiadł na krawędzi talerza, a drugi (B) w odległości równej talerza od jego osi obrotu. Średnica talerza gramofonu jest równa 30 cm. promienia Oblicz stosunek siły dośrodkowej działającej na ptaka (A) do siły dośrodkowej działającej na ptaka (B). 7