Fysiikan kysymykset - kevät 1988


YLIOPPILASTUTKINTO 23.3.1988 REAALIKOE

1. Oheisessa kuvassa on esitetty kiihdytyskilpailuissa käytettävän auton nopeuden riippuvuus ajasta.

a) Missä ajassa auto saavuttaa nopeuden 100 km/h?
b) Mikä on auton keskikiihtyvyys aikavälinä 0,4...1,6 s?
c) Kuinka pitkän matkan auto on kulkenut aikavälinä 0...8,5 s?

2. Vastaa perustellen seuraaviin kysymyksiin:
a) Miksi lumen sulaminen vaatii lämpöä?
b) Miksi palelet märissä vaatteissa?
c) Miksi vesi avoimessa astiassa kiehuu korkealla vuoristossa alemmassa lämpötilassa kuin merenpinnan tasolla?
d) Miksi jääkaapista otetun virvoitusjuomapullon ulkopintaan tiivistyy vettä? Tämä ilmiö voidaan havaita erityisesti kesällä.

3. Vedellä täytetyn putken suulla pidetään soivaa äänirautaa. Kun veden pinnan korkeutta muutetaan, äänen voimakkuuden kuullaan vaihtelevan. a) Selitä ilmiö. b) Putken suulla on äänirauta, jonka taajuus on 620 Hz. Veden pintaa laskettaessa kuullaan äänen voimakkuuden toisen kerran selvästi vahvistuvan, kun veden pinta on etäisyydellä 40,7 cm putken suusta. Mikä on äänen nopeus?

4. Neutronitähden massa on 2,8·1030 kg ja halkaisija 24 km. a) Kuinka suuri on gravitaation aiheuttama putoamiskiihtyvyys tähden pinnalla? b) Mikä on pyörimisliikkeen jaksonaika, kun ekvaattorilla olevaan kappaleeseen vaikuttava tukivoima on nolla (kappale on näennäisesti painottomassa tilassa)?

5. Kahden samanlaisen vaakasuoran metallilevyn välinen jännite on 580 V. Vaakasuora elektronisuihku osuu levyjen väliin oheisen kuvan mukaisesti. Elektronien nopeus on 26·106 m/s ja levyjen väli 18 mm. Kuinka pitkiä levyt voivat korkeintaan olla, ettei elektronisuihku osuisi kumpaankaan levyyn?

6. Käämi virtapiirissä

7. Uraaniydin 235U hajoaa -emissiolla. Mikä on syntyvän toriumytimen 231Th kineettinen energia emission tapahduttua? Atomien massat ovat 235,043925 u, 2321,036298 u ja 4,002603 u.

8. Rutherfordin sirontakoe ja sen merkitys

9. Kalorimetrissä oli vettä, jota lämmitettiin 10,0 min ajan lämmitysvastuksella. Vastuksen päiden väliseksi jännitteeksi säädettiin 6,52 V, jolloin vastuksessa kulki 1,41 A virta. Kun kalorimetrissä oli vettä 701 g, lämpötila nousi 1,74 °C. Mittaus toistettiin vesimäärällä 548 g, jolloin veden lämpötila nousi 2,19 °C. Määritä veden ominaislämpökapasiteetti.

10. Jyväskylän yliopiston syklotronilla kiihdytettiin protoneja jännitteellä, jonka taajuus oli 12 MHz. Kuinka suuri magneettivuon tiheys tällöin tarvittiin? Mikä oli protonien suurin liike-energia? Syklotronin D-elektrodien säde on 0,38 m.

11. Optiseen penkkii asetettiin peräkkäin esine, kupera linssi ja varjostin. Liikuttamalla linssiä esinenn ja varjostimen välissä löydettiin kaksi kohtaa, joissa linssi muodosti esineestä terävän kuvan varjostimelle. Miksi saadaan kaksi kuvaa ja millaiset ne ovat?
Mittauksissa saatiin seuraavat arvot:

         

         d/mm     1650     1750     1850

         a1/mm      978     1132     1266

         a2/mm      677      612      580

missä d on esineen etäisyys varjostimesta ja a1 ja a2 ovat linssin etäisyydet esineestä. Määritä linssin polttoväli.

+12. Aineen sähkönjohtavuus

Tehtävät 13, 14 ja 15 ovat fysiikan yleisen oppimäärän alueelta. Näihin tehtäviin eivät saa vastata oppilaat, jotka ovat opiskelleet fysiikan laajaa oppimäärää enemmän kuin kolme kurssia.

13. Piirrä ja nimeä seuraaviin kappaleisiin vaikuttavat voimat:
a) vaakasuoralla pöydällä levossa oleva pallo
b) veden pinnalla kelluva jäälautta
c) kahden köyden varassa kelluva jäälautta
d) maata kiertävä satelliitti

14. Jäätelöannoksessa on 200 g jäätelöä, jolloin siitä saadaan noin 600 kJ energiaa. Jääkö jäätelön syönnistä energiaa yli sen, mitä tarvitaan jäätelön sulattamiseen elimistössä ja sulan jäätelön lämpötilan nostamiseen 37 asteella? Jäätelön sulamislämpö on noin 300 kJ/kg ja ominaislämpökapasiteetti noin 4 kJ/kgK.

15. Radioaktiivisen säteilyn haittavaikutukset ja säteilyltä suojautuminen

©Ylioppilastutkintolautakunta/ Internetix 1997-99