Fysiikan kysymykset - syksy 1989


YLIOPPILASTUTKINTO 18.9.1989 REAALIKOE

1. Oheinen kuvio esittää suoraviivaisesti liikkuvan kappaleen nopeuden kuvaajaa. a) Määritä ja piirrä kappaleen paikka ajan funktiona. b) Mihin tavalliseen liikkeeseen kuvaaja voi liittyä?

2. Vesivoimalan turbiini on sijoitettu 11 m padon veden pinnan alapuolelle. Sen läpi virtaa vettä 320 m3 minuutissa. Turbiinista poistuvan veden keskimääräinen nopeus on 2,5 m/s. Laske turbiinin teho, jos sen hyötysuhde on 0,90. Veden virtausnopeutta altaan pinnalla ja virtaushäviöitä putkistossa ei oteta huomioon.

3. Optinen kuvaus pallopeileissä

4. Sylinteri pääsee kiertymään lähes kitkattomasti vaakasuoran kiinteän akselin ympäri. Kappale on nostettu sylinterin ympäri kierretyn vaijerin varassa 1,7 m korkeudelle lattiasta (kuvio). Systeemi lähtee levosta liikkeelle. Kuinka suurella nopeudella kappale törmää lattiaan? Sylinterin massa on 75 kg ja kappaleen massa 120 kg. Sylinterin hitausmomentti JA = mR2.



5. Neljää pienoisakkua ladataan oheisen kytkennän mukaisesti. Akkujen lähdejännitteet ovat 1,2 V ja sisäiset resistanssit 0,25 ja lataavan sähkölähteen vastaavasti 3,0 V ja 1,0 . Kuinka suuri pitää olla säätövastuksen resistanssin, jotta sen läpi kulkeva virta olisi 100 mA?

6. Määrittele seuraavat käsitteet ja selosta niiden käytännön merkitystä:
a) vaihtovirran ja vaihtojännitteen teholliset arvot,
b) tehokerroin.


7. a) Laserin valon tärkeimmät ominaisuudet
b) Oheisessa kuviossa on esitetty He-Ne-laserin yksinkertaistettu energiatasokaavio. Aaltonuolilla a, b ja c on merkitty mahdolliset lasersiirtymät (stimuloitu emissio). Laske siirtymiä vastaavat aallonpituudet. Minkäväristä on näissä siirtymissä syntyvä valo?



8. Tasapaksu lankku työnnetään kuvion mukaisesti kahden vaakasuoran tuen väliin. Tukien välimatka lankun suunnassa on 1,6 m, niiden ja lankun välinen kitkakerroin 0,42 ja lankun ja vaakatason välinen kulma 35°. Kuinka pitkä lankun täytyy vähintään olla, jotta se pysyisi tukien välissä liukumatta?

9. Kiertokäämimittari

10. Eräissä fissioreaktoreissa nopeat neutronit hidastetaan grafiitin avulla. Tällöin neutroni menettää eniten liike-energiaansa täysin kimmoisessa suorassa törmäyksessä hiiliytimen kanssa. a) Kuinka monta törmäystä vähintään tarvitaan, jotta neutroni, jonka energia on 1,5 MeV, hidastuisi termiseksi, ts. jotta sen energia pienenisi alle 0,025 eV? Hiiliatomien oletetaan olevan levossa ennen törmäystä.

11. Veden höyrystymislämpö mitattiin oheisen kuvion mukaisella laitteistolla. Siinä vettä höyrystetään uppokuumentimen R avulla, muodostunut höyry tiivistetään vedeksi jäähdyttimessä ja punnitaan. Kokeessa käytettiin neljää eri kuumennustehoa, ja kussakin tapauksessa mitattiin 6,0 minuutin aikana höyrystyneen vesimäärän massa. Tulokset ovat oheisessa taulukossa.

 U/V      I/A     m/g

160     1,52     25,6
180     1,70     36,2
200     1,87     46,2
220     2,06     58,9

Määritä graafista esitystä hyväksi käyttäen veden ominaishöyrystymislämpö. Opastus: Lämmitystehoa kuluu veden höyrystymisen lisäksi laitteiston lämpöhäviöihin, jotka pysyvät vakioina koko mittauksen ajan.

+12. Atomimallien kehittyminen. Tarkastelu erityisesti kehitykseen vaikuttaneita kokeita ja tutkimustuloksia.

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. Hydrostaattinen paine

14. Keittolevyn teho mitattiin yksinkertaisella kilowattituntimittarilla. Mittarissa näkyvän levykiekon todettiin pyörivän tasan 56 kierrosta kahdessa minuutissa. a) Laske levyn teho, kun mittarissa 1200 kierrosta vastaa 1kWh energiaa. b) Mikä on levyn lämmitysvastuksessa kulkeva virta, kun verkkojännite on 220 V?

15. Energian tuotanto perustuu suurelta osin aineen (esim. öljy, kivihiili) kemiallisen energian tai ydinenergian hyödyntämiseen. Selosta muita mahdollisia energian tuottamistapoja.

©Ylioppilastutkintolautakunta/ Internetix 1997-99