Fysiikan kysymykset - syksy 1990


YLIOPPILASTUTKINTO 19.9.1990 REAALIKOE

1. Auto vetää vaakasuoralla tiellä asuntovaunua. Eräällä hetkellä autoa kiihdyttävä kitkavoima on 3,8 kN ja autoon vaikuttava liikevastusvoima 0,3 kN, jolloin yhdistelmän kiihtyvyys on 1,1 m/s2. Auton massa on 1120 kg ja asuntovaunun massa 860 kg. Laske asuntovaunuun vaikuttava liikevastusvoima ja auton vetokoukkuun kohdistuva voima.

2. Kaivon vedenpinta on 4,6 m pumpun ulosvirtausaukon alapuolella. Pumppu nostaa 150 l vettä minuutissa ja antaa vedelle nopeuden 6,5 m/s. Laske pumpun moottorin kuluttama teho, kun pumpun hyötysuhde on 0,70.

3. a) Miten valon taajuus, aallonpituus ja nopeus muuttuvat, kun valo kulkee optisesti harvemmasta aineesta optisesti tiheämpään aineeseen?
b) Aaltorintamat tulevat kuvan osoittamalla tavalla kahden aineen rajapintaan. Pinnan taitesuhde on 0,70 ja kulma = 28°. Piirrä kuvio aaltorintamien etenemisestä aineessa 2.

4. a) Miksi nuorallakävelijän on edullista käyttää apunaan pitkää painavahkoa tankoa, jonka päät taipuvat alaspäin (ks kuvio)?
b) Selosta, mitä etua saavutetaan oheisen kuvion mukaisella telarattaan käytöllä.
c) Anna esimerkki kaksivartisen vivun periaatteen soveltamisesta jossakin laitteessa.

5. 1,2 kV jännitteellä kiihdytetty elektronisuihku osuu kohtisuorasti oskilloskoopin poikkeutuslevyjen väliseen homogeeniseen sähkökenttään. Levyjen välimatka on 8,0 mm ja pituus 34 mm. Kuinka suuri on levyjen välinen jännite, kun sähkökentän jälkeen elektronisuihkun suunta poikkeaa 12° alkuperäisestä?

6. Transistori vahvistimena

7. a) Valota esimerkein sähkömagneettisen säteilyn dualistista luonnetta.
b) Kun tyhjiöputkessa olevaan metallielektrodiin osuu UV-valoa, jonka aallonpituus on 280 nm, elektrodin pinnasta irtoavat elektronit saadaan pysäytettyä 0,80 V vastajännitteellä. Saako näkyvä valo aikaan valosähköisen ilmiön tässä metallissa?

8. Mitkä seuraavista väitteistä pitävät paikkansa ja mitkä eivät?
a) Kun pienet samanmassaiset huoneen lämpötilassa olevat kupari- ja lyijykappaleet upotetaan veteen, jonka lämpötila on 80 °C, kuparikappale vastaanottaa enemmän lämpöä kuin lyijykappale.
b) Samankokoiset kulta- ja kuparipallot on ripustettu kuvion osoittamalla tavalla, jolloin tanko on tasapainossa vaaka-asennossa. Kun systeemiä lasketaan niin paljon alaspäin, että molemmat pallot ovat kokonaan vedessä, tanko kallistuu kultapallon puolelle.
c) Äänitaajuusgeneraattoriin kytketystä kaiuttimesta tulevan äänen taajuus on 1000 Hz ja intensiteettitaso 0 dB, jolloin ääni juuri ja juuri kuuluu. Kun äänen taajuus pienennetään 100 Hz:iin ja samalla intensiteettitasoa lisätään 10 dB, ääni kuuluu voimakkaampana.

9. Pieni kappale, jonka massa on 35 g, pannaan liukumaan oheisen kuvion mukaista pintaa pitkin pisteestä A. Osa AB on sylinteripinta, jonka kaarevuussäde on 0,25 m, ja BC tasopinta, jonka pituus on 0,50 m. Kappaleen ja pinnan välinen kitkakerroin on 0,18 ja kappaleen nopeus pisteessä B on 2,0 m/s. Laske a) kappaleeseen vaikuttavan kitkavoiman suurin arvo ja b) kappaleen nopeus pisteessä C.

10. Käämin resistanssi on 4,0 ja induktanssi 0,80 H. Käämissä kulkeva virta muuttuu oheisen kaavion mukaisesti. Laske jännite UAB hetkellä 0,20 s ja hetkellä 0,44 s.

11.Ilmaa sisältävän putken toisessa päässä on kaiutin ja toisessa päässä mikrofoni 0,90 m päässä toisistaan. Kaiuttimeen syötetään vakiosuuruista vaihtojännitettä. Taajuutta kasvatettaessa mikrofonista mitatulla jännitteellä havaitaan maksimiarvo tietyillä taajuuksilla. Jännite on verrannollinen äänenpaineeseen. Oheisessa taulukossa on esitetty jännitemaksimeja vastaavat taajuudet ja maksimien järjestysluku.

 n         1     2     3     4     5     6     7
f/Hz     192   383   576   767   959  1148  1340

Esitä tulos nf-koordinaatistossa ja määritä saadun kuvaajan avulla äänen nopeus ilmassa.

+12. Lämpötilan mittaaminen

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. Selitä lyhyesti tämänhetkinen käsitys maailmankaikkeuden rakenteesta. Mainitse tutkimusmenetelmiä ja tärkeitä tuloksia, joihin kuva maailmankaikkeudesta perustuu.

14. Laske perustellen loppulämpötila, kun
a) 1,0 kg vettä, jonka lämpötila on 100 °C, sekoitetaan 2,0 kg:aan 55 °C:ista vettä.
b) 1,0 kg jäätä, jonka lämpötila on 0°C, sekoitetaan 2,0 kg:aan 55 °C:ista vettä.

15. Vertaile vesi-, kivihiili- ja ydinvoimaloiden ympäristövaikutuksia.

©Ylioppilastutkintolautakunta/ Internetix 1997-99