i
i
“1232-Peternel-0” — 2010/9/2 — 10:41 — page 1 — #1 i
i
i
i
i
i
List za mlade matematike, fizike, astronome in računalnikarje
ISSN 0351-6652
Letnik 22 (1994/1995)
Številka 5
Strani 300–307
Rajko Peternel:
TEST IZ FIZIKE
Ključne besede: novice, fizika, sprejemni izpiti, japonske univerze.
Elektronska verzija: http://www.presek.si/22/1232-Peternel.pdf
c© 1995 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije
c© 2010 DMFA – založništvo
Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali
posameznih delov brez poprejšnjega dovoljenja založnika ni dovo-
ljeno.
l~alil[E
TEST IZ FIZIKE
Pri pregledovanju novembrske številke letnika 92 revije The Physics Teacher
sem opazil test iz fizike Centra za sprejemne izpite japonske univerze . Test so
kot del sprejemnega izpita na univerzo reševali japonski in kitajski (Tajvan)
dijaki v januarju leta 1990 . Sprejemnega izpita se je udeležilo več kot 130000
kandidatov , za reševanje testa so imeli 60 minut časa. Od možnih 100 točk
so kandidati dosegli povprečno 74 točk.
Kot učitelju fizike so mi bile naloge zanimive, vsebina nalog pa primerna
tudi za naše dijake srednjih šol. Zato sem besedilo testa prevedel in ga opremil
s skicami . Test so reševali dijaki zaključnega letnika naravoslovne usmeritve
na Jesenicah v marcu leta 1993. Reševalo ga je 60 dijakov, od možnih 100
točk so dosegli povprečno 67 točk, čas reševanja pa je bil 60 minut.
Rezultat testa je dober. Naši dijaki niso posebej utrjevali učne snovi
nižjih letnikov, reševali pa so ga dijaki z različnimi študijskimi namerami .
Bralci PRESEKA, preizkusite se še vi!
Rajko Peternel
TEST:
1. naloga. Na vrhu klanca z naklon-
skim kotom cx = 45° je pripeta lahka
vijačna vzmet s koeficientom vzmeti
k. Na vijačno vzmet pripnemo maj-
hen kvader z maso m (ski ca 1) . Skica 1.
Na zastavljena vprašanja od 1 do 6 (28 točk) določi pravilnega od
predloženih odgovorov, pripadajočo številko odgovora vpiši v oglati oklepaj!
A. Ko kvader spustimo, začne drseti, vzmet se razteza . Z s označimo raztezek
vzmeti , k, je koeficient lepenja, kr koeficient trenja , 9 pa težni pospešek.
1. vprašanje: Kolika je rezultanta sil F, ki delujejo na kvader pri raztezku
vzmeti s? Smer rezultante je po klancu navzdol.
(1) mg + ks - ktmg
v2 v2
(3) -mg + ks - -ktmg
2 2
(4) V2mg + ks - ...fiktmg
(2) mg - ks - ktmg
v2 v2
(4) -mg - ks - -ktmg
2 2
(6) ...fimg - ks - ...fiktmg
Odgovor 1: F = [ ]
I 301
(2) ../2mgs
(5) - Vimgs
Koliko dela Ag prejme kvader od sile teže pri premiku s od
vi
(3) Tmgs
vi
(6) - Tmgs
(1) mgs
(4) - mgs
2. vprašanje:
začetne lege?
Odgovor 2: A g =[ ]
3. vprašanje: Koliko dela At prejme kvader zaradi sile trenja med kvadrom
in klancem?
(1) - ktmgs (2) - ../2ktmgs
vi(3) - -ktmgs
2
(4) O
Odgovor 3: At =[
4. vprašanje: Izrazi kinetično energijo W k kvadra pri premiku s z delom sile
teže A g , delom sile trenja At in delom sile napenjanja vzmeti Ak = -iks2 .
(1) A9 (2) At (3) Ak (4) A9 +At
(5) A9 + Ak (6) At + Ak (7) A9 + At + Ak
Odgovor 4: Wk =[
a = [ ]
(3) 1 - k t
vi
1
(6) -
vi
(9 ) 1 + k t
vi
Odgovor 5:
(2) Vi(1 - kr)
(5) vi
(8) ../2(1 + kr)
(1)1- k t
(4) 1
(7) 1 + k t
5. vprašanje: Kvader drsi po klancu navzdol, v določeni legi se kvader
ustavi. Kolik je koeficient a , če je največji premik kvadra podan z enačbo:
Smax = a!!f!l-?
b=[
c = [
(3) 1 - ki
(6) 1 + ki
vi
Odgovor 6:
Odgovor 7:
(2) ..':.!..-
vi
(5) 1 + k f
(1) k f
(4) 1-kf
v2
B. Kvader položimo na klanec pri tako napeti vzmeti, da se zaradi lepenja ne
premakne. Podaljšek vzmeti naj bo v tem primeru 5/ .
6. vprašanje: Območje mirovanja kvadra je podano z izrazom b!!f!l- ::; s/ ::;
::; c!!Jfl- . Med predlaganimi možnostmi izberi pravilne vrednosti koeficientov
bin c!
302
2. naloga. Upoštevajmo valovne lastnosti zvoka!
Na zastavljena vprašanja od 1 do 5 (25 točk) določi pravilnega od predloženih
odgovorov!
A. Zvok, ki ga slišimo, se širi od izvira zaradi nihanja molekul zraka .
1. vprašanje: Izberi napačenega od predloženih opisov , ki podajajo pOjave
pri širjenju zvočnega valovanja po zraku!
(1) Zvočno valovanje je longitudinalno, pri širjenju se spreminja gostota
zraka ; govorimo o zgoščinah in razredčinah.
(2) Pri zvočnern valovanju opazimo pojave : odboj , lom, uklon.
(3) Hitrost zvoka se poveča , ko je temperatura zraka višja.
(4) Kadar se izvir zvoka giblje, se hitrost zvoka spremeni .
(5) Kadar se izvir zvoka giblje, je frekvenca , ki jo sliši poslušalec drugačna
od frekvence izvira .
Odgovor 8: [
B. Skica 2 je shemati čni diagram poskusa s Kundtovo cevjo. Kovinska palica
dolžine L je vpeta na sredin i. Na koncu palice je zamašek, ki zapira en
konec steklene cevi, v kateri je enakomerno posut cvetni prah . Tudi drugi
konec steklene cevi je zaprt z zamaškom. Ko prosti konec kovinske palice
podrgnemo s krpo , da zazveni, v palici nastane stoječe valovanje z vozlom na
sredi in hrbtoma na konceh palice. Nastali zvok se prenese na zra čni stolpec
v stek leni cevi.
S premikanjem zamaška spreminjamo dolžino zračnega stolpca toliko časa ,
da je stoječe valovanje zvoka v stekleni cevi v resonanci z osnovno frekvenco
stoječega valovanja kovinske palice. Delci cvetnega prahu v stekleni cevi
nihajo , le v določenih točkah - vozlih stoječega valovanja - mirujejo (skica 2) .
Lege vozlov so izmerjene, vrednosti so podane v tabeli 1:
Tabela 1.
I
303
2. vprašanje: Za računanje valovne dol žine A zvočnega valovanja v zraku
uporabimo v ena čbi
podatke iz tabele 1. Kolika je vrednost k?
1
(1) -
3
1
(2) -
4
1
(3) -
6
1
(4) -
8
1
(5) -
12
1
(6) 16
Odgovor 9 : k =[ ]
3. vprašanje: lzračunaj frekvenco zvočnega valovanja v zračnem stolpcu!
Uporabi podatke iz tabele 1, hitrost zvoka v zraku je 340 mis.
(1) 120Hz (2) 170Hz (3) 340 Hz
(4) 1200Hz (5) 1700Hz (6) 3400Hz
Odgovor 10 : LI =[ ]
4. vprašanje: Določi hitrost longitudinalnih valov Ck v kovinski palici , če je
L dolžina palice, Avalovna dol žina , določena s stoječim valovanjem zračnega
stolpca, in c hitrost zvoka v zraku! V kovinski pa lici je osnovno stoječe
valovanje.
(3) 3Lc/A
(7) 3AC/ L
(2) 2Lc/A
(6) 2AC/ L
(1 ) LC/A
(5) AC/ L
(4) 4Lc/A
(8) 4AC/ L
Odgovor 11 : ck =[ ]
5. vprašanje: Poskus ponovimo s krajšo kovinsko palico. Upo števa], da
je hitrost valovanja v palici enaka kot prej . Izmed šestih trditev izberi dve
pravilni , njuni številki vpiši v ogla ta oklepaja! Vrstni red številk voglatih
oklepajih je poljuben .
(1) Osnovna frekvenca palice se poveča .
(2) Osnovna frekvenca palice se ne spremeni.
(3) Osnovna frekvenca palice se zmanjša.
(4) Razdalja med mesti , kjer cvetni prah miruje, se poveča.
(5) Razdalja med mesti , kjer cvetni prah miruje, je enaka.
(6) Razdalja med mesti , kjer cvetni prah miruje, se zmanjša.
Odgovora 12 - 13 : [ ] - [ ]
3. naloga . Dolgo tuljavo dolžine I z N ovoji priključimo na enosmerno
napetost (skica 3) . Upornost žice tuljave naj bo R , napetost med prik-
ljučkoma tuljave pa U.
304
Skica 3.
Na zastavljena vprašanja od 1 do 4 (2 7 točk) določi pravilnega od predloženih
odgovorov!
l. vprašanje: Kak šno moč P t roši žica?
2. vprašanje: Ugotovi smer magnetnega
m agnetnega polja v notranjosti t ulj ave!
R
(4) -
U
(1) ~
R
(2) U
2
R
U
(3) -
R2
R R2
(5) U2 (6) li
Odgovor 14 : P =[ ]
polja in določi enačb o za gos toto
št. odg. -> sm er B velikost B sm er B +-- št. odg.
(1) na desn o l' aN U na levo (4)IR
(2) na desno (NY U na levo (5)T /LaR
(3) na desno N 2 /La'1 na levo (6)
Odgovor 15 : [ ]
B . Magnetno polje dolge t uljave je prikazano na ski ci 4 . Okroglo zanko
vodn ika , ki je pravokotna na os tuljave , premikamo v smeri osi x . Na konca
za nke C in O priključimo galvanometer. C priklju ček je spredaj , O zadaj
(s kica 4).
Skica 4.
I 305
3. vprašanje: Okrogla zanka vodnika se giblje z enakomerno hitrostjo od
desne proti levi strani tuljave. Kako se spreminja električni tok v zanki, ko se
zanka giblje? Izberi graf, ki prikazuje spremembo toka med gibanjem zanke !
Upoštevaj , da je pozitivna smer toka od ekO. Koordinata x določa lego
zanke , sredina tuljave je pri x = O.
® ( el. to le) ( el . tole)
I O I I o I I (x)
2' (x) 2'
(x)
22 2
(9 ( el. to le) @ ( el . tole ] ® ( el . to le]
I I
2' 2
(x )
CV (el. to le] @ ( el . tole I
I I
2 2'
(x )
Odgovor 16: graf [ ]
4 . vprašanje : Naj bo polmer zanke 10 mm. Zanka je v notranjosti tuljave
pri x = O (ski ca 4). Magnetna poljska gostota B naraste veni sekundi za
0,02 T zaradi spremembe električnega toka skozi tuljavo. Izračunana vrednost
inducira ne napetosti je zapisana v obliki Uj = a . lOb V. Ugotovi vrednosti
števil a in b. Lastno indukcijo tuljave zanemari!
Predlogi za število a:
(1) 1,3 (2) 2 , o (3) 3, 1 ( 4 ) 6, 3 (5 ) 7 ,9 (6) 9, 4
Predlogi za število b :
Odgovor 17: a =[
(1) -1 (2) - 2 (3) - 3 (4) - 4 (5) -5 (6) -6 (7) -7 (8)-8
Odgovor 18 : b =[
306
4. naloga. (Vprašanja od 1 do 3, 20 točk)
Preberi spodnji tekst!
Plin vsebuje veliko število molekul, ki se neurejeno gibljejo v vseh smereh
prostora . Mislimo si, da so molekule plina majhne kroglice z maso m in
zaprte v posodi s prostornino V. Sila, s katero deluje molekula na steno
posode, je enaka produktu Odgovor 19: [ l, s katerim deluje stena na
molekulo pri vsakem prožnem trku, in števila trkov molekule v časovni enoti.
Tlak plina p (sila, s katero delujejo molekule plina na ploskovno enoto) lahko
izrazimo z enačbo: p = NfJ2, kjer je v 2 srednja vrednost kvadratov hitrosti
vseh molekul. Za idealni plin je enačba stanja pV = Odgovor 20 : [ l,
kjer je R splošna plinska konstanta . Tako ugotovimo, da je v2 sorazmerna z
absolutno temperaturo T .
1. vprašanje: Izberi pravilna izraza med spodaj predloženimi, ki dopolnjujeta
gornji tekst in njuni številki vpiši v oglata oklepaja !
I
(1) hitrost (2) sunek sile
R
(5) n-
t
(3) kinetična energija (4) potencialna energija
T
(6) nR (7) nRT
2. vprašanje: Pri enačbi v2 = aT določi sorazmernostni koeficient al NA
je Avogadrovo število . Izberi pravilni izraz med predloženimi in pripadajočo
številko izraza vpiši v oglati oklepaj!
(1) 6mNAR
(4)~
mNA
(2) 3mNA R
(S)~
mNA
(3) 2mNA R
(6)~
mNA
Odgovor 21: a = [ l
3. vprašanje: Privzemimo, da je zrak idealen plin iz molekul, katerih pov-
prečna relativna molekulska masa je 30, splošna;linska konstanta R je
8300 J/K. Z računom oceni povprečno hitrost v2 molekul zraka pri
temperaturi 300 K. Produkt Avogadrovega števila NA in mase molekule m je
enak molekulski masi z enoto kilogram . Izberi pravilni izraz med predloženimi!
(1) 6000 mis (2) 2000 mis (3) 1000 mis (4) 700m/s
(5) 500 mis (6) 300 mis (7) 100 mis
Odgovor 22: J v2 = [