TÉMATA K MATURITNÍ ZKOUŠCE Z FYZIKY:

školní rok : 2007 / 2008

třída : 4.A

zkoušející : Mgr. Zbyněk Bábíček

1. Kinematika hmotného bodu

2. Dynamika hmotného bodu

3. Mechanická práce a energie

4. Gravitační pole

5. Mechanika tuhého tělesa

6. Mechanika kapalin a plynů

7. Základní poznatky molekulové

fyziky a termodynamiky

8. Struktura a vlastnosti plynů

9. Struktura a vlastnosti pevných

látek a kapalin

10. Změny skupenství látek

11. Mechanické kmitání

12. Mechanické vlnění

13. Elektrické pole, elektrostatika

14. Elektrický proud v kovech

15. Elektrický proud v polovodičích

16. Elektrický proud v elektrolytech,

plynech a vakuu

17. Stacionární magnetické pole

18. Nestacionární magnetické pole

19. Střídavý proud

20. Elektromagnetické kmitání

a vlnění

21. Vlnová optika

22. Geometrická optika

23. Elektromagnetické záření a jeho

energie

24. Základní poznatky kvantové fyziky

25. Jaderná fyzika

Projednáno v předmětové sekci dne …………………

vedoucí sekce Mgr. Bábíček

ředitel školy PaedDr. Kurz

1. KINEMATIKA HMOTNÉHO BODU

čím se zabývá kinematika, pojem hmotný bod

relativnost klidu a pohybu, vztažná soustava,

polohový vektor

trajektorie, dělení pohybů podle tvaru trajektorie

dráha, průměrná a okamžitá rychlost, skládání

rychlostí

rozdělení pohybů podle rychlosti

průměrné a okamžité zrychlení, tečné a normálové

zrychlení

základní charakteristiky pohybů (vztahy, grafické

závislosti veličin)

rovnoměrný přímočarý pohyb

rovnoměrně zrychlený (zpomalený) pohyb, volný

pád

rovnoměrný pohyb po kružnici

Úlohy:

1) Automobil projel tři čtvrtiny celkové dráhy rychlostí

90 km.h-1

a zbývající část dráhy rychlostí 50 km.h-1

.

Vypočítejte jeho průměrnou rychlost.

2) Vůz Formule 1 brzdí při nájezdu do zatáčky

z rychlosti 342 km.h-1

na hodnotu 90 km.h-1

na dráze

150 m. Určete jeho „opačné“ zrychlení, pohyb vozu

je rovnoměrně zpomalený.

3) Určete dostředivé zrychlení bodů na povrchu Země:

a) na rovníku

b) na 60 0 severní zeměpisné šířky

c) na zemských pólech

2. DYNAMIKA HMOTNÉHO BODU

čím se zabývá dynamika, vzájemné působení těles,

síla a její účinky

Newtonovy pohybové zákony

zákon setrvačnosti, inerciální a neinerciální

vztažná soustava

zákon síly, hybnost hmotného bodu

zákon akce a reakce

zákon zachování hybnosti, praktické užití

smykové tření, třecí síla, síly působící na nakloněné

rovině

dostředivá síla při pohybu po kružnici

setrvačné síly v neinerciálních vztažných soustavách

Úlohy:

1) Po nakloněné rovině, která svírá s vodorovnou

rovinou úhel 300, klouže těleso o hmotnosti 700 g.

Součinitel smykového tření mezi tělesem a

nakloněnou rovinou má hodnotu 0,25. Vypočítejte

zrychlení tělesa.

2) Dělostřelecký náboj o hmotnosti 10 kg letící ve

vodorovném směru rychlostí 500 m.s-1

narazil na

vagón s pískem o hmotnosti 10 tun a uvízl v něm.

Určete rychlost vagónu po nárazu, jestliže se předtím

pohyboval rychlostí 12 m.s-1

ve stejném (opačném)

směru jako střela. Tření zanedbejte.

3) Řetízkový kolotoč se otáčí úhlovou rychlostí 1,2 s-1

,

sedačka kolotoče opisuje kružnici o poloměru 4 m.

Jaký úhel svírá závěs kolotoče s vodorovným

směrem? Řešte v inerciální vztažné soustavě spojené

se Zemí i v neinerciální vztažné soustavě spojené

s kolotočem.

3. MECHANICKÁ PRÁCE A ENERGIE

mechanická práce, příklady konání práce

výkon, příkon a účinnost

kinetická energie, souvislost mezi Ek a prací

potenciální energie tíhová, souvislost mezi Ep a prací

další formy potenciální energie

potenciální energie tlaková (proudění kapaliny –

Bernoulliho rovnice)

potenciální energie pružnosti (kmitavý pohyb)

mechanická energie, zákon zachování mech. energie

obecný zákon zachování energie

Úlohy:

1) Jakou práci vykonáme, posuneme-li rovnoměrným

pohybem těleso o hmotnosti 20 kg do vzdálenosti 5 m

vzhůru po nakloněné rovině dlouhé 8 m a vysoké 4

m? Součinitel smykového tření mezi tělesem a

nakloněnou rovinou je 0,2.

2) Nákladní automobil o hmotnosti 3 tuny jel po

vodorovné silnici stálou rychlostí 20 m.s-1

při výkonu

motoru 25 kW. Na jakou hodnotu se musí zvýšit

výkon motoru, aby automobil jel stejnou rychlostí do

kopce se stoupáním 5 %?

3) Kulička o hmotnosti 150 g je zavěšena na tenkém

vlákně dlouhém 2 m. Závěs kuličky vychýlíme o 450

od svislého směru. Jakou rychlostí projde kulička

nejnižším bodem své trajektorie? Tření a odpor

prostředí neuvažujte.

4. GRAVITAČNÍ POLE

gravitace, gravitační pole

Newtonův gravitační zákon, gravitační síla

gravitační pole Země (gravitační zrychlení, centrální

gravitační pole)

tíhová síla, tíhové zrychlení, homogenní tíhové pole

pohyby těles v homogenním tíhovém poli Země

volný pád

vrhy těles – vrh svislý vzhůru, vrh vodorovný a

vrh šikmý vzhůru

pohyby těles v centrálním gravitačním poli Země

kruhová rychlost, úniková rychlost, kosmické

rychlosti

Keplerovy zákony

Úlohy:

1) Určete velikost gravitačního a tíhového zrychlení na

rovníku Jupitera. Planetu považujte za homogenní

kouli. Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách.

2) Vypočítejte oběžnou dobu umělé družice, která obíhá

kolem Země po kruhové trajektorii ve výšce 600 km

nad povrchem Země. Potřebné údaje vyhledejte

v tabulkách.

3) Halleyova kometa má oběžnou dobu 76 let. Pohybuje

se po eliptické trajektorii, a v perihe-liu se dostává do

vzdálenosti 0,6 AU od Slunce. Určete vzdálenost této

komety v aféliu.

5. MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA

tuhé těleso, posuvný a otáčivý pohyb tuhého tělesa

moment síly vzhledem k ose otáčení, moment. věta

skládání sil působících na tuhé těleso

různoběžné síly (pouze graficky)

rovnoběžné síly stejného a opačného směru

(graficky i početně)

dvojice sil, moment dvojice sil

rozklad síly na složky daných směrů

těžiště tuhého tělesa

rovnovážné polohy tuhého tělesa, stabilita těles

moment setrvačnosti tělesa vzhledem k ose otáčení,

kinetická energie tuhého tělesa

Úlohy:

1) Homogenní tyč o délce 80 cm a hmotnosti 6 kg je na

obou koncích zavěšena na vláknech dlouhých 50 cm

(viz obr.). Určete síly, kterými vlákna působí na tyč.

2) Určete polohu těžiště tyče dlouhé 1 m, jejíž jedna

polovina je z mědi a druhá z hliníku. Potřebné údaje

vyhledejte v tabulkách.

3) Jakou rychlost získá homogenní koule, která se kutálí

po nakloněné rovině z výšky 70 cm? Potřebné údaje

vyhledejte v tabulkách, třecí a odporové síly

zanedbejte.

6. MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ

základní vlastnosti kapalin a plynů

tlak v tekutinách

tlak vyvolaný vnější silou, Pascalův zákon, užití

– hydraulika

tlak vyvolaný tíhou tekutiny – hydrostatický tlak,

atmosférický tlak

vztlaková síla, Archimédův zákon

chování těleso ponořeného v kapalině

proudění ideální kapaliny

objemový průtok, rovnice spojitosti toku

Bernoulliho rovnice a jevy z ní vyplývající

Úlohy:

1) Plechová nádoba tvaru kvádru o hmotnosti 2 kg plave

na vodní hladině tak, že její spodní stěna o rozměrech

a = 50 cm, b = 20 cm je rovnoběžná s vodní hladinou.

V jaké hloubce pod hladinou je spodní stěna nádoby?

Jak se zvětší ponor nádoby, položíme-li na její dno

železný předmět o objemu 1 dm3? Potřebné údaje

vyhledejte v tabulkách.

2) Zjistěte, zda bude na vodní hladině plavat dutá

železná koule o poloměru 10 cm, je-li tloušťka stěn

koule 5 mm.

3) Plocha průřezu vodorovného potrubí se zužuje z 30

cm2 na 10 cm

2. Protéká-li potrubím voda, ukazují

manometrické trubice umístěné v obou částech

potrubí rozdíl hladin 40 cm. Určete rychlost proudění

v užší i širší části potrubí.

7. ZÁKLADNÍ POZNATKY MOLEKULOVÉ

FYZIKY

A TERMODYNAMIKY

kinetická teorie látek, molární veličiny

vzájemné působení částic (grafické znázornění –

přitažlivé a odpudivé síly)

rovnovážný stav soustavy, stavové veličiny

teplota a její měření

Celsiova teplotní stupnice, základní body

termodynamická teplotní stupnice, měření

plynovým teploměrem

převodní vztahy mezi oběma stupnicemi

vnitřní energie soustavy a její změny konáním práce a

tepelnou výměnou

měrná tepelná kapacita, kalorimetrická rovnice

první termodynamický zákon (znaménková dohoda)

způsoby přenosu vnitřní energie (vedením,

prouděním, zářením)

Úlohy:

1) Určete přibližně průměr molekuly kyseliny olejové.

Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách, předpokládejte

kulový tvar molekuly.

2) Z nejvyššího bodu nakloněné roviny z výšky 3 m

klouže ocelový kvádr. Jak se změní teplota kvádru,

jestliže polovina vzniklého přírůstku vnitřní energie

se spotřebuje na jeho zahřátí? Rychlost kvádru na

konci nakloněné roviny je 2 m. Potřebné údaje

vyhledejte v tabulkách.

3) Do kalorimetru o hmotnosti 116 g obsahujícího 0,3 l

vody o teplotě 18 0C nalijeme vodu o objemu 0,2 l a

teplotě 60 0C. Výsledná teplota soustavy po dosažení

rovnovážného stavu je 34 0C. Z jakého kovu je

kalorimetr? Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách.

8. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

vlastnosti molekul plynu, ideální plyn

rozdělení molekul plynu podle rychlosti (grafické

znázornění – histogram)

střední kvadratická rychlost molekul, závislost na

termodynamické teplotě

stavová rovnice ideálního plynu (různé tvary rovnice,

popis veličin)

děje v ideálním plynu: izotermický, izochorický,

izobarický a adiabatický

charakteristika děje, tvar stavové rovnice

grafické závislosti stavových veličin

1. termodynamický zákon pro daný děj

práce plynu při stálém a proměnném tlaku, pracovní

diagram

kruhový děj, účinnost kruhového děje (Carnotův

cyklus)

druhý termodynamický zákon, tepelné stroje

Úlohy:

1) Jaký je tlak kyslíku O2 v uzavřené nádobě při teplotě

20 0C, je-li jeho hustota 1,4 kg.m

-3 ? Potřebné údaje

vyhledejte v tabulkách.

2) Plyn uzavřený v nádobě se ohřál o 30 0C a jeho tlak

se přitom zvětšil o 10 %. Určete původní teplotu

plynu za předpokladu, že vnitřní objem nádoby je

stálý.

3) Vodík o hmotnosti 100 g vykonal kruhový děj

znázorněný v diagramu p-T. Znázorněte tento děj v p-

V diagramu a vypočítejte práci vykonanou plynem při

tomto ději.

9. STRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH

LÁTEK A KAPALIN

struktura pevných látek

krystalické látky – monokrystaly, polykrystaly

amorfní látky

ideální krystalová mřížka, základní buňka (kubická),

poruchy krystalové mřížky

deformace těles pružná a tvárná, druhy deformace

(uvést příklady)

normálové napětí, mez pružnosti a pevnosti, Hookův

zákon

teplotní délková a objemová roztažnost pevných látek

vlastnosti kapalin, povrchová vrstva kapaliny

povrchová síla, povrchové napětí

jevy na rozhraní pevného tělesa a kapaliny, kapilární

jevy

teplotní objemová roztažnost kapalin

Úlohy:

1) Ocelový drát počáteční délky 5 m a průměru 1,2 mm

se působením deformujících sil prodloužil tahem o 1

cm. Rozhodněte, zda se jedná o pružnou deformaci

tahem, je-li mez pružnosti použité oceli 330 MPa a

modul pružnosti v tahu 220 GPa. Dokážete určit

velikost deformující síly?

2) Zinkový a železný proužek mají při teplotě 20 0C

stejnou délku 40 cm. Při jaké teplotě se délky obou

proužků liší o 1 mm? Potřebné údaje vyhledejte

v tabulkách.

3) Do vody jsou svisle zasunuty dvě skleněné kapiláry

s poloměry 1 mm a 1,5 mm. Vypočítejte povrchové

napětí vody, je-li rozdíl výšek hladin při kapilární

elevaci v obou kapilárách 4,9 mm. Předpokládejte, že

voda dokonale smáčí stěny kapilár.

10. ZMĚNY SKUPENSTVÍ LÁTEK

tání a tuhnutí

rozdíl mezi krystalickými a amorfními látkami

měrné skupenské teplo tání (tuhnutí) látky

změny objemu a hustoty látek při tání a tuhnutí

závislost teploty tání na vnějším tlaku

sublimace a desublimace, příklady

vypařování a kondenzace

rozdíl mezi vypařováním a varem kapaliny

měrné skupenské teplo vypařování látky

závislost teploty varu na vnějším tlaku

sytá a přehřátá pára, křivka syté páry, fázový diagram

látky

Úlohy:

1) Led o hmotnosti 850 g a teplotě 0 0C vložíme do vody

o hmotnosti 420 g a teplotě 55 0C. Popište soustavu

po vytvoření rovnovážného stavu. Tepelné ztráty do

okolí neuvažujte, potřebné údaje vyhledejte

v tabulkách.

2) Určete teplo potřebné na přeměnu ledu o hmotnosti 1

kg a teplotě – 20 0C na páru o teplotě 100 0C.

Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách.

3) Do nádoby, ve které je 4,5 l vody o teplotě 20 0C,

bylo vloženo ocelové těleso o hmotnosti 10 kg a

teplotě 500 0C. Určete hmotnost vody, která se po

jejím ohřátí na teplotu varu přeměnila na páru.

Tepelné ztráty do okolí neuvažujte, potřebné údaje

vyhledejte v tabulkách.

11. MECHANICKÉ KMITÁNÍ

mechanický oscilátor, příklady kmitavého pohybu,

pojmy perioda a frekvence

kinematika kmitavého pohybu

vztahy pro okamžitou výchylku, rychlost a

zrychlení kmitavého pohybu, grafy

fáze kmitavého pohybu, fázový rozdíl

složené kmitání

princip superpozice (početně i graficky)

skládání izochronních harmonických kmitů, rázy

pružinový oscilátor (pohybová rovnice, perioda

vlastních kmitů)

matematické kyvadlo (pohybová rovnice, perioda

vlastních kmitů)

tlumené kmitání, nucené kmitání, rezonance

Úlohy:

1) Kmitání mechanického oscilátoru je popsáno rovnicí

4tsin16,0y .

a) Sestrojte graf závislosti okamžité výchylky na

čase, určete amplitudu výchylky, periodu,

frekvenci a počáteční fázi kmitání.

b) Určete rychlost kmitajícího tělesa při průchodu

rovnovážnou polohou.

c) V jakém čase bude poprvé okamžitá výchylka 8

cm?

2) Délky dvou kyvadel jsou v poměru 1 : 4. V jakém

poměru jsou frekvence kmitání těchto kyvadel?

3) Mechanický oscilátor tvořený pružinou a tělesem o

hmotnosti 3 kg vykoná 40 kmitů za minutu.

Vypočítejte tuhost pružiny.

12. MECHANICKÉ VLNĚNÍ

vznik postupného mechanického vlnění, příčné a

podélné vlnění

vlnová délka, rovnice postupné vlny

interference vlnění

podmínky vzniku interferenčního maxima a

minima

vznik stojatého vlnění, kmitny a uzly stojatého

vlnění

chvění pružných těles, základní a vyšší harmonické

frekvence

šíření vlnění v izotropním prostředí, Huygensův

princip

odraz, lom a ohyb mechanického vlnění

zvukové vlnění, akustika

ultrazvuk (příklady užití) a infrazvuk

Úlohy:

1) Postupné mechanické vlnění je popsáno rovnicí

x5,0t1702sin104y 2 .

Určete frekvenci a periodu kmitání zdroje, vlnovou

délku a rychlost šíření vlnění. Dále vypočítejte

okamžitou výchylku bodu vzdáleného 5,3 m od

zdroje vlnění v čase 0,02 s.

2) Struna délky 80 cm má základní tón o frekvenci 1000

Hz. Jakou rychlostí se strunou šíří postupné vlnění?

Dále určete vlnovou délku zvuku, který se šíří

vzduchem do okolí struny. Teplota vzduchu je 12 0C.

3) Daným prostředím se šíří postupné vlnění. Určete

jeho vlnovou délku, jestliže body prostředí navzájem

vzdálené 2,5 cm kmitají s fázovým rozdílem 6

.

13. ELEKTRICKÉ POLE, ELEKTROSTATIKA

elektrický náboj, základní vlastnosti elektrického

náboje

silové působení nábojů, Coulombův zákon

elektrické pole

intenzita elektrického pole

siločárový model elektrického pole, homogenní a

radiální elektrické pole

elektrický potenciál a elektrické napětí,

ekvipotenciální plochy

rozložení náboje na vodiči, plošná hustota náboje

elektrické pole nabité vodivé koule ve vakuu

kapacita osamoceného vodiče, kapacita deskového

kondenzátoru

spojování kondenzátorů, vlastnosti sériového a

paralelního zapojení

Úlohy:

1) Dva kladné bodové náboje o velikostech Q1 a Q2 =

4.Q1 jsou pevně umístěny ve dvou bodech vzdálených

od sebe 6 cm . Určete místa nulové intenzity el. pole,

které vytváří tato dvojice nábojů. Jak by se změnil

postup řešení, kdyby oba náboje byly záporné ?

2) Bodový náboj Q = 0,2 μC vytváří radiální elektrické

pole. Určete vzdálenost bodu A od tohoto náboje, je-

li vzdálenost bodu B od náboje 50 cm a mezi body A

, B je elektrické napětí 5,4 kV.

3) Dva stejné deskové kondenzátory bez dielektrika o

kapacitách 10 nF jsou zapojeny sériově. Jak se změní

výsledná kapacita jejich zapojení, jestliže prostor

mezi deskami jednoho z nich zaplníme dielektrikem

s relativní permitivitou 3?

14. ELEKTRICKÝ PROUD V KOVECH

elektrický proud jako fyzikální jev a fyzikální

veličina

model vedení elektrického proudu v kovovém vodiči

Ohmův zákon pro část elektrického obvodu,

elektrická vodivost

elektrický odpor

závislost odporu na materiálu a rozměrech vodiče

závislost odporu vodiče na teplotě, supravodivost

sériové a paralelní zapojení rezistorů, vlastnosti obou

typů zapojení

Ohmův zákon pro uzavřený elektrický obvod

zatěžovací charakteristika zdroje – elektromotorické

napětí, zkratový proud

elektrická práce a výkon v obvodu stejnosměrného

proudu

Joulovo teplo uvolněné průchodem elektrického

proudu

Úlohy:

1) Jestliže obvodem prochází proud 1,2 A, je svorkové

napětí zdroje 9 V. Při zvětšení proudu na 2 A

poklesne svorkové napětí na 8,6 V. Vypočítejte

elektromotorické napětí zdroje a jeho vnitřní odpor.

Dále určete proud, který prochází zdrojem při zkratu,

a sestrojte zatěžovací charakteristiku zdroje.

2) Voltmetr s vnitřním odporem 10 kΩ má měřící rozsah

100 V. Určete odpor předřadného rezistoru, který je

třeba k voltmetru připojit (vysvětlete, jestli sériově

nebo paralelně), abychom jím mohli měřit napětí do

1000 V.

3) Za jak dlouho přivedeme k varu 1,5 litru vody

počáteční teploty 20 0C na elektrickém vařiči o

příkonu 1,2 kW, je-li jeho účinnost 80 %? Dále

určete celkovou spotřebu elektrické energie

(v kilowatthodinách) při tomto ději.

15. ELEKTRICKÝ PROUD V POLOVODIČÍCH

základní charakteristiky polovodiče

příklady polovodičů, termistor a fotorezistor, jejich

užití v praxi

vlastní vodivost polovodiče

příměsová vodivost polovodiče – polovodič typu N a

typu P

vlastnosti PN přechodu

polovodičová dioda v propustném a závěrném

směru

jednocestný a dvoucestný usměrňovač

tranzistor

popis jednotlivých částí tranzistoru

zapojení se společným emitorem, princip činnosti

převodní charakteristika tranzistoru, proudový

zesilovací činitel

Úlohy:

1) Rezistor o odporu 1 kΩ a termistor zapojíme sériově

ke zdroji napětí 20 V. Při teplotě 20 0C prochází

obvodem proud 5 mA. Na jakou teplotu je třeba

zahřát termistor, aby obvodem procházel proud 10

mA? Střední hodnota teplotního součinitele odporu

daného termistoru je – 0,04 K-1

.

2) Při proudu báze 25 μA procházel tranzistorem

kolektorový proud 2 mA. Určete kolektorový proud,

jestliže se proud obvodem báze zvětšil na 120 μA za

předpokladu, že proudový zesilovací činitel daného

tranzistoru je konstantní. Zakreslete graficky závislost

kolektorového proudu na proudu báze a určete

hodnotu proudového zesilovacího činitele.

16. ELEKTRICKÝ PROUD V ELEKTROLYTECH,

PLYNECH A VE VAKUU

elektrolyt, elektrolytická disociace kyselin, zásad a

solí

elektrolýza, schéma elektrolýzy např. vodného

roztoku NaCl

Faradayovy zákony elektrolýzy, elektrochemický

ekvivalent látky

užití elektrolýzy v praxi

výroba kovů, galvanické pokovování – uvést

příklady

chemické zdroje napětí (Voltův článek, alkalické

články, akumulátor)

ionizace plynu, voltampérová charakteristika el.

výboje v plynu

samostatný výboj v plynu a jeho užití

výboj za atmosférického tlaku

výboj při sníženém tlaku ve výbojové trubici

katodové záření, jeho vlastnosti a užití

Úlohy:

1) Jak dlouho musí roztokem síranu nikelnatého NiSO4

procházet elektrický proud 5 A, aby se na katodě o

povrchu 2 dm2 vyloučila vrstva niklu silná 20 μm ?

Určete také celkovou spotřebu elektrické energie při

tomto ději, je -li napětí mezi elektrodami 3,5 V.

Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách.

2) K olověnému akumulátoru s elektromotorickým

napětím 12 V a kapacitou 40 A.h jsou paralelně

připojeny dvě žárovky o příkonech 5 W a 10 W.

Odhadněte dobu, po kterou budou žárovky svítit.

Vnitřní odpor akumulátoru zanedbejte.

3) Jaké rychlosti dosáhne elektron v homogenním

elektrickém poli, projde-li mezi dvěma body pole,

mezi kterými je potenciálový rozdíl 50 V? Počáteční

rychlost elektronu je 100 km.s-1

. Potřebné údaje

vyhledejte v tabulkách.

17. STACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE

základní charakteristika a zdroje stacionárního

magnetického pole

grafické znázornění magnetického pole, orientace

magnetických indukčních čar :

permanentního magnetu

přímého vodiče s elektrickým proudem

cívky s elektrickým proudem

magnetická indukce, magnetická síla působící na

vodič s proudem

magnetické pole rovnoběžných vodičů s proudem

magnetické pole cívky, solenoid

pohyb nabité částice v magnetickém poli

magnetické vlastnosti látek, užití v praxi

Úlohy:

1) Dvěma přímými rovnoběžnými vodiči vzdálenými ve

vakuu 5 cm od sebe prochází stejný el.proud 10 A.

Určete velikost magnetické indukce výsledného

magnetického pole uprostřed mezi oběma vodiči

v případě, že proudy ve vodičích mají stejný (opačný)

směr.

2) Tři přímé rovnoběžné vodiče leží ve vakuu vedle sebe

tak, že vzdálenost mezi dvěma sousedními vodiči je

10 cm. Každým z nich prochází proud 50, A přičemž

prvním a druhým vodičem prochází proud stejným

směrem a třetím vodičem opačným směrem. Určete

velikost magnetické síly, která působí na jednotku

délky prostředního vodiče.

3) Homogenní elektrické a magnetické pole se

překrývají tak, že elektrické siločáry jsou kolmé na

magnetické indukční čáry. Velikost intenzity

elektrického pole je 2 kV.m-1

a velikost mg. indukce je 1 mT. Jaký musí být směr a

velikost rychlosti elektronu, aby se ve vzniklém poli

pohyboval přímočaře?

18. NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE

základní charakteristika a zdroje nestacionárního

magnetického pole

elektromagnetická indukce, příklady vzniku

indukovaného napětí

vznik střídavého napětí, okamžitá hodnota střídavého

napětí

magnetický indukční tok

časová změna magnetického indukčního toku

Faradayův zákon elektromagnetické indukce

směr indukovaného proudu ve vodiči (Lenzův zákon),

vířivé proudy

vlastní indukce, indukčnost cívky

přechodný děj, energie magnetického pole cívky

Úlohy:

1) Graf znázorňuje časovou závislost okamžitého napětí

indukovaného v rovinném závitu, který se otáčí

konstantní úhlovou rychlostí v homogenním

magnetickém poli.

a) určete obecně magnetický indukční tok

procházející plochou závitu

b) určete amplitudu, periodu a frekvenci napětí,

napište rovnici pro okamžitou hodnotu napětí

c) vypočítejte okamžitou hodnotu napětí v čase t =

3 ms

2) Vodič délky 10 cm se pohybuje rovnoměrným

pohybem rychlostí 20 cm.s-1

ve směru kolmém

k indukčním čarám homogenního magnetického pole

o magnetické indukci 0,5 T. Vypočítejte napětí

indukované mezi konci vodiče.

3) Ve vinutí cívky o indukčnosti 0,44 H se změnil

elektrický proud o 5 A za 0,02 s. Určete indukované

napětí na koncích cívky, jestliže se velikost proudu

zvětší (zmenší) o uvedenou hodnotu.

19. STŘÍDAVÝ PROUD

vznik střídavého proudu, rozdíl mezi stejnosměrným

a střídavým proudem

obvod střídavého proudu s odporem:

rezistance obvodu, okamžitá hodnota střídavého

proudu

výkon střídavého proudu v obvodu s odporem

efektivní hodnoty střídavého proudu a napětí

obvod střídavého proudu s indukčností, induktance

obvodu, fázový rozdíl proudu a napětí

obvod střídavého proudu s kapacitou, kapacitance

obvodu, fázový rozdíl proudu a napětí

činný výkon střídavého proudu, účiník

sériový RLC obvod, impedance obvodu, fázový

rozdíl proudu a napětí

generátor střídavého napětí, trojfázová soustava

střídavého napětí

jednofázový a trojfázový transformátor

Úlohy:

1) Cívkou v obvodu stejnosměrného proudu prochází při

napětí 4 V proud 0,5 A. V obvodu střídavého proudu

prochází cívkou při napětí 9 V proud 180 mA.

Frekvence střídavého napětí je 50 Hz. Vypočítejte

odpor vinutí cívky a její indukčnost.

2) Kondenzátor je připojen ke zdroji střídavého napětí o

efektivní hodnotě 230 V o frekvenci 50 Hz. Obvodem

prochází střídavý proud, jehož amplituda je 4 A.

Vypočítejte kapacitu kondenzátoru.

3) Ke zdroji střídavého napětí o efektivní hodnotě 50 V

je zapojen do série rezistor o odporu 5 Ω, cívka o

indukčnosti 1 H a kondenzátor o kapacitě 4 μF.

Určete rezonanční frekvenci obvodu a efektivní

hodnotu střídavého proudu při této frekvenci.

20. ELEKTROMAGNETICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ

elektromagnetický oscilátor

popis dějů v oscilačním obvodu

frekvence vlastních kmitů oscilačního obvodu

nucené kmitání elektromagnetického oscilátoru

vznik elektromagnetického vlnění, rovnice postupné

elektromagnetické vlny

dvouvodičové vedení, stojaté elektromagnetické

vlnění

elektromagnetický dipól, šíření elektromagnetického

vlnění

vlastnosti elektromagnetického vlnění (polarizace,

odraz, lom, ohyb)

sdělovací soustava

vysílač, popis a funkce částí vysílače, modulace

signálu

přijímač, popis a funkce částí přijímače

Úlohy:

1) Oscilační obvod je tvořen cívkou a dvěma stejnými

kondenzátory zapojenými paralelně. Perioda vlastních

kmitů tohoto obvodu je 20 μs. S jakou periodou bude

oscilační obvod kmitat, jestliže kondenzátory

zapojíme sériově?

2) Oscilační obvod přijímače se skládá z cívky o

indukčnosti 0,5 mH a kondenzátoru s proměnnou

kapacitou. Na jakou hodnotu musíme nastavit

kapacitu kondenzátoru, chceme-li přijímat signál

z vysílače pracujícího na vlnové délce 300 m?

3) Radiolokátor vysílá každou sekundu 2500 impulzů

elektromagnetického vlnění o vlnové délce 5 cm.

Doba trvání jednoho impulzu je 0,6 μs. Určete

největší a nejmenší vzdálenost objektu, který lze

tímto radiolokátorem zjišťovat.

21. VLNOVÁ OPTIKA

světlo jako elektromagnetické vlnění

názory na povahu světla (Newton, Huygens,

Maxwell)

barevné spektrum (vlnová délka resp. frekvence

světla)

rychlost světla ve vakuu a v látkovém prostředí,

index lomu prostředí

šíření světla v prostředí, rozptyl a absorpce světla

odraz a lom světla (lom od kolmice a ke kolmici),

totální odraz

disperze světla, závislost rychlosti světla a indexu

lomu na frekvenci

interference světla

Youngův pokus, podmínka koherence

podmínky vzniku interferenčního maxima a

minima

ohyb světla na překážce a otvoru, difrakční obrazec

Úlohy:

1) Na skleněnou destičku tloušťky 1 cm dopadá světelný

paprsek pod úhlem 600. Paprsek vystupující z desky

je rovnoběžný s dopadajícím paprskem, je však

vzhledem k němu posunutý o určitou vzdálenost.

Určete toto posunutí, má-li dané sklo index lomu

1,73.

2) V hloubce 2 m pod povrchem vody je umístěn

bodový zdroj světla. Určete poloměr kruhu na vodní

hladině, přes který vycházejí světelné paprsky z vody

do vzduchu. Světlo se ve vodě šíří rychlostí 225 000

km.s-1

.

3) Dráhový rozdíl dvou koherentních paprsků bílého

světla je v daném místě 2,5 μm. Pro které vlnové

délky viditelného světla zde nastane interferenční

maximum?

22. GEOMETRICKÁ OPTIKA

zobrazení rovinným zrcadlem, vlastnosti obrazu

zobrazení kulovým zrcadlem

duté a vypuklé zrcadlo (obrázek s popisem, chod

význačných paprsků)

zobrazení kulovými zrcadly, vlastnosti obrazu

zobrazovací rovnice kulového zrcadla,

znaménková dohoda

zobrazení čočkami

tenké čočky – spojka a rozptylka (obrázek

s popisem, chod význačných paprsků)

optická mohutnost čočky

zobrazení tenkými čočkami, vlastnosti obrazu

zobrazovací rovnice tenké čočky, znaménková

dohoda

lidské oko, krátkozraké a dalekozraké oko – korekce

vady

optické přístroje – lupa, mikroskop, dalekohled

Úlohy:

1) Dutým zrcadlem o poloměru křivosti 60 cm byl

vytvořen převrácený, desetkrát zvětšený obraz.

Určete vzdálenost předmětu a obrazu od vrcholu

zrcadla.

2) Dvě spojky o ohniskových vzdálenostech f1 = 20 cm,

f2 = 40 cm jsou umístěny na společné optické ose ve

vzdálenosti 150 cm od sebe. 25 cm před první

spojkou je umístěn předmět vysoký 2 cm. Určete

polohu a vlastnosti obrazu vytvořeného touto

optickou soustavou.

3) Jakou optickou mohutnost musí mít brýle pro

krátkozraké oko, jehož blízký bod je ve vzdálenosti

10 cm od oka?

23. ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ A JEHO

ENERGIE

přehled jednotlivých druhů elektromagnetického

záření

základní vlastnosti infračerveného a ultrafialového

záření

rentgenové záření – vznik záření, vlastnosti a

praktické užití

fotometrie

fotometrické veličiny, jejich význam a jednotky

vztahy mezi fotometrickými veličinami

tepelné záření těles v závislosti na jejich teplotě

rozdělení energie ve spektru černého tělesa, Wienův

posunovací zákon

spektra záření látek

emisní spektrum spojité a čarové, absorpční

spektrum

spektrální analýza

Úlohy:

1) Dva bodové zdroje světla o svítivostech 50 cd a 200

cd jsou od sebe vzdáleny 3 m. Mezi oba zdroje

umístíme kolmo na jejich spojnici neprůhledné

stínítko. Určete jeho polohu tak, aby bylo z obou

stran osvětleno stejně.

2) Nad středem kulatého stolu o poloměru 1 m visí ve

výšce 1,5 m žárovka. Jakou musí mít svítivost, má-li

být osvětlení celého stolu minimálně 50 lx ?

3) V jakém teplotním intervalu vyzařuje černé těleso

nejintenzivněji záření, které spadá do viditelné oblasti

spektra? Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách.

24. ZÁKLADNÍ POZNATKY KVANTOVÉ FYZIKY

kvantová hypotéza, energie kvanta záření

fotoelektrický jev

vnější a vnitřní fotoelektrický jev, užití v praxi

Einsteinova teorie a rovnice fotoelektrického

jevu

Comptonův jev a jeho vysvětlení

částicově vlnový dualismus, de Broglieho vlnová

délka

kvantování energie atomů

Bohrův model atomu vodíku, spektrum vodíku

kvantově mechanický model atomu

kvantová čísla, Pauliho vylučovací princip

stimulovaná emise záření, laser

Úlohy:

1. Vypočítejte kinetickou energii (v jednotce eV)

elektronů uvolněných při vnějším fotoelektrickém

jevu z povrchu cesia, dopadá-li na něj ultrafialové

záření s vlnovou délkou 300 nm. Potřebné údaje

vyhledejte v tabulkách.

2. Určete de Broglieho vlnovou délku elektronu, který

má kinetickou energii 3 eV. Potřebné údaje

vyhledejte v tabulkách, relativistickou změnu

hmotnosti elektronu neuvažujte.

3. Atom vodíku, který je v základním stavu s energií E1

= – 13,6 eV, pohltil dopadající foton o energii 12,75

eV.

a) Na kterou energetickou hladinu přešel jeho

elektron?

b) Jakou vlnovou délku má záření, které vyzáří

atom vodíku při přechodu elektronu z této

hladiny do stavu s hlavním kvantovým číslem n

= 2? Spadá toto záření do viditelné oblasti

spektra?

25. JADERNÁ FYZIKA

modely atomů (Thomsonův, Rutherfordův, kvantově

mechanický)

složení jádra atomu, jaderné síly

vazebná energie jádra, hmotnostní úbytek jádra

radioaktivní záření

objev a zkoumání radioaktivity

přirozená a umělá radioaktivita, vlastnosti záření

α , β– , γ , β+

aktivita zářiče, zákon radioaktivní přeměny

jaderné reakce

transmutace prvků, transurany

jaderná syntéza, neřízená a řízená termojaderná

reakce

štěpení jader, řetězová reakce, jaderný reaktor

Úlohy:

1. Vypočítejte vazebnou energii (v jednotce MeV)

připadající na jeden nukleon jádra uranu U238

92 .

Relativní atomová hmotnost uvedeného nuklidu je

238, další údaje vyhledejte v tabulkách.

2. V kousku starého dřeva klesl obsah radionuklidu

C14

6 na 80 % původní hodnoty. Určete stáří dřeva,

je-li poločas rozpadu uvedeného nuklidu 5 570 let.

3. Blok jaderné elektrárny, pracující s účinností 40 %,

má elektrický výkon 600 MW. Určete hmotnost

uranu U235

92 , který elektrárna spotřebuje za 1 den.

Při štěpení jednoho jádra uranu se uvolní energie 200

MeV, relativní atomová hmotnost uvedeného nuklidu

je 235, další údaje vyhledejte v tabulkách.