Arkusz zawiera informacje prawnie chronione do momentu rozpoczęcia egzaminu.

Transkrypt

1 Centralna Komisja Egzaminacyjna Arkusz zawiera informacje prawnie chronione do momentu rozpoczęcia egzaminu. Układ graficzny CKE 00 WPISUJE ZDAJĄCY KOD PESEL S G Miejsce na naklejkę z kodem EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY MAJ 0 Instrukcja dla zdającego. Sprawdź, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 3 stron (zadania 6). Ewentualny brak zgłoś przewodniczącemu zespołu nadzorującego egzamin.. Rozwiązania i odpowiedzi zapisz w miejscu na to przeznaczonym przy każdym zadaniu. 3. W rozwiązaniach zadań rachunkowych przedstaw tok rozumowania prowadzący do ostatecznego wyniku oraz pamiętaj o jednostkach. 4. Pisz czytelnie. Używaj długopisu/pióra tylko z czarnym tuszem/atramentem. 5. Nie używaj korektora, a błędne zapisy wyraźnie przekreśl. 6. Pamiętaj, że zapisy w brudnopisie nie będą oceniane. 7. Podczas egzaminu możesz korzystać z karty wybranych wzorów i stałych fizycznych, linijki oraz kalkulatora. 8. Na tej stronie oraz na karcie odpowiedzi wpisz swój numer PESEL i przyklej naklejkę z kodem. 9. Nie wpisuj żadnych znaków w części przeznaczonej dla egzaminatora. Czas pracy: 50 minut Liczba punktów do uzyskania: 60 MFA-R_P-

2 KLUCZ

3 Numer zadania. Liczba punktów Zasada zachowania momentu pędu. Przynajmniej: oraz 0,0 3 Zadający otrzymuje punkty za: : 0,0 0,6 0, 0. 3 Przykłady poprawnych odpowiedzi zapisanie prawidłowej nazwy zasady zachowania oraz poprawnego wzoru i wyniku tylko zapisanie prawidłowej nazwy zasady zachowania i poprawnego wzoru lub tylko zapisanie poprawnego wzoru i wyniku tylko zapisanie prawidłowej nazwy zasady zachowania lub tylko zapisanie poprawnego wzoru I sposób: sin90 Przynajmniej: 3 można było zostawić tak na raty 3 wszystko tylko zapisanie wzorów / tylko zapisanie wzoru

4 wyrażenie na: a) energię początkową, wyrażenie na: b) energię końcową, 0,0 3 0,6 0 0,4 88 7, , , 5 c) poprawne zastosowanie zasady zachowania energii (wzór) ,3 4 *) Zdający może wybrać inny poziom h=0 i np.: wprowadzić oznaczenia h (poziom górny) i h (dolny). Zmieniłoby to wartości E 0 i E, natomiast ciepło Q pozostałoby niezmienione. poprawne wyrażenia na: a) energię początkową, b) końcową, c) poprawne zastosowanie zasady zachowania energii, d) poprawne wyniki liczbowe. 3 spełnienie trzech pierwszych elementów: a), b), c) spełnienie dwóch elementów spośród: a), b), c) spełnienie jednego elementu spośród: a), b), c)

5 .4 wykres liniowy rosnący i przecinający oś pionową w punkcie Q > 0 dopuszczamy wykres nieliniowy rosnący pod warunkiem właściwego komentarza (rozproszenie energii w innej formie) w zadaniu.3 lub.4 wykres liniowy rosnący, rozpoczynający się w Q= 0 SG...3 Jednostka pominięta jest kilogram, który jest jednostką masy napisanie symbolu i nazwy wielkości: kg i masa napisanie powyższego wyrażenia a) można było tego nie pisać b) 5,39 0 można było nie pisać jednostki 3 wszystko

6 .3 tylko a) lub tylko b) tylko podstawienie do wzoru właściwych jednostek wszystkich wielkości podstawienie do wzoru właściwych jednostek wszystkich wielkości i podanie poprawnej jednostki lepkości.4 8 tylko podstawienie do wzoru właściwych jednostek wszystkich wielkości 8

7 , wszystko, Przykłady poprawnych odpowiedzi SG tylko poprawny symbol i strzałka w prawo lub tylko poprawne obliczenie siły Wartość skuteczna natężenia prądu wzrosła, gdyż zgodnie ze wzorem: / zmalał opór pojemnościowy Wartość skuteczna natężenia prądu wzrosła, gdyż kondensator ładował się tym samym ładunkiem, ale częściej SG prawidłowa tylko prawidłowy wybór: natężenie prądu wzrosło, z niepełnym uzasadnieniem (np. samo napisanie wzoru / bez odwołania do spadku Rc) 3, , , , 94,9 0,6 V 3. 0,6 V 0,0359 A 36 ma 94,9 3 poprawna metoda i wynik skorzystanie z prawa Ohma: i podstawienie: tylko skorzystanie z prawa Ohma lub obliczenie ładunku ze wzoru Q = C U max i podzielenie go przez T/4 (wynik 3,4 ma) (ciekawe, kto na to wpadł )

8 Zmniejszona o 5% wartość C wynosi ok. 43 nf, a powtórzenie obliczeń z zad. 3. dla tej wartości C dałoby wartość I sk równą ok. 34 ma, która jest większa od 3 ma Przykłady lub poprawnych Zmiana wartości C o 5% pociąga za sobą zmianę I sk także o 5%, a I sk jest odpowiedzi mniejsze od poprzednio obliczonej wartości o więcej, niż 5%. itp. [...] poprawne rozwiązanie i wniosek tylko napisanie, że zmiana o 5% w wartości C pociąga za sobą zmianę o 5% w wartości I sk lub tylko powtórzenie obliczenia ze zmniejszoną o 5% pojemnością kondensatora i otrzymanie wyniku 34 ma, powtórzenie obliczenia ze zwiększoną o 5% pojemnością kondensatora i otrzymanie wyniku 38 ma Indukcyjność zwojnicy jest większa, niż prostego drutu, zatem nawinięcie drutu powoduje zmniejszenie natężenia prąciu stwierdzenie wzrostu indukcyjności (lub zawady, lub impedancji, lub oporu indukcyjnego) Wsunięcie rdzenia zwiększa indukcyjność zwojnicy, a zgodnie z zależnością wzrost L powoduje zmniejszenie częstotliwości stwierdzenie wzrostu indukcyjności oraz stwierdzenie zmniejszenia się częstotliwości (można bez odwoływania się do wzorów ) tylko stwierdzenie wzrostu indukcyjności zwojnicy lub tylko stwierdzenie zmniejszenia się częstotliwości (w obu przypadkach można bez odwoływania się do wzorów ) ,55 m 4. 4,83 m 4,5 m 0,3 m 0,3 0,55 Tak w punkcie B nastąpi wzmocnienie, bo różnica dróg pokonanych przez fale jest całkowitą wielokrotnością ich długości 3 wszystko tylko obliczenie różnicy odległości głośników od B x i obliczenie długości fali lub tylko obliczenie różnicy odległości głośników od B x i obliczenie długości fali z błędem rachunkowym, a dalsza część rozumowania kompletna i konsekwentnie zgodna z błędem tylko obliczenie różnicy odległości głośników od B x lub tylko obliczenie długości fali

9 Strzałka skierowana w przybliżeniu poziomo (w lewo lub w prawo SG). 4. lub narysowanie strzałki w przybliżeniu poziomej (w lewo lub w prawo), na rysunku lub przy tekście polecenia Po odwróceniu biegunowości zasilania głośnika G nastąpi osłabienie dźwięku (interferencja destruktywna) w B i wzmocnienie (interferencja konstruktywna) w C. Przyczyną tego jest fakt, że odwrócenie biegunowości spowodowało odwrócenie fazy jednej z fal napisanie o zmianie fazy (zmianie interferencji konstruktywnej na destruktywną i odwrotnie) oraz prawny opis zmiany natężenia dźwięku i w B i w C tylko napisanie o zmianie fazy (zmianie interferencji konstruktywnej na destruktywną) lub tylko poprawny opis zmiany natężenia dźwięku w B i w C Podkreślenie: zmalała. Wynika to stąd, że wzrost częstotliwości pociąga za sobą skrócenie długości fali właściwe podkreślenie i napisanie o skróceniu długości fali tylko właściwe podkreślenie lub tylko napisanie o skróceniu długości fali Podkreślenie: zmalała. właściwe podkreślenie

10 hpa hpa 450 K K 346 K zastosowanie prawa przemiany izochorycznej (nazwa lub poprawny wzór) i poprawny wynik tylko zastosowanie prawa przemiany izochorycznej cm 300 hpa 3 cm zastosowanie prawa przemiany izotermicznej (nazwa lub poprawny wzór) i poprawny wynik tyko zastosowanie prawa przemiany izotermicznej 30 cm 3 0,83 g cm 5kJ 6,5 kj 3 g 5.3 6,5 kj 3600 s 73 W poprawne obliczenia i wynik poprawna metoda obliczenia mocy cieplnej 30 cm 3 0,83 g cm 5kJ 6,5 kj 3 g lub tylko same wzór na Q oraz oczywiście wzór:

11 5.4 Przemiana Nazwa przemiany Energia wewnętrzna A B izotermiczna nie zmienia się B C izochoryczna maleje C D izotermiczna nie zmienia się D A izochoryczna rośnie wszystkie wpisy prawidłowe 4 wpisy prawidłowe 5.5 narysowanie odcinków BC i AD jako prostych rosnących, przechodzących przez początek układu i narysowanie odcinków AB i CD jako pionowych i prawidłowa kolejność punktów ale wyjątkowo też zaliczamy wykres, w którym odcinki BC i AD są prostymi rosnącymi nie przechodzącymi przez początek układu byle były to odcinki o kierunkach rozbieżnych np. SG tylko narysowanie odcinków BC i AD jako prostych rosnących, przechodzących przez początek układu lub tylko narysowanie odcinków AB i CD jako pionowych i prawidłowa kolejność punktów 5.6 Przykłady poprawnych odpowiedzi , , , , , ,00 0, , , ,8 J,4 J,56J poprawne obliczenia liczby moli i ciepła dostarczonego tylko poprawne obliczenie liczby moli lub tylko poprawna metoda obliczenia liczby moli i ciepła dostarczonego czyli same wzory: obliczenie ciepłą dostarczonego na podstawie błędnie wyliczonej liczby moli

12 6. Jonizacja polega na odrywaniu elektronów od atomów poprawny opis zjawiska poprawne zwroty obu wektorów Z większym przyspieszeniem zacznie się poruszać elektron, ponieważ ma znacznie mniejszą masę (nie muszą być wzory i nazwa zasady dynamiki) Kwestie krotności jonizacji i jednakowego natężenia pola nie muszą być omawiane poprawna i uzasadnienie 0 6.4, , 0 3,5 0 poprawna metoda i wynik wystarczyło :, , 0 3,5 0 tylko przyrównanie

13 6.5 Przykłady poprawnych odpowiedzi Stwierdzenie nie jest prawdziwe, gdyż np.: iloczyn nie jest równy 96. poprawna (obliczenie dwóch dowolnie wybranych iloczynów x N) , ,35 w przybliżeniu jednakowy ,35 prawidłowa metoda i poprawne wyniki liczbowe oraz poprawne podkreślenie zapis lub obliczenie co najmniej dwóch poprawnych wartości

14 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony Zadanie. Krążek i ciężarek ( pkt) Krążek o momencie bezwładności 0,0 kg m obracał się bez tarcia wokół swojej osi z prędkością kątową 3 rad/s. Na ten krążek spadł ciężarek o masie 0,6 kg, upuszczony bez prędkości początkowej. Ciężarek był połączony z osią krążka nitką ślizgającą się po osi bez tarcia. Po chwili ciężarek zaczął obracać się razem z krążkiem, pozostając w odległości 0 cm od osi obrotu. Rozmiary ciężarka można pominąć. Zadanie. (3 pkt) Napisz nazwę zasady zachowania, która pozwala wyznaczyć wspólną prędkość kątową krążka i ciężarka. Oblicz wartość tej prędkości kątowej. Zadanie. (3 pkt) Współczynnik tarcia ciężarka o krążek wynosi 0,3. Ponadto zakładamy, że można pominąć efekty uderzenia przy upadku (tzn. przyjąć, że wysokość spadku była bardzo mała). Korzystając z powyższych informacji, wyprowadź wzór na moment siły oddziaływania ciężarka na krążek oraz oblicz, po jakim czasie od upadku ciężarka jego poślizg ustał i prędkość kątowa krążka osiągnęła wartość końcową 0 rad/s. ( ) ( ) takim samym wzorem wyraża się moment siły tarcia działający na ciężarek, zatem: c ( ) ( )

15 pkt 9 pkt pkt 3 pkt 4 pkt 5 pkt 6 pkt 7 pkt Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony 8 pkt 3 0 pkt pkt pkt 3 pkt 4 pkt 5 pkt 6 pkt Zadanie.3 (4 pkt) 0 pktpoczątkowo ciężarek znajdował się na wysokości 40 cm nad krążkiem. Oblicz całkowitą energię mechaniczną układu: a) w sytuacji początkowej b) po upadku ciężarka oraz zmniejszeniu prędkości kątowej krążka do wartości 0 rad/s. Oblicz ciepło wydzielone w czasie upadku. przyrost energii wewnętrznej układu?! cv cv cv Zadanie.4 ( pkt) pkt pkt Q pkt 3 Doświadczenie opisane w informacji wstępnej wykonano kilkakrotnie, zmieniając spadku 9 wysokość pkt 0 pkt ciężarka. Naszkicuj wykres zależności wydzielonego ciepła Q od wysokości spadku 0 h. Na pktwykresie nie nanoś wartości liczbowych. 4 pkt 5 pkt 6 pkt pkt 3 pkt 4 h 0 złośliwe zadanie, jeżeli chodzi o moich uczniów, Zadanie. Jednostki (9 pkt) których nauczyłem luźnego podejścia do jednostek pkt pkt 3i jednostek pkt 4 pkt Międzynarodowy Układ Jednostek Miar SI składa się z jednostek podstawowych pochodnych. Do jednostek podstawowych należą m.in. metr, sekunda, amper, kelwin, 9 pkt 0 pkt pkt pkt kandela, mol. Zadanie. ( pkt)?! 0 pkt Napisz nazwę jednostki podstawowej niewymienionej powyżej. Napisz nazwę wielkości fizycznej wyrażającej się w tych jednostkach.?! Zadanie. ( pkt) Wyraź jednostkę mocy w jednostkach podstawowych układu SI. cv Wypełnia egzaminator Nr zadania Maks. liczba pkt Uzyskana liczba pkt

16 4 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony Zadanie.3 (3 pkt) Jednostki naturalne to układ jednostek zaproponowanych przez Maxa Plancka i będących kombinacjami uniwersalnych stałych fizycznych: stałej Plancka (tzw. kreślonej h zdefiniowanej jako =, h zwykła stała Plancka), stałej grawitacji G i prędkości światła c. G a) Napisz nazwę wielkości fizycznej, której jednostką jest. Uzasadnij. 5 c b) Oblicz wartość liczbową tej jednostki w układzie SI. *) Jest to tzw. Czas Plancka, czyli czas potrzebny fotonowi do przebycia tzw. długości Plancka. Jest to również czas trwania Ery Plancka. Jest to najmniejszy czas mający sens fizyczny. Zadanie.4 ( pkt) Przepływ cieczy przez cienkie rurki zależy między innymi od współczynnika lepkości, oznaczanego symbolem η. Wzór wyrażający masę cieczy m przepływającej w czasie t przez rurkę o długości l i promieniu r ma postać m pr t 8l 4 gdzie Δp jest różnicą ciśnień między końcami rurki, a ρ gęstością cieczy. Wyraź jednostkę lepkości przez jednostki podstawowe układu SI. [ ] [ ]

17 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony 5 Zadanie.5 ( pkt) Każda jednostka układu SI ma swój wzorzec. Definicja ampera jest następująca: Jeden amper jest to natężenie prądu, który płynąc w dwóch równoległych, prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o znikomo małym przekroju kołowym, umieszczonych w próżni w odległości m od siebie, powoduje wzajemne oddziaływanie przewodów na siebie z siłą równą 0 7 N na każdy metr długości przewodu. Rysunek poniżej przedstawia sytuację opisaną w definicji ampera. Strzałkami oznaczono zwroty przepływu prądu w przewodach. a) W miejscu oznaczonym na rysunku kropką zaznacz jednym z symboli kierunek i zwrot wektora indukcji pola magnetycznego wytwarzanego przez prąd płynący w przewodzie (). Narysuj wektor siły, z jaką przewód () działa na (). b) W przewodach płyną prądy o natężeniu 5 A, a odległość między nimi wynosi 0 cm. Oblicz wartość siły, z jaką pierwszy przewód działa w próżni na każdy metr długości drugiego przewodu. () () cv Zadanie 3. Prąd przemienny (0 pkt) Do źródła napięcia przemiennego o regulowanej częstotliwości dołączono kondensator. W obwód włączono amperomierz i mierzono wartość skuteczną natężenia prądu. Zadanie 3. ( pkt) Zwiększono częstotliwość zmian napięcia, nie zmieniając jego amplitudy. Czy wartość skuteczna natężenia prądu wzrosła, zmalała, czy nie zmieniła się? Napisz i ją uzasadnij. ( ) ( ) ( ) Wypełnia egzaminator Nr zadania Maks. liczba pkt 3 Uzyskana liczba pkt

18 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony 5 *) Zadanie 3. Prąd przemienny (0 pkt) Do źródła napięcia przemiennego o regulowanej częstotliwości dołączono kondensator. W obwód włączono amperomierz i mierzono wartość skuteczną natężenia prądu. Zadanie 3. ( pkt) Zwiększono częstotliwość zmian napięcia, nie zmieniając jego amplitudy. Czy wartość skuteczna natężenia prądu wzrosła, zmalała, czy nie zmieniła się? Napisz i ją uzasadnij. ( ) ( ) Z f rez f SG

19 6 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony Informacja do zadań W opisanym obwodzie pojemność kondensatora wynosi 45 nf, a napięcie źródła ma częstotliwość khz i amplitudę 5 V. Obliczenia wykazują, że jeśli można pominąć opór rzeczywisty obwodu (opór przewodów), to amperomierz wskaże wartość skuteczną natężenia prądu równą 36 ma. Zadanie 3. (3 pkt) Wykonując konieczne obliczenia, wykaż, że powyższa wartość natężenia prądu (36 ma) jest zgodna z pozostałymi danymi. Zadanie 3.3 ( pkt) Kondensator miał pojemność nominalną 45 nf z tolerancją 5% (tzn. rzeczywista wartość pojemności mogła się różnić od nominalnej o nie więcej niż 5%), a pozostałe wielkości można uznać za bezbłędne. Wynik pomiaru natężenia prądu wyniósł 3 ma. Pewien uczeń stwierdził na tej podstawie, że założenie o pominięciu oporu rzeczywistego było błędne. Wykaż, że uczeń miał rację. Zadanie 3.4 ( pkt) W opisanym wyżej obwodzie zamiast kondensatora włączono długi, prostoliniowy miedziany drut i zmierzono wartość skuteczną natężenia prądu. Następnie ten drut nawinięto na tekturową rurkę i ponownie zmierzono natężenie prądu. Wyjaśnij, dlaczego natężenie prądu w obwodzie z drutem nawiniętym było mniejsze niż w obwodzie z drutem prostoliniowym. bo gdy drut jest prosty, to ma praktycznie tylko opór omowy, czyli. Natomiast gdy zrobimy z niego zwojnicę, to jego zwada wzrośnie i zgodnie z prawem Ohma natężenie (skuteczne)będzie mniejsze.

20 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony 7 Zadanie 3.5 ( pkt) W układach rezonansowych odbiorników radiowych zwojnice nawijane są na rdzeniu ferrytowym (jest to materiał ferromagnetyczny). Wyjaśnij, jak i dlaczego wsunięcie takiego rdzenia wpływa na częstotliwość, do której dostrojony jest odbiornik. Częstotliwość, do której dostrojony jest odbiornik wyraża się wzorem gdzie indukcyjność L może wyrażać się wzorem Względna przenikalność magnetyczna dla ferromagnetyków jest bardzo duża i dlatego znacznie zmniejszy się częstotliwość rezonansowa. obwodu Zadanie 4. Dźwięki w powietrzu (9 pkt) Dwa głośniki G i G są podłączone do tego samego generatora sygnału harmonicznego (sinusoidalnego) o częstotliwości 00 Hz. Głośniki ustawiono w odległości,7 m od siebie, a mikrofon w punkcie B jak na rysunku. Zestaw znajduje się w powietrzu, w którym prędkość dźwięku wynosi 340 m/s. Głośniki i mikrofon są bardzo małe. Zadanie 4. (3 pkt) Wykaż, wykonując obliczenia, że efektem nałożenia na siebie fal dźwiękowych w B jest ich wzmocnienie. 4,5 m G B,7 m 4,83 m G Tak w punkcie B nastąpi wzmocnienie, bo różnica dróg pokonanych przez fale jest całkowitą wielokrotnością ich długości Zadanie 4. ( pkt) W punkcie B natężenie dźwięku jest duże. W którym kierunku należy przesunąć mikrofon, aby na jak najkrótszej drodze przejść do punktu, gdzie natężenie dźwięku jest małe? Narysuj strzałkę od B we właściwym kierunku. Wypełnia egzaminator Nr zadania Maks. liczba pkt 3 3 Uzyskana liczba pkt

21 8 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony Informacja do zadań Przesunięto mikrofon i okazało się, że w nowym położeniu C natężenie dźwięku jest znacznie mniejsze niż w B. Zadanie 4.3 ( pkt) Zmieniono biegunowość przyłączenia głośnika G do generatora. Po tej zmianie, gdy membrana G porusza się w przód, membrana G cofa się i odwrotnie. Opisz zmianę natężenia dźwięku w punktach B i C i podaj jej przyczynę. W punkcie B będzie osłabienie, a punkcie C wzmocnienie (czyli na odwrót), bowiem teraz w punkcie B fale spotkają się w przeciwnych fazach, a punkcie C w zgodnych fazach. Zadanie 4.4 ( pkt) Wybierz poprawne zakończenie poniższego zdania, podkreślając właściwe wyrażenie. Gdy zwiększono częstotliwość sygnału generatora, odległość od punktu, w którym dźwięk jest wzmocniony, do najbliższego punktu, w którym jest osłabiony wzrosła zmalała nie zmieniła się. Uzasadnij swój wybór. Zgodnie ze wzorem gdy częstotliwość rośnie to długość maleje. W związku z tym maleje odległość między prążkami interferencyjnymi zgodnie ze wzorem gdzie n jest numerem prążka, d odległością między źródłami. Zadanie 4.5 ( pkt) Wybierz poprawne zakończenie poniższego zdania, podkreślając właściwe wyrażenie. Gdy zwiększono odległość między głośnikami G i G, odległość od punktu, w którym dźwięk jest wzmocniony, do najbliższego punktu, w którym jest osłabiony wzrosła zmalała nie zmieniła się. Zadanie 5. Silnik cieplny ( pkt) Istnieje wiele typów silników cieplnych. Silnik Stirlinga wyróżnia się tym, że wewnątrz silnika nie występuje spalanie paliwa, a czynnikiem roboczym (gazem podlegającym przemianom) jest powietrze. Zaletą silnika p, hpa Stirlinga jest niski poziom hałasu, niski poziom emisji szkodliwych składników i wysoka 300 A sprawność cieplna. Silnik składa się z cylindra T podgrzewanego przez palnik i połączonego = 450 K z nim zimnego cylindra chłodzonego 000 D B powietrzem. Obok przedstawiono uproszczony cykl pracy tego silnika w układzie zmiennych p-v. W przemianach A B i C D temperatura C się nie zmienia V, cm 3

22 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony 9 Zadanie 5. ( pkt) Oblicz temperaturę powietrza w punkcie D cyklu. Zadanie 5. ( pkt) Oblicz ciśnienie powietrza w punkcie B cyklu. Zadanie 5.3 ( pkt) W palniku spalany jest spirytus. Oblicz moc cieplną palnika, który w ciągu godziny spala 30 cm 3 paliwa o gęstości 0,83 g/cm 3 i cieple spalania 5 kj/g. Wynik podaj w watach. Zadanie 5.4 ( pkt) Uzupełnij poniższą tabelę, wpisując nazwy przemian B C i D A oraz rodzaj zmiany energii wewnętrznej gazu dla wszystkich przemian (rośnie lub maleje lub nie zmienia się). Przemiana Nazwa przemiany Energia wewnętrzna A B izotermiczna B C C D izotermiczna D A Wypełnia egzaminator Nr zadania Maks. liczba pkt Uzyskana liczba pkt

23 0 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony Zadanie 5.5 ( pkt) Naszkicuj cykl pracy silnika w układzie zmiennych p-t. Oznacz poszczególne etapy cyklu. Na wykresie nie nanoś wartości liczbowych. Zadanie 5.6 ( pkt) a) Oblicz liczbę moli gazu, który podlegał opisanym przemianom. b) Przyjmując temperaturę w punkcie D równą 340 K oraz ciepło molowe powietrza przy stałej objętości C V = J mol K, oblicz ciepło dostarczone do silnika podczas przemiany D A. Zadanie 6. Licznik Geigera Müllera (8 pkt) Detekcja promieniowania jądrowego jest możliwa dzięki zdolności cząstek promieniowania do jonizacji materii. Na tej zasadzie działa licznik Geigera Müllera, który jest zbudowany ze szklanego cylindra i umieszczonej w nim rurki metalowej (katoda) oraz odizolowanego od niej cienkiego drutu znajdującego się na osi rurki (anoda). Cylinder wypełniony jest mieszaniną gazów pod niskim ciśnieniem. Atomy gazu ulegają jonizacji pod wpływem promieniowania jądrowego. Zadanie 6. ( pkt) Wyjaśnij krótko, na czym polega zjawisko jonizacji materii. Jonizacja zjawisko powstawania jonu z obojętnego atomu lub cząsteczki, które polega na oderwaniu elektronu z atomu.

24 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony Informacja do zadań Rysunek przedstawia schemat budowy licznika. Wewnątrz licznika znajduje się elektron A oraz jon dodatni B. Wzajemne oddziaływanie cząstek A i B jest zaniedbywalnie małe. katoda A FA B FB anoda + Zadanie 6. ( pkt) Na powyższym rysunku narysuj wektory sił elektrostatycznych działających na elektron A i jon B. Zadanie 6.3 ( pkt) Elektron A i jon B znajdują się w tej samej odległości od anody. Która z tych cząstek zacznie się poruszać z większym przyspieszeniem, czy też przyspieszenia będą jednakowe? Napisz i ją uzasadnij. Na obie cząstki działają siły o równych wartościach FA = FB, ale elektron ma znacznie mniejszą masę, zatem zgodnie II zasadą dynamiki będzie poruszał się z większym przyspieszeniem. Zadanie 6.4 ( pkt) Oblicz prędkość, jaką osiągnie początkowo spoczywający elektron przyspieszony w próżni napięciem 500 V. Pomiń efekty relatywistyczne. Wypełnia egzaminator Nr zadania Maks. liczba pkt Uzyskana liczba pkt

25 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony Informacja do zadań Za pomocą licznika Geigera-Müllera przeprowadzono pomiary natężenia promieniowania przechodzącego przez warstwę materiału pochłaniającego, przy ustalonym natężeniu promieniowania padającego, a różnej grubości materiału x. Wyniki (liczby impulsów na sekundę N) przedstawia tabela poniżej. x, cm N licznik G-M x Zadanie 6.5 ( pkt) Wykonując odpowiednie obliczenia, ustal i napisz, czy poniższe stwierdzenie jest prawdziwe. Liczba cząstek przechodzących przez materiał pochłaniający jest odwrotnie proporcjonalna do grubości x warstwy tego materiału. Na przykład: N x ( ) Twierdzenie NIE JEST PRAWDZIWE, bowiem iloczyn N x const Zadanie 6.6 ( pkt) Oblicz stosunek liczby cząstek pochłoniętych do liczby cząstek przechodzących dla każdej kolejnej warstwy o ustalonej grubości cm. Wyniki wpisz do poniższej tabeli. Obliczenia * ) Czyli udowodniliśmy, że w dobrym przybliżeniu liczba cząstek pochłoniętych = liczba cząstek przechodzących od x = 0 do x = cm od x = cm do x = cm od x = cm do x = 3 cm Sformułuj wniosek wynikający z przeprowadzonych badań, podkreślając właściwe wyrażenie w nawiasie w poniższym zdaniu. Zgodnie z wynikami doświadczenia, stosunek liczby cząstek pochłoniętych do liczby cząstek przechodzących był dla kolejnych warstw ( w przybliżeniu jednakowy / różny ). Wypełnia egzaminator Nr zadania Maks. liczba pkt Uzyskana liczba pkt

26 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii Poziom rozszerzony 3 BRUDNOPIS