ARKUSZ PRÓBNEJ MATURY Z OPERONEM FIZYKA I ASTRONOMIA

Transkrypt

1 Miejsce na naklejk z kodem ARKUSZ PRÓBNEJ MATURY Z OPERONEM FIZYKA I ASTRONOMIA POZIOM ROZSZERZONY LISTOPAD ROK 2009 Instrukcja dla zdajàcego Czas pracy 150 minut 1. Sprawdê, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 11 stron (zadania 1 5). Ewentualny brak zg oê przewodniczàcemu zespo u nadzorujàcego egzamin. 2. Rozwiàzania zadaƒ i odpowiedzi zapisz w miejscu na to przeznaczonym. 3. W rozwiàzaniach zadaƒ przedstaw tok rozumowania prowadzàcy do ostatecznego wyniku oraz pami taj o jednostkach. 4. Pisz czytelnie; u ywaj d ugopisu/pióra tylko z czarnym tuszem/atramentem. 5. Nie u ywaj korektora. B dne zapisy wyraênie przekreêl. 6. Zapisy w brudnopisie nie b dà oceniane. 7. Podczas egzaminu mo na korzystaç z karty wybranych wzorów i sta ych fizycznych, linijki oraz kalkulatora. yczymy powodzenia! Za rozwiàzanie wszystkich zadaƒ mo na otrzymaç àcznie 60 punktów. Wpisuje zdajàcy przed rozpocz ciem pracy PESEL ZDAJÑCEGO KOD ZDAJÑCEGO Arkusz opracowany przez Wydawnictwo Pedagogiczne OPERON. Kopiowanie w ca oêci lub we fragmentach bez zgody wydawcy zabronione. Wydawca zezwala na kopiowanie zadaƒ przez dyrektorów szkó bioràcych udzia w programie Próbna Matura z OPERONEM.

2 Zadanie 1. Skrzynia (12 pkt) Na skrzyni o masie 20 kg dzia a równoleg a do pod o a si a zmieniajàca si jednostajnie w czasie. Zmian wartoêci si y tarcia w funkcji dzia ajàcej si y przedstawiono na rysunku. W obliczeniach przyjmij g = 10 m 2. s T [N] T stat T kin 1.1. (2 pkt) Do spoczywajàcej skrzyni przy o ono si y: a) F < 20 N, b) F > 20 N. Narysuj si y dzia ajàce na skrzyni w obu przypadkach F [N] 1.2. (3 pkt) Korzystajàc z wykresu, oblicz wartoêç wspó czynnika tarcia statycznego (2 pkt) Do skrzyni wrzucono 20 kg jab ek. Pozioma si a o sta ej wartoêci dzia ajàca na skrzyni powoduje ruch skrzyni ze sta à szybkoêcià 10 m s. Oblicz wartoêç przy o onej si y, je eli wspó czynnik tarcia kinetycznego n = 005,. 2

3 1.4. (3 pkt) Z jakà mocà powinien pracowaç silnik elektryczny, aby przesuwaç skrzyni o masie 40kg ze sta à szybkoêcià 15, m s po poziomej powierzchni, dla której n = 008,? kin 1.5. (2 pkt) Silnik, przesuwajàcy poziomo skrzynki z jab kami, pracuje ze sprawnoêcià 95 %. Oblicz nat enie pràdu w uzwojeniu silnika, je eli jest on zasilany napi ciem 230 V i pracuje z mocà 60 W. 3

4 Zadanie 2. Kulka (12 pkt) Na wysokoêci 2 m od pod o a zawieszono na nierozciàgliwej nici o d ugoêci 50 cm stalowà kulk o masie 20 g. Nast pnie wychylono jà o x = 30 cm od pionu. Wytrzyma oêç na zerwanie nici F = 12, N. max 2.1. (5 pkt) Kulk puszczono swobodnie. Czy kulka zerwie si w najni szym po o eniu? Odpowiedê poprzyj rachunkiem (4 pkt) Po ka dym pe nym wahni ciu energia potencjalna uk adu maleje o 20% zaczynajàc od wartoêci poczàtkowej 20 $ 10 3 J. Uzupe nij tabel wartoêci energii potencjalnej uk adu po ka dym wahni ciu. - W zapisie stosuj zaokràglenie do dwóch miejsc po przecinku. Sporzàdê wykres zale noêci maksymalnej energii potencjalnej po ka dym wahni ciu od numeru wahni cia. Na wykresie zaznacz równie wartoêç energii poczàtkowej. n E [ $ 10 ] J p - 3 4

5 2.3. (3 pkt) W punkcie A ustawiono kulk o masie 20 g. Oblicz zasi g lotu kulki uderzonej przez wahad o, je eli pr dkoêç kulki wahad a w momencie uderzenia mia a wartoêç 2 m s, a zderzenie by o idealnie spr yste. l A Zadanie 3. Zjawisko fotoelektryczne (13 pkt) Na p ytk wykonanà z cezu pada wiàzka Êwiat a o d ugoêci fali 400 nm, wywo ujàc zjawisko fotoelektryczne zewn trzne. WartoÊç pracy wyjêcia dla wybranych metali podano w tabeli. Pierwiastek Symbol chemiczny Praca wyjêcia [ ev] Cez Cs 214, Wolfram W 450, Platyna Pt 565, elazo Fe 470, 3.1. (2 pkt) Oblicz maksymalnà energi kinetycznà fotoelektronów w jednostkach SI. 5

6 3.2. (2 pkt) - Oblicz napi cie hamowania fotoelektronów o energii kinetycznej 16, $ J (3 pkt) Wiàzka fotonów o mocy 1 mw i d ugoêci fali 250 nm pada na p ytk sodowà. Oblicz maksymalne nat enie pràdu otrzymanych fotoelektronów (3 pkt) Oblicz granicznà d ugoêç fali Êwiat a wywo ujàcego zjawisko fotoemisji z platyny. W jakim zakresie widma le y ta d ugoêç fali? 6

7 3.5. (3 pkt) D ugofalowa granica zjawiska fotoelektrycznego dla elaza wynosi oko o 263 nm. Po ogrzaniu elaza granica ta wynios a 280 nm. Jak ogrzewanie zmieni o prac wyjêcia? Zadanie 4. Zwojnica (11 pkt) Zmiana nat enia pràdu o 2 A w czasie 05, spowoduje indukowanie w zwojnicy si y elektromotorycznej 05, mv (2 pkt) Oblicz indukcyjnoêç zwojnicy (3 pkt) Oblicz okres i cz stotliwoêç drgaƒ rezonansowych obwodu utworzonego ze zwojnicy o indukcyjno- Êci 125 nh i kondensatora o pojemnoêci 28, 2 nf. 7

8 4.3. (2 pkt) Oblicz d ugoêç fali. W jakim zakresie fal elektromagnetycznych znajdujà si fale emitowane przez uk ad RLC? 4.4. (4 pkt) Oblicz wartoêç oporu indukcyjnego i pojemnoêciowego elementów z poprzedniego zadania dla cz stotliwoêci pràdu przemiennego 50 Hz. Zadanie 5. Lewitacja (12 pkt) Lewitacja ( ac. levis = lekki, lotny ) unoszenie si lub latanie w powietrzu cia materialnych, jakby by y lekkie niczym powietrze.* *S ownik wyrazów obcych, pod red. J. Kamieƒskiej-Szamaj, Wroc aw (5 pkt) - Kropl oleju o masie 2 mg na adowanà dodatnim adunkiem o wartoêci q = C wprowadzono mi dzy ok adkami kondensatora p askiego umieszczonymi poziomo w odleg oêci 10 cm. Jakie napi cie U nale y pod àczyç do ok adek kondensatora, aby kropla lewitowa a? Wykonaj rysunek i zaznacz wszystkie si y dzia ajàce na kropl oleju oraz kierunek i zwrot wektora nat enia pola elektrostatycznego. Na rysunku oraz w obliczeniach pomiƒ si wyporu powietrza. 8

9 5.2. (4 pkt) Przewodnik miedziany o masie 30 g i d ugoêci 05, m lewituje w polu grawitacyjnym pewnej planety gz (g = ). W przewodniku tym p ynie pràd o nat eniu 5 A. Wykonaj odpowiedni rysunek. Zaznacz na nim p 6 si y oraz kierunek i zwrot wektora indukcji pola magnetycznego. Wyznacz wartoêç wektora indukcji magnetycznej potrzebnej do utrzymania przewodu w lewitacji. 9

10 5.3. (3 pkt) Model odzi podwodnej ma mas 2 kg. Jakà obj toêç powinna mieç ódê, aby mog a lewitowaç kg w wodzie o g stoêci ? Obj toêç wyraê w dm 3. Jaki maksymalny adunek mo na w o yç do odzi bez zmiany jej obj toêci, aby nie uton a w wodzie morskiej o g stoêci ? m kg m 10

11 BRUDNOPIS (nie podlega ocenie) 11

12