EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII

Transkrypt

1 Miejce na naklejkę z kodem zkoły dylekja MFA-PAP-06 EGZAMIN MAURALNY Z FIZYKI I ASRONOMII POZIOM PODSAWOWY Cza pracy 0 minut Intrukcja dla zdającego. Sprawdź, czy arkuz egzaminacyjny zawiera 3 tron (zadania ). Ewentualny brak zgłoś przewodniczącemu zepołu nadzorującego egzamin.. Rozwiązania i odpowiedzi zapiz w miejcu na to przeznaczonym przy każdym zadaniu. 3. W rozwiązaniach zadań rachunkowych przedtaw tok rozumowania prowadzący do otatecznego wyniku oraz pamiętaj o jednotkach. 4. Piz czytelnie. Używaj długopiu/pióra tylko z czarnym tuzem/atramentem. 5. Nie używaj korektora, a błędne zapiy wyraźnie przekreśl. 6. Pamiętaj, że zapiy w brudnopiie nie podlegają ocenie. 7. Podcza egzaminu możez korzytać z karty wybranych wzorów i tałych fizycznych, linijki oraz kalkulatora. 8. Wypełnij tę część karty odpowiedzi, którą koduje zdający. Nie wpiuj żadnych znaków w części przeznaczonej dla egzaminatora. 9. Na karcie odpowiedzi wpiz woją datę urodzenia i PESEL. Zamaluj pola odpowiadające cyfrom numeru PESEL. Błędne zaznaczenie otocz kółkiem i zaznacz właściwe. Życzymy powodzenia! ARKUSZ I MAJ ROK 006 Za rozwiązanie wzytkich zadań można otrzymać łącznie 50 punktów Wypełnia zdający przed rozpoczęciem pracy PESEL ZDAJĄCEGO KOD ZDAJĄCEGO

2 Egzamin maturalny z fizyki i atronomii Zadania zamknięte W zadaniach od. do 0. wybierz i zaznacz na karcie odpowiedzi jedną poprawną odpowiedź. Zadanie. ( pkt) omek wchodzi po chodach z parteru na piętro. Różnica wyokości między parterem a piętrem wynoi 3 m, a łączna długość dwóch odcinków chodów jet równa 6 m. Wektor całkowitego przemiezczenia omka ma wartość A. 3 m B. 4,5 m C. 6 m D. 9 m Zadanie. ( pkt) Wykre przedtawia zależność wartości prędkości od czau dla ciała o maie 0 kg, padającego w powietrzu z dużej wyokości. Analizując wykre można twierdzić, że podcza pierwzych 5 ekund ruchu wartość iły oporu v, m/ 50 A. jet tała i wynoi 50 N. B. jet tała i wynoi 00 N. C. rośnie do makymalnej wartości 50 N. D. rośnie do makymalnej wartości 00 N t, Zadanie 3. ( pkt) Ryunek przedtawia linie pola elektrotatycznego układu dwóch punktowych ładunków. Analiza ryunku pozwala twierdzić, że ładunki ą A. jednoimienne i q A > q B B. jednoimienne i q A < q B C. różnoimienne i q A > q B D. różnoimienne i q A < q B Zadanie 4. ( pkt) Jądro izotopu 35 9 U zawiera A. 35 neutronów. B. 37 nukleonów. C. 43 neutrony. D. 9 nukleony.

3 Egzamin maturalny z fizyki i atronomii 3 Zadanie 5. ( pkt) Zdolność kupiająca zwierciadła kulitego wklęłego o promieniu krzywizny 0 cm ma wartość A. /0 dioptrii. B. /5 dioptrii. C. 5 dioptrii. D. 0 dioptrii. Zadanie 6. ( pkt) Piłkę o maie kg upuzczono wobodnie z wyokości m. Po odbiciu od podłoża piłka wznioła ię na makymalną wyokość 50 cm. W wyniku zderzenia z podłożem i w trakcie ruchu piłka traciła energię o wartości około A. J B. J C. 5 J D. 0 J Zadanie 7. ( pkt) Energia elektromagnetyczna emitowana z powierzchni Słońca powtaje w jego wnętrzu w proceie A. yntezy lekkich jąder atomowych. B. rozzczepienia ciężkich jąder atomowych. C. yntezy związków chemicznych. D. rozpadu związków chemicznych. Zadanie 8. ( pkt) Stoowana przez Izaaka Newtona metoda badawcza, polegająca na wykonywaniu doświadczeń, zbieraniu wyników woich i cudzych oberwacji, zukaniu w nich regularności, tawianiu hipotez, a natępnie uogólnianiu ich poprzez formułowanie praw, to przykład metody A. indukcyjnej. B. hipotetyczno-dedukcyjnej. C. indukcyjno-dedukcyjnej. D. tatytycznej. Zadanie 9. ( pkt) Optyczny telekop Hubble a krąży po orbicie okołoziemkiej w odległości około 600 km od powierzchni Ziemi. Umiezczono go tam, aby A. zmniejzyć odległość do fotografowanych obiektów. B. wyeliminować zakłócenia elektromagnetyczne pochodzące z Ziemi. C. wyeliminować wpływ czynników atmoferycznych na jakość zdjęć. D. wyeliminować działanie ił grawitacji. Zadanie 0. ( pkt) Podcza odczytu za pomocą wiązki światła laerowego informacji zapianych na płycie CD wykorzytywane jet zjawiko A. polaryzacji. B. odbicia. C. załamania. D. interferencji.

4 4 Egzamin maturalny z fizyki i atronomii Zadania otwarte Rozwiązanie zadań o numerach od do należy zapiać w wyznaczonych miejcach pod treścią zadania. Zadanie. Klocek (5 pkt) Drewniany klocek przymocowany jet do ściany za pomocą nitki, która wytrzymuje naciąg iłą o wartości 4 N. Wpółczynnik tarcia tatycznego klocka o podłoże wynoi 0,. W obliczeniach przyjmij, że wartość przypiezenia ziemkiego jet równa 0 m/.. (3 pkt) Oblicz makymalną wartość powoli naratającej iły F, z jaką można poziomo ciągnąć klocek, aby nitka nie uległa zerwaniu. Z treści zadania wynika, że F F + F, gdzie μmg. N F F μ mg + F 6 N F N m F 0, kg 0 F N + 4 N + 4 N. ( pkt) Oblicz wartość przypiezenia, z jakim będzie poruzał ię klocek, jeżeli uunięto nitkę łączącą klocek ze ścianą, a do klocka przyłożono poziomo kierowaną iłę o tałej wartości 6 N. Przyjmij, że wartość iły tarcia kinetycznego jet równa,5 N. FW a, gdzie FW F F, zatem m F F 6N,5 N a m kg m a 4,5

5 Egzamin maturalny z fizyki i atronomii 5 Zadanie. Krople dezczu (4 pkt) Z krawędzi dachu znajdującego ię na wyokości 5 m nad powierzchnią chodnika padają krople dezczu.. ( pkt) Wykaż, że cza padania kropli wynoi, a jej prędkość końcowa jet równa 0 m/. W obliczeniach pomiń opór powietrza oraz przyjmij, że wartość przypiezenia ziemkiego jet równa 0 m/. aδt, gdzie h i a g, gδt zatem h h 5 m Δ t g m 0 Δ t Δ E p E k v v v 0 gh, zatem m 0 5 m m mgh mv. ( pkt) Uczeń, oberwując padające krople utalił, że uderzają one w chodnik w jednakowych odtępach czau co 0,5 ekundy. Przedtaw na wykreie zależność wartości prędkości od czau dla co najmniej 3 kolejnych kropli. Wykonując wykre przyjmij, że cza padania kropli wynoi, a wartość prędkości końcowej jet równa 0 m/. v, m/ t, Nr zadania.... Wypełnia Mak. liczba pkt 3 egzaminator! Uzykana liczba pkt

6 6 Egzamin maturalny z fizyki i atronomii Zadanie 3. Roleta (3 pkt) Roleta okienna zbudowana jet z wałka, na którym nawijane jet płótno załaniające okno (ry). Roletę można podnoić i opuzczać za pomocą znurka obracającego wałek. znurek roleta Zadanie 3. ( pkt) Wyjaśnij, dlaczego w trakcie podnozenia rolety ruchem jednotajnym, iła z jaką trzeba ciągnąć za znurek nie jet tała. Przyjmij, że średnica wałka nie zależy od ilości płótna nawiniętego na wałek oraz pomiń iły oporu ruchu. Podcza podnozenia rolety ruchem jednotajnym ciężar/maa jej zwiającej części maleje i dlatego wartość iły z jaką trzeba ciągnąć za znurek zmniejza ię. Zadanie 3. ( pkt) Oblicz pracę, jaką należy wykonać, aby podnieść rozwiniętą roletę, nawijając całkowicie płótno na wałek. Długość płótna całkowicie rozwiniętej rolety wynoi m, a jego maa kg. Wykonana praca powoduje wzrot energii potencjalnej rolety. W ΔE p, gdzie Δ E p mgh, a h l (l długość rolety). W mg m W kg 0 m W 0 J l

7 Egzamin maturalny z fizyki i atronomii 7 Zadanie 4. Wahadło (4 pkt) Na nierozciągliwej cienkiej nici o długości,6 m zawiezono mały ciężarek, budując w ten poób model wahadła matematycznego. 4. ( pkt) Podaj, czy okre drgań takiego wahadła, wychylonego z położenia równowagi o niewielki kąt ulegnie zmianie, jeśli na tej nici zawieimy mały ciężarek o dwukrotnie więkzej maie. Odpowiedź uzaadnij, odwołując ię do odpowiednich zależności. Okre drgań wahadła po zmianie may ciężarka nie ulegnie zmianie. Opiane w treści zadania wahadło jet wahadłem matematycznym. Okre drgań wahadła matematycznego l π nie zależy od may. g 4. ( pkt) Oblicz liczbę pełnych drgań, które wykonuje takie wahadło w czaie 8, gdy wychylono je o niewielki kąt z położenia równowagi i puzczono wobodnie. W obliczeniach przyjmij, że wartość przypiezenia ziemkiego jet równa 0 m/. π 6,8 l g,5,6 m m 0 8 n 8 n,5 n 3,9 Wahadło w ciągu 8 ekund wykona 3 pełne drgania. Nr zadania Wypełnia Mak. liczba pkt egzaminator! Uzykana liczba pkt

8 8 Egzamin maturalny z fizyki i atronomii Zadanie 5. Satelita ( pkt) Satelita krąży po orbicie kołowej wokół Ziemi. Podaj, czy natępujące twierdzenie jet prawdziwe: Wartość prędkości liniowej tego atelity zmaleje po przenieieniu go na inną orbitę kołową o więkzym promieniu. Odpowiedź uzaadnij, odwołując ię do odpowiednich zależności. Stwierdzenie jet prawdziwe. Wartość prędkości liniowej atelity można obliczyć korzytając z zależności GM v. r Zwiękzenie promienia orbity kołowej r powoduje zmniejzenie wartości prędkości liniowej v. Zadanie 6. Pocik (4 pkt) Stalowy pocik, lecący z prędkością o wartości 300 m/ wbił ię w hałdę piaku i ugrzązł w niej. 6. (3 pkt) Oblicz makymalny przyrot temperatury pociku, jaki wytąpi w ytuacji opianej w zadaniu przyjmując, że połowa energii kinetycznej pociku zotała zamieniona na przyrot energii wewnętrznej pociku. Ciepło właściwe żelaza wynoi 450 J/(kg K). EK Q, gdzie Q mcδ mv mcδ v v cδ Δ 4 4c m 300 Δ J kg K 6. ( pkt) 50 K Wyjaśnij krótko, na co zotała zużyta rezta energii kinetycznej pociku. Rezta energii kinetycznej zotała zużyta na wykonanie pracy (np. wydrążenie kanału w piaku, płazczenie pociku)

9 Zadanie 7. Proton (5 pkt) Egzamin maturalny z fizyki i atronomii 9 W jednorodnym polu magnetycznym, którego wartość indukcji wynoi 0,, krąży w próżni proton po okręgu o promieniu równym 0 cm. Wektor indukcji pola magnetycznego jet protopadły do płazczyzny ryunku i kierowany za tę płazczyznę. v 7. ( pkt) Zaznacz na ryunku wektor prędkości protonu. Odpowiedź krótko uzaadnij, podając odpowiednią regułę. Kierunek i zwrot wektora prędkości protonu można określić korzytając z reguły lewej dłoni. 7. (3 pkt) Wykaż, że proton o trzykrotnie więkzej wartości prędkości krąży po okręgu o trzykrotnie więkzym promieniu. F d F L, czyli F d FL m v qvb r mv mv qb r r qb Ponieważ wartość prędkości wzrata trzykrotnie m3v r qb r r mv, zatem 3 r qb Nr zadania Wypełnia Mak. liczba pkt 3 3 egzaminator! Uzykana liczba pkt

10 0 Egzamin maturalny z fizyki i atronomii Zadanie 8. Dwie oczewki (3 pkt) Dwie identyczne oczewki płako-wypukłe wykonane ze zkła zamocowano na ławie optycznej w odległości 0,5 m od iebie tak, że główne oie optyczne oczewek pokrywają ię. Na pierwzą oczewkę wzdłuż głównej oi optycznej kierowano równoległą wiązkę światła, która po przejściu przez obie oczewki była nadal wiązką równoległą biegnącą wzdłuż głównej oi optycznej. 8. ( pkt) Wykonaj ryunek przedtawiający bieg wiązki promieni zgodnie z opianą ytuacją. Zaznacz na ryunku położenie ognik dla obu oczewek. F F główna oś optyczna F F 8. ( pkt) Oblicz ognikową układu zbudowanego w powietrzu z tych oczewek po złożeniu ich płakimi powierzchniami. Przyjmij, że promienie krzywizny oczewek wynozą,5 cm, a bezwzględne wpółczynniki załamania światła w powietrzu oraz zkle wynozą odpowiednio i,5. f f f n n p r,5 r,5cm + r, ponieważ r r r f,5cm

11 Egzamin maturalny z fizyki i atronomii Zadanie 9. Echo (3 pkt) Jeżeli dwa jednakowe dźwięki docierają do ucha w odtępie czau dłużzym niż 0, ą łyzane przez człowieka oddzielnie (powtaje echo). Jeśli odtęp czau jet krótzy od 0, dwa dźwięki odbieramy jako jeden o przedłużonym czaie trwania (powtaje pogło). Oblicz, w jakiej najmniejzej odległości od łuchacza powinna znajdować ię pionowa ściana odbijająca dźwięk, aby po klaśnięciu w dłonie łuchacz ułyzał echo. Przyjmij, że wartość prędkości dźwięku w powietrzu wynoi 340 m/. Droga przebyta przez falę akutyczną l, gdzie l jet odległością od ściany. vδt Ponieważ, l vδt l m 340 0, l l 7 m Aby łuchacz ułyzał echo odległość od ściany powinna być więkza niż 7 m. Zadanie 0. Zbiornik z azotem (3 pkt) Stalowy zbiornik zawiera azot pod ciśnieniem 00 kpa. emperatura gazu wynoi 7 o C. Zbiornik zabezpieczony jet zaworem bezpieczeńtwa, który otwiera ię gdy ciśnienie gazu przekroczy 500 kpa. Zbiornik wytawiono na działanie promieni łonecznych, w wyniku czego temperatura gazu wzroła do 77 o C. Podaj, czy w opianej ytuacji natąpi otwarcie zaworu. Odpowiedź uzaadnij, wykonując niezbędne obliczenia. Przyjmij, że objętość zbiornika mimo ogrzania nie ulega zmianie. p V p p p p p V, ponieważ V V p 00kPa 350 K 300 K p 400kPa Zawór bezpieczeńtwa nie otworzy ię. Nr zadania Wypełnia Mak. liczba pkt 3 3 egzaminator! Uzykana liczba pkt

12 Egzamin maturalny z fizyki i atronomii Zadanie. Energia wiązania (4 pkt) Wykre przedtawia przybliżoną zależność energii wiązania jądra przypadającej na jeden nukleon od liczby maowej jądra.. ( pkt) Oblicz wartość energii wiązania jądra izotopu radonu (Rn) zawierającego 86 protonów i 34 neutrony. Wynik podaj w megaelektronowoltach. Liczba maowa dla jądra izotopu radonu A Energia wiązania na jeden nukleon (odczytana z wykreu) jet równa 8 MeV. Energia wiązania jądra radonu E w 0 8 MeV 760 MeV.. ( pkt) Wyjaśnij krótko pojęcie jądrowego niedoboru may ( deficytu may ). Zapiz formułę matematyczną pozwalającą obliczyć wartość niedoboru may, jeśli znana jet energia wiązania jądra. Jądrowy niedobór may ( deficyt may ) to różnica miedzy umą ma kładników jądra atomowego (neutronów i protonów) a maą jądra. Wartość niedoboru may można obliczyć korzytając z zaady równoważności may i energii E mc. Nr zadania.. Wypełnia Mak. liczba pkt egzaminator! Uzykana liczba pkt

13 Egzamin maturalny z fizyki i atronomii 3 BRUDNOPIS