Spis treści. Wstęp... 5

Transkrypt

1

2 Spis treści Wstęp Pytania, zadania, testy zakres podstawowy i rozszerzony I. Kinematyka II. Dynamika III. Praca i energia IV. Ruch obrotowy bryły sztywnej V. Drgania i fale VI. Oddziaływania grawitacyjne VII. Oddziaływania elektryczne VIII. Obwody prądu stałego IX. Pole magnetyczne X. Pole elektromagnetyczne XI. Fizyczne podstawy elektroniki i telekomunikacji XII. Termodynamika XIII. Falowe właściwości światła XIV. Korpuskularne właściwości światła i falowe właściwości materii XV. Fizyka jądrowa XVI. Astronomia i astrofizyka Model odpowiedzi I. Kinematyka II. Dynamika III. Praca i energia IV. Ruch obrotowy bryły sztywnej V. Drgania i fale VI. Oddziaływania grawitacyjne VII. Oddziaływania elektryczne VIII. Obwody prądu stałego IX. Pole magnetyczne X. Pole elektromagnetyczne XI. Fizyczne podstawy elektroniki i telekomunikacji XII. Termodynamika XIII. Falowe właściwości światła XIV. Korpuskularne właściwości światła i falowe właściwości materii XV. Fizyka jądrowa XVI. Astronomia i astrofizyka Sprawdziany Mechanika zakres podstawowy Mechanika zakres podstawowy Mechanika 3 zakres rozszerzony Termodynamika zakres podstawowy Termodynamika zakres podstawowy Termodynamika 3 zakres rozszerzony Drgania i fale zakres podstawowy Drgania i fale zakres podstawowy Drgania i fale 3 zakres rozszerzony Pola grawitacyjne, elektryczne, magnetyczne zakres podstawowy Pola grawitacyjne, elektryczne, magnetyczne zakres rozszerzony Prąd elektryczny stały i zmienny zakres rozszerzony Fizyka współczesna zakres podstawowy Fizyka współczesna zakres rozszerzony

3 SPIS TREŚCI Model odpowiedzi Mechanika zakres podstawowy Mechanika zakres podstawowy Mechanika 3 zakres rozszerzony Termodynamika zakres podstawowy Termodynamika zakres podstawowy Termodynamika 3 zakres rozszerzony Drgania i fale zakres podstawowy Drgania i fale zakres podstawowy Drgania i fale 3 zakres rozszerzony Pola grawitacyjne, elektryczne, magnetyczne zakres podstawowy Pola grawitacyjne, elektryczne, magnetyczne zakres rozszerzony Prąd elektryczny stały i zmienny zakres rozszerzony Fizyka współczesna zakres podstawowy Fizyka współczesna zakres rozszerzony Arkusze egzaminacyjne Arkusz (zakres podstawowy) Arkusz (zakres rozszerzony) Model odpowiedzi i schemat punktowania Arkusz (zakres podstawowy) Arkusz (zakres rozszerzony) Przykładowy arkusz egzaminacyjny (zakres rozszerzony)

4 I. Kinematyka W obliczeniach załóż, że nie występują siły oporu powietrza oraz przyjmij, że przyspieszenie ziemskie ma wartość 0 m/s. Zakres podstawowy W zadanich 0 wybierz jedną poprawną odpowiedź.. Na rysunku przedstawiono tor ruchu wagonika kolejki szynowej w wesołym miasteczku. Wagonik poruszający się po torze przejeżdża drogę równą 00 m. Przemieszczenie wagonika po przejechaniu całej trasy wynosi: a) mniej niż 00 m; c) mniej niż 00 m; b) dokładnie 00 m; d) dokładnie 00 m.. Rakietę sygnalizacyjną wystrzelono pionowo w górę z prędkością o wartości 30 m/s, po czasie t wróciła ona do położenia początkowego. Pomijając siły oporu powietrza można powiedzieć, że rakieta: a) wróciła na ziemię po upływie 3 s od chwili jej wystrzelenia; b) uderzyła w podłoże z prędkością o wartości mniejszej niż 30 m/s; c) poruszała się najpierw ruchem przyspieszonym, a potem opóźnionym; d) po upływie 3 s ruchu wartość prędkości była równa zero. 3. Tramwaj przejeżdża odcinek między przystankami o długości km w ciągu 5 min. Połowę trasy tramwaj porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym, a następną połowę ruchem jednostajnie opóźnionym z tą samą wartością przyspieszenia. Który z pokazanych wykresów przedstawia zależność prędkości tramwaju od czasu ruchu? 4. Helikopter służący do gaszenia pożaru leci nad ziemią z prędkością o wartości 0 m/s. Gdy helikopter znalazł się nad ogniskiem pożaru, otwarto w jego dnie luk, którym zaczęły wypadać worki z wodą i substancją gaszącą. a. Prędkość początkowa worków względem ziemi i względem helikoptera była równa zero. b. Prędkość początkowa worków względem helikoptera wynosi 0 m/s, a względem ziemi zero. c. Prędkość początkowa worków względem helikoptera wynosi zero, a względem ziemi 0 m/s. d. Prędkość początkowa worków względem helikoptera wynosi 0 m/s i względem ziemi 0 m/s. 5. Zawodnik ścigający się na rowerze po torze kołowym o promieniu 40 m wykonał 0 okrążeń w czasie 6 minut. Wartość średniej prędkości zawodnika wynosiła: a) 4,9 m s ; b) 6,98 m s ; c) m s ; d),56 m s. 6. Masa spoczywającego elektronu w przybliżeniu jest równa kg. Jeżeli masa elektronu przyspieszonego w akceleratorze liniowym osiągnęła wartość, kg to znaczy, że elektron porusza się z prędkością: a) 0,6 c; b) 0,53 c; c) 0,7 c; d) 0,86 c. 9

5 I. Kinematyka Zakres podstawowy. c.. d. 3. a. 4. c. 5. b. 6. c. 7. c. 8. c. 9. b. 0. c.. Średnia prędkość cząsteczki wodoru w temperaturze 80 K odczytana z wykresu ma wartość v = 4 0 m/s. Po skorzystaniu z zależności drogi od czasu dla ruchu jednostajnego otrzymujemy równość: s = vt =, m. s 6 km km.. v sr = = = 4. t 4 h h. W trzeciej godzinie. Wskazówka: porównaj drogi przebyte w,, 3 i 4 godzinie. 3. W czwartej godzinie km/h. Średnia prędkość samochodu w dowolnym ruchu jest równa v sr = s/t. Pierwszy odcinek 5 km samochód przebył z prędkością o wartości 30 km/h w czasie 0,5 godziny, drugi odcinek 5 km przebył w czasie 0 minut i w efekcie całą drogę 30 km przebył w czasie 40 minut. 4.Wolniejszy samochód porusza się z prędkością o wartości 4 km/h, szybszy z prędkością o wartości 60 km/h. Względna wartość prędkości (ponieważ jadą w tę samą stronę) wynosi 36 km/h. 5. W ciągu dwóch godzin odległość zmalała o 0 km, zatem samochody zbliżały się do siebie z prędkością 60 km/h. 6. Przemieszczenie jest równe 5 m, a wartość prędkości v =,5 m/s. 7. Wypadkowa prędkość musi mieć kierunek zgodny z prostą przechodzącą przez miasta Katowice i Włocławek. Obliczamy z poniższej zależności kąt między kierunkami północ południe a kierunkiem lotu samolotu. v 0 sin = = = 0, =, 54. v Odczytujemy z rysunku drogę przebytą przez kulę i obliczamy wartość jej prędkości v = s/t = 6 m/s. Prędkość kuli jest sumą prędkości zawodnika i jego ręki, dlatego prędkość zawodnika względem parkietu obliczamy ze wzoru v = v v = m/s. 9. Samochód będzie poruszać się ruchem jednostajnie opóźnionym, ponieważ wektor przyspieszenia ma stałą wartość, a jego zwrot jest przeciwny do wektora prędkości. 0. Około 5,5 sekundy.. Wykres jest niepoprawny. Podczas sprintu zawodnik rozpoczyna ruch ze stanu spoczynku, na wykresie zaznaczono, że ma już prędkość początkową. Start zawodnika związany jest ze zmianą wartości prędkości w krótkim odstępie czasu i wtedy zawodnik porusza się ruchem zmiennym. Na wykresie w całym przedziale czasu ruchu zawodnika zaznaczono jednakową wartość prędkości.. Czas przejazdu pierwszego wagonu pozwala nam obliczyć przyspieszenie pociągu: l a = t Czas przejazdu wszystkich wagonów możemy obliczyć ze wzoru: nl t = = t n a 3. Szukana odległość jest równa polu powierzchni pod wykresem zależności v(t); s =,5 m. 4. Droga przebyta przez Asa jest równa: s = v t = v (t + t ). Droga przebyta przez Alę: vt s = + vt. Z tych równości wyliczamy t i następnie czas t:. v t= t + t = t = 0 s. ( v v ). 79

6 Mechanika. Zakres podstawowy Czas rozwiązywania 45 minut. Maksymalna ilość punktów 8. Zadanie. Uczeń podczas pisania klasówki sprawdzającej zasób jego wiedzy z ruchu jednostajnego narysował wykres lecz nie oznaczył osi. Wykres ma sens fizyczny dla pary współrzędnych: Zadanie. Ciężarówka porusza się po poziomej jezdni z prędkością o wartości 0 m/s. W kontenerze ciężarówki znajduje się piłka, która względem ciężarówki porusza się przeciwnie do kierunku ruchu ciężarówki z prędkością o wartości m/s. Prędkość piłki względem jezdni wynosi: a) m/s; b) 0 m/s; c) 8 m/s; d) m/s. Zadanie 3. Na wykresie przedstawiono zależność prędkości motocykla od czasu ruchu. Średnia prędkość motocykla wynosiła: a) 7,5 m/s; c) 5,0 m/s; b) 0,0 m/s; d),5 m/s. 30

7 Arkusz (zakres podstawowy) Czas rozwiązywania 0 minut. Maksymalna liczba punktów 50. Podczas rozwiązywania zadań posłuż się kartą wybranych wzorów i stałych fizycznych zamieszczoną w informatorze z fizyki i astronomii. Zadania o numerach 0 wymagają wybrania jednej prawidłowej odpowiedzi i wpisania jej do prostokąta znajdującego się pod zadaniem. Zadanie. Jednym z dowodów potwierdzających kinetyczną teorię gazów i cieczy są ruchy Browna. Poniżej przedstawiono przypadkowy ruch cząsteczki tłuszczu w mleku obserwowany pod mikroskopem. Przemieszczenie tej cząsteczki jest równe: a) 0 µm; b) 0,4 µm; c) 0,74 µm; d), µm. Zadanie. Balonik wypełniony helem wznosi się pionowo ze stałą prędkością o wartości m/s. Gdy zaczął wiać wiatr z prędkością o wartości m/s prostopadle do kierunku ruchu balonika, to balonik zmienił kierunek ruchu, a jego prędkość mierzona względem ziemi wynosiła: a),73 m/s; b),4 m/s; c) 3 m/s; d) 5 m/s. Zadanie 3. Maciek ciągnie sanki ruchem jednostajnym, przykładając do sanek siłę 0 N pod kątem 60 do poziomu. Wartość siły tarcia podczas ruchu wynosi: a) 5 N; b) 0 N; c) 7, N; d) 0 N. Zadanie 4. Masa protonu jest 840 razy większa od masy elektronu. Jeżeli obie cząstki wprowadzimy w pole elektryczne o natężeniu E z jednakowymi prędkościami początkowymi v o = 0 m/s to po jednakowym czasie: a) większą prędkość uzyska proton, gdyż ma większą masę; b) obie cząstki uzyskają takie same prędkości, gdyż mają jednakowe ładunki; c) prędkość zwiększy tylko elektron, gdyż proton ma za dużą masę; d) większą prędkość uzyska elektron, gdyż ma mniejszą masę. 75

8 Arkusz (zakres podstawowy) Nr zadania Standard Punktacja za Modelowe rozwiązanie i sposób punktowania czynność zadanie. I. b. II.4.c b 3. II.4.c b 4. I. d 5. I. a 6. I. d 7. I. a 8. II.4c d 9. II.4c d 0. I. c Korzystamy z równań opisujących ruch jednostajnie przyspieszony: at v = at oraz s =. I.c.. II.4c Obliczamy przyspieszenie: a = v s = m 04,. s Jeżeli t 0 jest czasem mierzonym w układzie związanym z Ziemią, a t czasem mierzonym przez astronautów w rakiecie to czas mierzony w poruszającym się układzie można zapisać równaniem: t = t0 v. c Z zapisanej zależności wynika, że czas mierzony w rakiecie będzie krótszy od czasu mierzonego na Ziemi. Ruch kontenera będzie jednostajny, gdy siła oporu skierowana przeciwnie do siły grawitacji będzie ją równoważyć. Nie. Z równowagi sił wynika, że: I. bv = mg v = mg. b II.b Prędkość jest określona przez współczynnik b, od którego zależy wartość siły oporu, działającej na spadochron i kontener, a te wielkości są stałe. Z drugiej zasady dynamiki wynika, że: ma = N Q N = Q + ma

9 Przykładowy arkusz maturalny poziom rozszerzony Zadanie ( pkt) Nowe planety W gwiazdozbiorze Andromedy można znaleźć słabo świecącą gwiazdę υ -And. Znajduje się ona w odległości 57 lat świetlnych od Słońca i w katalogach jej typ widmowy oznaczono F8V. Wokół tej gwiazdy krążą dwie dotąd odkryte planety. Poniżej w tabeli zamieszczono niektóre dane tych planet. Planeta Średnia odległość od gwiazdy Okres obiegu Planeta A m 4,6 dni Planeta B 6,5 0 9 m. ( pkt) Oblicz okres obiegu planety B wokół gwiazdy υ -And.. (4 pkt) Oblicz masę gwiazdy υ -And. 96

10 Przykładowy arkusz maturalny poziom rozszerzony.3 ( pkt) Poniżej zamieszczono schemat diagramu Hertzsprunga Russela. Zaznacz na diagramie obecną pozycję υ -And zakładając, że jej jasność jest w przybliżeniu równa jasności Słońca i napisz nazwę tej kategorii gwiazd, do której należą Słońce i υ -And (3 pkt) Odkrycia dokonywane w astronomii są często bardzo ważne, ponieważ zmieniają poglądy ludzkości na miejsce człowieka we Wszechświecie. Poniżej wypisano nazwiska trzech uczonych. Zapisz przy każdym nazwisku, czego dotyczyło ich odkrycie. Kopernik... Hubble... Wolszczan... Zadanie 3 (3 pkt) Latarka z soczewką Latarka, zamieszczona poniżej na rysunku, składa się z układu elektrycznego i optycznego. Układ elektryczny tej latarki zawiera żarówkę, dwa jednakowe ogniwa o sile elektromotorycznej,5 V każde oraz wyłącznik. Natężenie prądu elektrycznego płynącego przez żarówkę podczas pracy latarki ma wartość 0, A i wtedy opór żarówki wynosi W. 3. ( pkt) Narysuj schemat układu elektrycznego latarki zasilanej dwoma ogniwami. 97