25-TYP 2015 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - III POZIOM ROZSZERZONY

Transkrypt

1 25-TYP 2015 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - III POZIOM ROZSZERZONY Hydrostatyka Gazy Termodynamika Elektrostatyka Prąd elektryczny stały Rozwiązanie zadań należy zapisać w wyznaczonych miejscach pod treścią zadania Zadanie 1 Mosiężna kulka (15 pkt.) W celu wyznaczenia gęstości kulki mosiężnej, wykonano znane doświadczenie z wykorzystaniem prawa Archimedesa. Najpierw kulkę zawieszono na siłomierzu w powietrzu. Siłomierz wskazał wartość F p = 0,34 N. Następnie powtórzono pomiar, gdy kulka była zanurzona w wodzie. Gęstość wody ρ w = 1000 kg/m 3. Po obliczeniach okazało się, że gęstość kulki wynosi 8220 kg/m 3. Zadanie 1.1 (2 pkt.) Oblicz wskazanie siłomierza, gdy kulka była zanurzona w wodzie? Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 1

2 Zadanie 1.2 (3 pkt.) Mosiądz to stop miedzi i cynku. Gęstość miedzi wynosi ρ m = 8900 kg/m 3, a cynku ρ c = 7200 kg/m 3. Jaki jest skład procentowy tego stopu? Zadanie 1.3 (2 pkt.) Kulkę tę wstawiono do naczynia z rtęcią, o gęstości ρ r = kg/m 3. Jaka część kulki wystaje ponad powierzchnię rtęci? Zadanie 1.4 (2 pkt.) Kulkę zanurzono poniżej poziomu rtęci, używając pewnej siły? Jakiej? Oblicz jej wartość. Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 2

3 Zadanie 1.5 (3 pkt.) Po zanurzeniu całkowitym w rtęci, kulkę puszczono swobodnie. Oblicz przyspieszenie startowe, z jakim kulka będzie się wynurzać. Zadanie 1.6 (1 pkt.) Zakreśl kółkiem A, B, bądź C i 1, 2, bądź 3, aby zdanie było w pełni prawdziwe. Mamy dwie kulki o tych samych promieniach różniące się gęstością, ale każda z nich ma ją większą od wody. Dla kulki o większej gęstości siła wyporu przy całkowitym zanurzeniu A jest większa niż 1 wypiera ona tyle samo wody. B jest mniejsza niż dla drugiej kulki, 2 siła wyporu jest proporcjonalna do gęstości kulki C ponieważ jest taka sama jak 3 siła wyporu jest odwrotnie proporcjonalna do gęstości kulki Zadanie 1.7 (1 pkt.) Zaznacz, czy poniższe zdania są prawdziwe P, czy fałszywe F. 1 Im większa jest głębokość na jakiej znajduje się mosiężna kulka, tym mniejsza siła wyporu na nią działa. 2 Jeśli głębokość wody jest wystarczająco duża, to w pewnym momencie może się zdarzyć, że wypadkowa siła na nią działająca jest równa zero. 3 Jeśli mosiężna kulka zostałaby odpowiednio wydrążona, to jest możliwe, że pływałaby w częściowym zanurzeniu. P P P F F F Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 3

4 Zadanie 1.8 (1 pkt.) Podkreśl frazy pisane pismem pochyłym, by powstały w pełni prawdziwe zdania. Gdy statek wypływa z rzeki do morza, w którym gęstość słonej wody jest większa, siła wyporu działająca na niego jest większa / jest mniejsza / jest taka sama jak w słodkiej wodzie rzeki, a zanurzenie statku rośnie / maleje / nie zmienia się. Zadanie 2. Przemiany gazowe (15 pkt.) Jeden mol tlenu (masa molowa tlenu O 2 wynosi 32 g/mol) poddano przemianom, przedstawionym na wykresie poniżej, dla odcinków AB i BC. V [cm 3 ] 600 L 400 B C K A T[K] Zadanie 2.1 (1 pkt.) Tlen kolejno poddano przemianom: AB -... BC -... Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 4

5 Zadanie 2.2 (3 pkt.) Ciśnienia tlenu w poszczególnych stanach wynosiły: Miejsce na obliczenia na następnej stronie w stanie A -... w stanie B -... w stanie C -... Obliczenia do zadania 2.2 Zadanie 2.3 (4 pkt.) Przedstaw wykres zależności ciśnienia od objętości dla tych przemian. Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 5

6 Zadanie 2.4 (2 pkt.) Gdy tlen znajdował się w stanie C, cylinder, w którym prowadzono badania rozszczelnił się i część tlenu w ciągu kilku sekund uszła z niego, zanim pracownik nie zauważył i nie zakręcił zaworu, uszczelniając znów cylinder. Objętość gazu w czasie ulatniania się tlenu była stała, ale temperatura spadła o 150 o C, a w cylindrze pozostało 8 g tlenu. Jakie wówczas było ciśnienie tlenu? Zadanie 2.5 (2 pkt.) Jaka liczba cząsteczek tlenu ulotniła się? Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 6

7 Zadanie 2.6 (1 pkt.) Zakreśl kółkiem A, B, bądź C i 1, 2, bądź 3, aby zdanie było w pełni prawdziwe. A tyle samo co 1 tyle samo cząsteczek. Jeden mol tlenu waży B więcej niż jeden mol 2 więcej cząsteczek. helu C mniej niż i zawiera 3 niej cząsteczek. Zadanie 2.7 (1 pkt.) Zaznacz, czy poniższe zdania są prawdziwe P, czy fałszywe F. 1 W pokoju latem znajduje się mniejsza liczba cząsteczek, jeśli ciśnienie jest takie P F samo, a temperatura w pokoju jest większa. 2 W pokoju z powyższego przykładu zaszła przemiana izobaryczna powietrza. P F 3 Jeden mol gazu w każdych warunkach zajmuje objętość 22,4 dm 3. P F Zadanie 2.8 (1 pkt.) Podkreśl frazy pisane pismem pochyłym, by powstały w pełni prawdziwe zdania. Przemiany AB i KL są izotermiczne/ izobaryczne / izochoryczne, a różne nachylenie może wynikać z różnej liczby moli / różnej temperatury / zmieniającej się objętości gazów. Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 7

8 Zadanie 3. Cykl termodynamiczny (15 pkt.) Jeden mol gazu doskonałego, o cząsteczkach dwuatomowych, a więc taki, że C = R, poddano cyklowi przemian, przedstawionych na wykresie poniżej. W stanie A temperatura wynosi T A = 600 K, a objętość 500 cm 3. p A B D C Zadanie 3.1 (3 pkt.) V Oblicz i podaj ile wynoszą temperatury gazu: T B =... K T c =... K T D =... K obliczenia Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 8

9 Zadanie 3.2 (4 pkt.) Dla każdej przemiany zastanów się nad pierwszą zasadą termodynamiki Wypełnij tabelkę używając słów: symboli: + jeżeli wartość jest dodatnia - jeśli wartość jest ujemna 0 jeśli wartość wynosi 0 przemiana A-B U przyrost energii wewnętrznej Q ciepło W praca sił zewnętrznych przemiana B-C przemiana C-D przemiana D-A miejsce na ewentualne obliczenia i notatki Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 9

10 Zadanie 3.3 (3 pkt.) Dla przemiany A-B oblicz i podaj wartości: zmiana energii wewnętrznej U =... ciepło Q =... i jest to ciepło... Praca sił zewnętrznych W =... (pobrane przez układ oddane do otoczenia WYBIERZ) Zadanie 3.4 (2 pkt.) Oblicz pracę użyteczną w pełnym cyklu Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 10

11 Zadanie 3.5 (1 pkt.) Zakreśl kółkiem A, B, bądź C i 1, 2, bądź 3, aby zdanie było w pełni prawdziwe. Jeśli sprężymy powoli gaz w cylindrze metalowym, to przy szczelności układu, zajdzie sprężanie A izotermiczne. jeśli to samo zrobimy 1 izotermiczne. B adiabatyczne. w cylindrze całkowicie izolującym cieplnie 2 adiabatyczne. C izochoryczne. układ od otoczenia, zajdzie sprężanie 3 izochoryczne. Zadanie 3.6 (1 pkt.) Zaznacz, czy poniższe zdania są prawdziwe P, czy fałszywe F. 1 Praca gazu w przemianie izotermicznej jest równa zero. P F 2 Jeśli gaz ogrzejemy izochorycznie, to jego energia wewnętrzna wzrośnie, a praca sił zewnętrznych jest wówczas ujemna. 3 Przemiana adiabatyczna, to taka, w której nie zachodzi wymiana ciepła z otoczeniem. P P F F Zadanie 3.7 (1 pkt.) Podkreśl frazy pisane pismem pochyłym, by powstały w pełni prawdziwe zdania. Takie gazy jak hel i neon mają ciepła molowe przy stałej objętości równe 1,5 / 2,5 / 3 krotności stałej gazowej R, a ciepła molowe przy stałym ciśnieniu 1,5 / 2,5 / 3 krotności stałej gazowej R. Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 11

12 Zadanie 4 - Kondensator (15 pkt.) Kondensator-akwarium płaski jest wypełniony wodą destylowaną, dla której stała dielektryczna względna ɛ r = 81. Pojemność tego kondensatora wynosi C = 32,4 pf. Powierzchnia płytek wynosi S = 100 cm 2. Kondensator ten podłączono do źródła prądu o napięciu U = 100 V. woda płytki Zadanie 4.1 (2 pkt.) Ile wynosi wysokość akwarium? Zadanie 4.2 (1 pkt.) Jaki ładunek zgromadził się na kondensatorze? Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 12

13 Zadanie 4.3 (3 pkt.) Po pewnym czasie wskutek nieszczelności połowa wody się wylała, a kondensator cały czas był podłączony do źródła prądu. Wykaż, że pojemność kondensatora wynosiła wówczas około 0,8 pf, a zgromadzony na nim ładunek, około C. Zadanie 4.4 (3 pkt.) Gdy połowa wody się wylała, a więc gdy ładunek zgromadzony wynosił C, kondensator odłączono od źródła prądu, ale woda z niego wylewała się nadal. Jaką pojemność miał kondensator po wylaniu się wody i jakie napięcie ustaliło się na nim? Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 13

14 Zadanie 4.5 (2 pkt.) W pewnym momencie tuż przy górnej okładce zabłąkał się elektron. Zakładając, że napięcie na kondensatorze wynosiło wtedy 200 V, oblicz z jaką prędkością wypadł elektron. Zadanie 4.6 (1 pkt.) Czy uwzględnienie oddziaływania grawitacyjnego elektronu z Ziemią mocno zmieniłoby wynik zadania 4.4? Wykaż to odpowiednimi obliczeniami. Zadanie 4.7 (1 pkt.) Zakreśl kółkiem A, B, bądź C i 1, 2, bądź 3, aby zdanie było w pełni prawdziwe. Wyjęcie izolatora wypełniającego kondensator płaski próżniowy wcześniej naładowanego i odłączonego od źródła napięcia A B C zmniejszy pojemność i ładunek. zmniejszy pojemność i napięcie między okładkami. zmniejszy pojemność, a zwiększy napięcie między okładkami. Z kolei energia kondensatora 1 wzrośnie. 2 zmaleje. 3 nie zmieni się. Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 14

15 Zadanie 4.8 (1 pkt.) Zaznacz, czy poniższe zdania są prawdziwe P, czy fałszywe F. 1 Połączenie stu jednakowych kondensatorów połączonych równolegle da pojemność zastępczą sto razy większą. 2 Usunięcie izolatora spomiędzy okładek kondensatora dołączonego do źródła prądu nie zmieni natężenia pola elektrycznego w jego wnętrzu. 3 Usunięcie izolatora spomiędzy okładek kondensatora odłączonego od źródła prądu nie zmieni natężenia pola elektrycznego w jego wnętrzu. P P P F F F Zadanie 4.9 (1 pkt.) Podkreśl frazy pisane pismem pochyłym, by powstały w pełni prawdziwe zdania. Gdy w pole elektryczne kondensatora płaskiego próżniowego wpadnie elektron, z prędkością równoległą do okładek, to wzdłuż okładek jego ruch jest jednostajny/ jednostajnie przyspieszony, a w poprzek okładek jednostajny/ jednostajnie przyspieszony. Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 15

16 Zadanie 5 Żarówki (15 pkt.) Rysunki pochodzą ze strony: Poniżej przedstawiono dwa wykresy charakteryzujące żarówki Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 16

17 Zadanie 5.1 ( 2 pkt.) Czy któraś z dwóch żarówek przedstawiona na wykresie pierwszym, zależności mocy w funkcji napięcia zasilania jest jednocześnie żarówką przedstawioną na rysunku drugim, zależności oporu od napięcia zasilania? Uzasadnij swój sąd. Zadanie 5.2 (2 pkt.) Jak widać z wykresu drugiego opór żarówki wzrasta ze wzrostem napięcia. Wyjaśnij z punktu widzenia mikroskopowej teorii przewodnictwa dlaczego tak się dzieje? Zadanie 5.3 (3 pkt.) Dlaczego żarówka jest przykładem charakterystyki nieomowej? Narysuj w poniższym układzie współrzędnych wykres zależności natężenia prądu od napięcia dla opornika omowego. Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 17

18 I W dalszych rozważaniach przyjmij, że opór małej żaróweczki jest stały. U 1 W 3 2 Obok przedstawiono obwód z wyłącznikiem W i trzema jednakowymi żaróweczkami, o parametrach: Ɛ = 12 V, P = 2 W. Ɛ = 12 V, r w = 12 Ω Zadanie 5.4 (1 pkt.) Jaki opór ma każda żaróweczka? Zadanie 5.5 (2 pkt.) Jaki prąd popłynie przez żaróweczkę 1, gdy włącznik zostanie zamknięty. Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 18

19 Zadanie 5.6 (2 pkt.) W zadaniu tym wyłącznik W jest na początku otwarty, później zamknięty. Jak zmieni się moc wydzielona na żaróweczce trzeciej po zamknięciu wyłącznika. Należy odpowiedzieć, czy wzrośnie, czy zmaleje, czy nie zmieni się i ile razy wzrośnie, czy też ile razy zmaleje. Zadanie 5.7 (1 pkt.) Zakreśl kółkiem A, B, bądź C i 1, 2, bądź 3, aby zdanie było w pełni prawdziwe. Jeśli połączymy szeregowo dwa jednakowe oporniki omowe o mocy P, dostosowane do napięcia U i podłączymy do napięcia U, to ich moce A B C nie zmienią się zmniejszą się dwukrotnie zmniejszą się czterokrotnie a jeśli połączymy je do napięcia U równolegle, to ich moce 1 nie zmienią się. 2 zmniejszą się dwukrotnie. 3 zmniejszą się czterokrotnie. Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 19

20 Zadanie 5.8 (1 pkt.) Zaznacz, czy poniższe zdania są prawdziwe P, czy fałszywe F. 1 Jeśli drut przetniemy na cztery równe części i skręcimy ze sobą, to opór zmaleje P F 16 razy. 2 Opór dwóch różnych oporników połączonych równolegle jest mniejszy niż P F najmniejszy z nich. 3 Opór żarówki jest nieomowy, to znaczy nie spełnia prawa Ohma. P F Zadanie 5.9 (1 pkt.) Podkreśl frazy pisane pismem pochyłym, by powstały w pełni prawdziwe zdania. Amperomierz jako miernik użyty w obwodzie jest również opornikiem. Aby błąd pomiaru był minimalny, jego opór powinien być jak najmniejszy/ jak największy/ porównywalny z oporem całkowitym obwodu. Amperomierz łączymy z gałęzią, w której mierzymy natężenie prądu szeregowo / równolegle, a gdy chcemy rozszerzyć jego zakres, łączymy go z oporem szeregowo / równolegle. Włodzimierz Wolczyński 25R3 FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY Strona 20