EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII DLA KLAS DWUJĘZYCZNYCH

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1 ARKUSZ ZAWIERA INFORMACJE PRAWNIE CHRONIONE DO MOMENTU ROZPOCZĘCIA EGZAMINU! Miejsce na naklejkę MFA-R2_1F-092 EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII DLA KLAS DWUJĘZYCZNYCH MAJ ROK 2009 Instrukcja dla zdającego Czas pracy 80 minut 1. Sprawdź, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 10 stron (zadania 1 14). Ewentualny brak zgłoś przewodniczącemu zespołu nadzorującego egzamin. 2. 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 podlegają ocenie. 7. Podczas egzaminu możesz korzystać z karty wybranych wzorów i stałych fizycznych, linijki oraz kalkulatora. 8. Na karcie odpowiedzi wpisz swoją datę urodzenia i PESEL. Nie wpisuj żadnych znaków w części przeznaczonej dla egzaminatora. Za rozwiązanie wszystkich zadań można otrzymać łącznie 50 punktów Życzymy powodzenia! Wypełnia zdający przed rozpoczęciem pracy PESEL ZDAJĄCEGO KOD ZDAJĄCEGO

2 2 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii dla klas dwujęzycznych Dans les exercices de 1 à 10, choisissez et indiquez la réponse correcte. Exercice 1. (1 point) La loi qui énonce que à température et pression constante, des volumes égaux de gaz contiennent le même nombre de molécules est la loi de : A. Joule B. Coulomb C. Newton D. Avogadro. Exercice 2. (1 point) La loi qui énonce que la tension aux bornes d un résistor est proportionnelle à l intensité du courant qui le traverse est la loi de : A. Watt B. Coulomb C. Ohm. D. Joule. Exercice 3. (1 point) Lequel de ces métaux n est pas ferro-magnétique (c'est-à-dire ne convient pas pour constituer l aiguille d une boussole) : A. Le cuivre. B. Le fer. C. Le nickel. D. Le cobalt. Exercice 4. (1 point) En considérant une voiture comme un solide en translation, son énergie cinétique est : A. Proportionelle à sa masse et à sa vitesse. B. Proportionelle à sa masse et au carré de sa vitesse. C. Proportionelle au carré de sa masse et à sa vitesse. D. Proportionelle à sa masse et inversement proportionnelle à sa vitesse. Exercice 5. (1 point) Une voiture poursuit une autre voiture à grande vitesse, jusqu à la toucher sans dégât apparent, parce que : A. Son énergie cinétique ne dépend pas du référentiel choisi. B. Son énergie cinétique est grande par rapport au sol mais presque nulle par rapport à l autre voiture. C. Sa masse dépend du référentiel choisi. D. Sa vitesse ne dépend pas du référentiel choisi.

3 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii dla klas dwujęzycznych 3 Exercice 6. (1 point) Le système international S.I est construit autour de 7 grandeurs physiques mesurées en 7 unités fondamentales. Il comprend notamment la quantité de matière n (en mol) et l intensité lumineuse I L (en candela). Laquelle des grandeurs suivantes n est pas une grandeur fondamentale du S.I? A. Masse (en kg) B. Température (en kelvin). C. Tension (en Volts). D. Intensité électrique (en Ampère). Exercice 7. (1 point) Déduire de la deuxième loi de Newton l expression en unités SI (du Système International) équivalente à l unité newton : A. kg m 2 s -2 B. m s -2 C. kg m s -2-1 D. kg m 2 s Exercice 8. (1 point) On regarde un texte à travers une lentille à bords minces, plus épaisse en son centre, placée à 2 centimètres au dessus du texte. Le texte apparaît grossi : on le voit comme au travers d une loupe car : A. Une lentille convergente se comporte toujours comme une loupe. B. Le texte est l objet, et la distance objet-lentille est ici inférieure à la distance focale de la lentille convergente. C. La lentille est une lentille divergente. D. Le texte est l objet, et la distance objet-lentille est ici supérieure à la distance focale de la lentille convergente. Exercice 9. (1 point) Les forces nucléaires sont les forces de réaction A. entre les noyaux atomiques dans les molécules, B. entre les nucléons (protons et neutrons) dans les noyaux atomiques, C. uniquement entre les protons dans les noyaux atomiques, D. uniquement entre les neutrons dans les noyaux atomiques. Exercice 10. (1 point) Le fonctionnement de la fibre optique utilise principalement le phénomène de : A. conductibilité électrique dans les semi-conducteurs, B. propagation de la lumière dans un milieu plus dense que l air, C. réfraction de la lumière sur la limite où deux milieux se rencontrent, D. réflexion interne totale.

4 4 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii dla klas dwujęzycznych Exercice 11. (2 points) Une onde sinusoïdale se propage à la vitesse constante v = 4,0 m/s. Déduire de ce graphique la longueur d onde puis la fréquence de cette onde. y, cm x, cm - 4 a) Longueur d onde : b) Fréquence : Exercice 12. (9 points) Le graphique suivant donne, en fonction du temps, la valeur de la résultante des forces appliquée à un solide ponctuel en chute verticale, sans vitesse initiale : F ( N) t ( s) (2 points) Enoncer la loi de Newton qui relie la somme des forces extérieures appliquées à un point matériel et son accélération : a) avec une formule : b) avec une phrase équivalente :

5 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii dla klas dwujęzycznych (1 point) Laquelle des situations correspond au graphique ci-dessus? A : Une boule tombe dans l air puis passe dans l eau, continue sa chute et finit à vitesse constante. B : Une boule chute dans l air, passe au travers d une feuille puis continue sa chute dans l air. C : Une boule chute dans l air puis tombe sur du sable avant de s immobiliser (6 points) Compléter le tableau suivant à la base du graphique ci-dessus : Chaque case de la 1 ère ligne avec : Nulle, variable, constante. Chaque case de la 2 ème ligne avec : Rectiligne uniforme ou nul, on ne peut pas savoir, uniformément accéleré. Chaque case de la 3 ème ligne avec : Est constant ou nul, ne varie pas en direction, on ne peut pas savoir. Son accélération est : Le mouvement peut être : Son vecteur vitesse instantanée : Entre t = 0 s et t=8 s Entre t=8 s et t = 10s Entre t = 10 s et t=18 s

6 6 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii dla klas dwujęzycznych Exercice 13. (12 points) Radioactivité : Compléter le tableau ci-dessous sur le modèle de la 1 ère ligne : Chaque case de la 2 ème colonne avec : Protons, neutrons, énergie ou nucléons. Chaque case de la 3 ème colonne avec : Evacue son excès d énergie, transforme un neutron en proton, transforme un proton en neutron, expulse 2 neutrons et 2 protons Chaque case de la 4 ème colonne avec : Un électron, un positon, un noyau d hélium, une radiation très énergétique. Chaque case de la 5 ème colonne avec : 30 0 P Si e ; Ni 60 28Ni + γ ; 60 0 Co Ni + e Type de radioactivité Cause : le noyau père a trop de Réponse : Le noyau père : En se désintégrant il expulse Exemple : α nucléons expulse 2 neutrons et 2 protons un noyau d hélium U 90Th He β - β + γ

7 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii dla klas dwujęzycznych 7 Exercice 14. (17 points) INTERACTIONS FONDAMENTALES -Texte de Richard Feynman : Imaginons une force comparable à la gravitation qui varie comme l inverse du carré de la distance, mais qui soit environ un milliard de milliard de milliard de milliard de fois plus intense. Et avec une autre différence : Il y a deux sortes de matière, que nous pouvons appeler positive et négative. Celles de même espèce se repoussent et celles d espèces différentes s attirent. Une telle force existe : C est la force électrique de Coulomb Toute matière est un mélange constitué de protons et d électrons qui s attirent et se repoussent. L équilibre est si parfait cependant que, lorsque vous vous tenez près de quelqu un d autre, vous ne sentez aucune force. Si vous vous teniez à un bras de distance de quelqu un et que chacun d entre vous ait un pour cent de plus d électrons que de protons, la force de répulsion serait incroyable. De quelle grandeur? Suffisante pour soulever le Mont Everest? Non! La répulsion serait suffisante pour soulever une masse égale à celle de la Terre entière! On donne : La constante de gravitation universelle G = 6, U.S.I La constante de Coulomb : k = 9, U.S.I. et La masse d un proton m p = 1, kg La charge élémentaire : e = 1, C (2 points) 2 e Une force existant entre deux protons a pour expression F = k 2 d a) Comment l appelle l auteur?... b) Tend-elle à rapprocher les protons ou à les repousser? (4 points) Fe L auteur parle d un quotient. Fg a) Que représentent les notations Fe et Fg? Fe :... Fg :...

8 8 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii dla klas dwujęzycznych b) Quels sont : le point commun et la différence principale entre ces deux forces? point commun : différence : (4 points) 2 Fe k e a) Montrer sur l exemple de 2 protons que ce quotient peut s écrire = Fg 2 G b) Ce quotient dépend-il de la distance qui sépare les deux protons?... c) Vérifier par le calcul que la valeur de ce quotient est proche de (2 points) Recopier la phrase de l auteur expliquant que la force électrique, quoi que bien plus intense que la force de gravitation, ne se manifeste pas à l échelle macroscopique. m p

9 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii dla klas dwujęzycznych (2 points) Si les deux personnes du dernier paragraphe se tiennent à environ 30 cm (soit un demi bras) l une de l autre, quelle masse serait capable de soulever la force de répulsion s exerçant entre elles? (Justifier d après le texte sans calcul) (3 points) a) Avec les deux seules interactions fondamentales dont parle le texte, peut-on expliquer la cohésion du noyau atomique? Pourquoi? b) Que savez-vous de l interaction forte?

10 10 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii dla klas dwujęzycznych BROUILLON