EGZAMIN MATURALNY 2012 FIZYKA I ASTRONOMIA

Transkrypt

1 Centralna Komisja Egzaminacyjna EGZAMIN MATURALNY 2012 FIZYKA I ASTRONOMIA POZIOM ROZSZERZONY Kryteria oceniania odpowiedzi CZERWIEC 2012

2 2 Zadanie 1. (0 11) 1.1. (0 2) Obszar standardów Opis wymaga Gdy zakres wymaga naley do poziomu podstawowego, numer koczy si skrótem PP. Uzupenienie brakujcych elementów rysunku (II.2) F op F g W F g jest si cikoci, F op si oporu powietrza, a W wypadkow. 2 p. poprawne narysowanie i opisanie wektorów siy cikoci, siy oporu powietrza i siy wypadkowej, nienarysowanie siy bdnej ( rozpdu, bezwadnoci, prdkoci itd.) 1 p. poprawne narysowanie i opisanie siy cikoci i siy oporu powietrza, bdna sia wypadkowa lub bdna dodatkowa sia bdna lub nienarysowana sia cikoci albo sia oporu powietrza, poprawna sia wypadkowa, nienarysowanie dodatkowej bdnej siy 1.2. (0 3) Zastosowanie pojcia energii potencjalnej cikoci (I PP) Zastosowanie pojcia ciepa waciwego (I.1.6.6) Obliczenie wielkoci fizycznej z wykorzystaniem znanych zalenoci (II.4.c) Zmiana energii potencjalnej grawitacji wyraa si wzorem E p = mgh = mg(h 1 h 2 ). Z przyrównania E g h p do mct obliczamy T = = 2, K lub C. 2c 3 p. poprawna metoda obliczenia przyrostu temperatury piki i poprawny wynik wraz z jednostk 2 p. poprawna metoda obliczenia przyrostu temperatury piki, bdny wynik lub bd jednostki poprawne zastosowanie wzorów E p = mg(h 1 h 2 ) i U = mct, brak lub bd uwzgldnienia czynnika, wynik zgodny z tym bdem, poprawna jednostka 1 p. poprawne zastosowanie wzoru E p = mg(h 1 h 2 ), bdy lub braki w pozostaych elementach rozwizania przyrównanie E p do mct, bdy lub braki w pozostaych elementach rozwizania

3 (0 2) Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej do ruchu prostoliniowego (I PP) Ze wzoru v = 2gh obliczamy warto prdkoci piki przed uderzeniem o podog 5,4 m/s i po uderzeniu 4,6 m/s. 2 p. zastosowanie wzoru v = 2gh, poprawne oba wyniki wraz z jednostk 1 p. zastosowanie wzoru v = 2gh, bd lub brak wyników lub jednostki 1.4. (0 2) Zastosowanie zasad dynamiki do matematycznego opisu ruchu (I.1.1.a.4) Do wzoru F = m podstawiamy v = 5,5 m/s ( 4,5 m/s) = 10 m/s i otrzymujemy F = 0,5 kg = 2500 N. 2 p. poprawna metoda obliczenia wartoci siy, poprawny wynik i jednostka 1 p. poprawna metoda obliczenia wartoci siy, bd lub brak wyniku lub jednostki 1.5. (0 2) Zbudowanie prostego modelu fizycznego do opisu zjawiska (III.3) Poprawny jest wykres f. Decyduje o tym sprysto piki (lub prawo Hooke a). 2 p. poprawny wybór wykresu i poprawna nazwa zjawiska lub prawa fizycznego 1 p. poprawny wybór wykresu, brak lub bd nazwy zjawiska lub prawa fizycznego brak lub bd wyboru wykresu, poprawna nazwa zjawiska lub prawa fizycznego Zadanie 2. (0 9) 2.1. (0 3) Obliczenie energii kinetycznej bryy sztywnej (I.1.1.d.9) Obliczenie wielkoci fizycznej z wykorzystaniem znanych zalenoci (II.4.c)

4 4 Do wzoru E = I2 podstawiamy I = mr2 oraz wyraamy prdko ktow w rad/s. Otrzymujemy E = m(r)2 = 3500 kg (0,55 m ) 2 = 1,16 GJ. 3 p. poprawna metoda obliczenia pocztkowej energii kinetycznej koa oraz poprawny wynik wraz z jednostk 2 p. poprawna metoda obliczenia energii kinetycznej, poprawne przeliczenie prdkoci ktowej, bdy lub braki w pozostaych elementach rozwizania poprawna metoda obliczenia energii kinetycznej, bdne przeliczenie prdkoci ktowej, wynik obliczenia energii kinetycznej zgodny z tym bdem, poprawna jednostka 1 p. poprawna metoda obliczenia energii kinetycznej, bdy lub braki w pozostaych elementach rozwizania 2.2. (0 1) Obliczenie wielkoci fizycznej z wykorzystaniem znanych zalenoci (II.4.c) Prdko ktowa spada do pocztkowej wartoci, czyli energia kinetyczna spada do pocztkowej wartoci. Zatem wykorzystane zostay pocztkowej energii kinetycznej. 1 p. poprawna odpowied i uzasadnienie 0 p. brak spenienia powyszego kryterium 2.3. (0 2) Interpretacja informacji zapisanej w postaci rysunku (III.1) Energia kinetyczna koa A jest wiksza od energii kinetycznej koa B. Wynika to std, e koo A ma wikszy moment bezwadnoci (lub wiksza cz jego masy jest dalej od osi obrotu). 2 p. poprawny wybór oraz uzasadnienie 1 p. poprawny wybór, bdne uzasadnienie lub jego brak 0 p. brak poprawnego wyboru 2.4. (0 3) Obliczenie wielkoci fizycznych z wykorzystaniem znanych zalenoci (II.4.c) Natenie prdu czerpanego z sieci jest równe I = = = 533 A. Z równania 0,9 P t = E kin obliczamy czas rozpdzania koa t = = 1390 s (lub 23 min).

5 5 3 p. poprawna metoda obliczenia natenia prdu oraz czasu, poprawne wyniki z jednostkami 2 p. poprawna metoda obliczenia natenia prdu, poprawny wynik z jednostk, napisanie równania 0,9Pt = E kin, bd lub brak obliczenia czasu, lub bd jednostki poprawna metoda obliczenia natenia prdu, poprawny wynik z jednostk, brak lub bd uwzgldnienia sprawnoci w bilansie energii (poza tym bilans poprawny), wynik zgodny z tym bdem, poprawna jednostka brak lub bd obliczenia natenia prdu lub bd jednostki, poprawna metoda obliczenia czasu, poprawny wynik z jednostk 1 p. poprawna metoda obliczenia natenia prdu i poprawny wynik z jednostk, brak spenienia pozostaych kryteriów napisanie równania 0,9Pt = E kin, brak spenienia pozostaych kryteriów Zadanie 3. (0 10) 3.1. (0 2) Opis pola elektrostatycznego za pomoc natenia pola (I.1.2.b.1) Natenie pola elektrycznego jest równe E = = = 4500 V/m (lub 4500 N/C). Warto siy oddziaywania pola na elektron wynosi F = ee = 1, C 4500 N/C = 7, N. 2 p. poprawne obliczenie natenia pola oraz siy oddziaywania wraz z jednostkami 1 p. poprawne obliczenie natenia pola wraz z jednostk, bd lub brak obliczenia wartoci siy oddziaywania, lub bd jednostki bd lub brak obliczenia natenia pola, lub bd jednostki, poprawne obliczenie wartoci siy oddziaywania wraz z jednostk 3.2. (0 1) Uzasadnienie wniosku (III.5) Sia grawitacji dziaajca na elektron wynosi F g = mg = 9, kg 9,8 N/kg N. Jest to wielko tak maa, e nie wpywa znaczco na tor elektronu. 1 p. poprawne obliczenie przyblionej wartoci siy grawitacji z jednostk (lub porównanie jej z si oddziaywania elektrostatycznego) i poprawny wniosek 0 p. brak spenienia powyszego kryterium 3.3 (0 1) Zastosowanie zasady niezalenoci ruchów (I.1.1.a.3) Zgodnie z zasad niezalenoci ruchów czas przejcia elektronu midzy okadkami jest równy t = = 4, s. 1 p. poprawne obliczenie czasu przejcia elektronu wraz z jednostk 0 p. brak spenienia powyszego kryterium

6 (0 2) Uzasadnienie wniosku (III.5) Przykady poprawnej odpowiedzi: 2 F t Pionowe przemieszczenie elektronu wynosi s = m 2 = = 7,8 mm, czyli mniej od jego pocztkowej odlegoci od okadki (1 cm). Zatem elektron nie trafi w okadk. Czas dotarcia do okadki odlegej o 1 cm wynosiby t = = = 5, s, czyli wicej od czasu przelotu. Zatem elektron nie trafi w okadk. 2 p. poprawne obliczenie przemieszczenia elektronu, porównanie z dan odlegoci i poprawny wniosek poprawne obliczenie czasu, porównanie z danym czasem przelotu i poprawny wniosek 1 p. wyprowadzenie wzoru na przemieszczenie elektronu, brak lub bd obliczenia, lub brak lub bd wniosku wyprowadzenie wzoru na czas, brak lub bd obliczenia, lub brak lub bd wniosku 3.5. (0 2) Uzupenienie brakujcych elementów rysunku (II.2) p. tor krzywoliniowy wewntrz (z odchyleniem we waciw stron), prostoliniowy na zewntrz, gadkie poczenie przy wejciu do kondensatora i przy wyjciu 1 p. tor krzywoliniowy wewntrz (z odchyleniem we waciw stron), prostoliniowy na zewntrz, zaamanie toru przy wejciu do kondensatora lub przy wyjciu tor krzywoliniowy wewntrz (z odchyleniem w bdn stron), prostoliniowy na zewntrz, gadkie poczenie przy wejciu do kondensatora i przy wyjciu 3.6. (0 2) Uzasadnienie wniosku (III.5) Dugo fali de Broglie a wynosi = = = 2, m. Jest to wielko znacznie mniejsza od wymiarów kondensatora, dlatego falowe cechy elektronu nie s istotne.

7 7 2 p. poprawne obliczenie dugoci fali wraz z jednostk, porównanie z którymkolwiek z wymiarów kondensatora i poprawny wniosek 1 p. poprawne obliczenie dugoci fali wraz z jednostk, brak porównania lub wniosku Zadanie 4. (0 10) 4.1. (0 2) Obliczenie wielkoci fizycznej z wykorzystaniem znanych zalenoci (II.4.c) Przeksztacajc wzór na czstotliwo drga w obwodzie LC wyprowadzamy Zatem L = = 1,11 mh. L f C. 2 p. poprawna metoda rozwizania i poprawny wynik wraz z jednostk 1 p. poprawna metoda rozwizania, bd lub brak wyniku lub jednostki 0 p. brak poprawnej metody rozwizania 4.2. (0 2) Zastosowanie zwizku midzy dugoci, prdkoci i czstotliwoci fali wietlnej (I.1.5.a.2 PP) Wysoko masztu wynosi h = = = = 667 m. 2 p. poprawna metoda rozwizania i poprawny wynik wraz z jednostk 1 p. zastosowanie wzoru = c/f 0 p. brak spenienia powyszego kryterium 4.3. (0 2) Analiza informacji podanej w formie tekstu i rysunku (II.1) a) Przyczyn stosowania zestawu pytek jest to, e zestaw ma wiksz pojemno, ni ukad dwóch pytek. b) Wsunicie pytek gbiej spowoduje zwikszenie pojemnoci, gdy zwikszeniu ulega powierzchnia czynna pytek. 2 p. poprawna odpowied na oba pytania, wraz z uzasadnieniem odpowiedzi b) 1 p. poprawna odpowied na pytanie a), bd lub brak odpowiedzi na pytanie b) lub bd uzasadnienia poprawna odpowied na pytanie b) wraz z uzasadnieniem, bd lub brak odpowiedzi na pytanie a)

8 (0 1) Interpretacja informacji zapisanej w formie schematu (III.1) Obszar II peni w odbiormiku funkcj wzmacniacza. 1 p. poprawne uzupenienie zdania 0 p. brak poprawnego uzupenienia 4.5. (0 1) Wyjanienie budowy tranzystora (I.1.5.a.5) Tranzystor npn jest zbudowany z trzech warstw póprzewodnika zawierajcych róne domieszki. 1 p. poprawne uzupenienie zdania 0 p. brak poprawnego uzupenienia 4.6. (0 2) Uzupenienie brakujcego elementu schematu (II.2) Schemat naley uzupeni potencjometrem (lub opornikiem regulowanym). Mona go umieci np. wg jednego z poniszych rysunków. 2 p. poprawna nazwa elementu i poprawny schemat (potencjometr moe by zarówno w obwodzie wejciowym, jak w obwodzie suchawki, zarówno szeregowo, jak w ukadzie potencjometrycznym) 1 p. poprawna nazwa elementu, bd lub brak schematu poprawny schemat, bd lub brak nazwy elementu Zadanie 5. (0 9) 5.1. (0 1) Analiza opisanych wyników dowiadcze (III.4) Przyczyn tego, e rt moe utrzyma si nad powietrzem w wskiej rurce, jest oddziaywanie wzajemne atomów rtci.

9 9 1 p. poprawne uzupenienie zdania 0 p. brak poprawnego uzupenienia 5.2. (0 3) Obliczenie cinienia hydrostatycznego (I.1.7.2) Zastosowanie równania Clapeyrona (I.1.4.a.1 PP) Obliczenie wielkoci fizycznej z wykorzystaniem znanych zalenoci (II.4.c) Cinienie w sytuacji 1 jest sum p atm + gh. Warunek przemiany izotermicznej mona zapisa w postaci p 1 l 1 = p 2 l 2, a podstawiajc dane otrzymujemy tosamo (1, Pa kg 3 m 9,8 20 cm) 60 cm = 1, Pa 76 cm. Zgodno lewej i prawej strony (w granicach dokadnoci danych) potwierdza jednakow warto temperatury. 3 p. poprawna metoda rozwizania i poprawne obliczenia 2 p. zapisanie wyraenia na cinienie w sytuacji 1 w postaci sumy p atm + gh, zastosowanie warunku przemiany izotermicznej w postaci p 1 l 1 = p 2 l 2 (lub porównanie tych wyrae w formie równowanej), bd lub brak podstawienia danych 1 p. zapisanie wyraenia na cinienie w sytuacji 1 w postaci sumy p atm + gh, bd lub brak pozostaych elementów rozwizania zastosowanie warunku przemiany izotermicznej w postaci p 1 l 1 = p 2 l 2 (lub porównanie tych wyrae w formie równowanej), bd lub brak pozostaych elementów rozwizania 5.3. (0 1) Analiza opisanych wyników dowiadcze (III.4) Przyczyn pozornej sprzecznoci jest to, e ciepo przepyno midzy powietrzem a otoczeniem. 1 p. poprawne wyjanienie 0 p. brak poprawnego wyjanienia 5.4. (0 2) Analiza opisanych wyników dowiadcze (III.4) Przy szybkim spreniu lub rozpreniu mona zaniedba przepyw ciepa, a sprenie jest wykonaniem dodatniej pracy (rozprenie ujemnej). Zgodnie z I zasad termodynamiki nastpuje wtedy wzrost (spadek) energii wewntrznej i odpowiednia zmiana temperatury.

10 10 2 p. stwierdzenie, e przy szybkim spreniu mona zaniedba przepyw ciepa, napisanie o wzrocie energii wewntrznej przy spraniu (lub o spadku przy rozpraniu) i powizanie U ze zmian temperatury 1 p. stwierdzenie, e przy szybkim spreniu mona zaniedba przepyw ciepa, bd lub brak pozostaych elementów rozwizania napisanie o wzrocie energii wewntrznej przy spraniu (lub o spadku przy rozpraniu) i powizanie U ze zmian temperatury, brak stwierdzenia, e przy szybkim spreniu mona zaniedba przepyw ciepa 5.5. (0 2) Opis przemiany izobarycznej (I.1.4.a.2) Jest to przemiana izobaryczna. Poniewa objto powietrza jest proporcjonalna do dugoci supa powietrza w rurce, wic warunek tej przemiany mona zapisa w postaci =. Std T 2 = = 371 K. 2 p. wyprowadzenie warunku przemiany izobarycznej w postaci obliczenie T 2 z jednostk 1 p. wyprowadzenie warunku przemiany izobarycznej w postaci obliczenia T 2 lub jednostki = i poprawne =, bd lub brak Zadanie 6. (0 11) 6.1. (0 2) Opis wasnoci fal (I i I.1.4.c.18) wiato jest fal elektromagnetyczn, poprzeczn. Dwik jest fal spryst, podun. Spolaryzowa mona tylko fale wietlne. 2 p. poprawny opis fal wietlnych i dwikowych (4 wpisy w tabeli) oraz poprawny wybór rodzaju fal, które mona spolaryzowa 1 p. poprawny opis fal wietlnych i dwikowych, bd lub brak wyboru rodzaju fal, które mona spolaryzowa bd opisu fal wietlnych i dwikowych (do 3 wpisów poprawnych), poprawny wybór rodzaju fal, które mona spolaryzowa

11 (0 2) Odczytanie i analiza informacji podanej w formie wykresu (II.2) Z rysunku odczytujemy opónienie czasowe jednego wykresu wzgldem drugiego (0,5 ms). Rónica odlegoci mikrofonów od kamertonu jest równa 74 cm 57 cm = 17 cm. Zatem prdko dwiku wynosi = 340 m/s. 2 p. poprawny odczyt opónienia czasowego, poprawna metoda obliczenia prdkoci dwiku i poprawny wynik z jednostk 1 p. poprawny odczyt opónienia czasowego, brak lub bd obliczenia prdkoci dwiku lub jednostki 0 p. brak spenienia powyszego kryterium 6.3. (0 2) Obliczenie wielkoci fizycznej z wykorzystaniem znanych zalenoci (II.4.c) Analiza wyniku dowiadczenia, sformuowanie wniosku (III.4 i III.5) Stosunek amplitud sygnaów wynosi ok. = 1,25 (lub = 1,33), a stosunek odlegoci mikrofonów od kamertonu wynosi = 1,30. Zgodno tych stosunków dowodzi, e amplituda sygnau dwikowego jest odwrotnie proporcjonalna do odlegoci od róda dwiku. 2 p. poprawne obliczenie stosunku amplitud sygnaów i stosunku odlegoci mikrofonów od kamertonu oraz poprawny wybór rodzaju zalenoci amplitudy sygnau od odlegoci wraz z uzasadnieniem opartym na zgodnoci stosunków 1 p. poprawne obliczenie stosunku amplitud sygnaów i stosunku odlegoci mikrofonów od kamertonu, bd lub brak w pozostaych elementach rozwizania 6.4. (0 2) Odczytanie i analiza informacji podanej w formie tekstu (II.1.a) Natenie fali dwikowej jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odlegoci od róda dwiku. Natenie fali dwikowej jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy fali. 2 p. poprawne uzupenienie obu zda 1 p. poprawne uzupenienie jednego zdania 0 p. brak spenienia powyszego kryterium

12 (0 1) Interpretacja informacji zapisanej w postaci schematu (III.1) Przykady poprawnych odpowiedzi: Pudeko kamertonu peni rol puda rezonansowego. Pudeko kamertonu jest rezonatorem. W pudeku kamertonu powstaje fala stojca. Pudeko kamertonu wzmacnia wysyany dwik. 1 p. poprawny opis roli pudeka 0 p. brak spenienia powyszego kryterium 6.6. (0 2) Sformuowanie wniosku (III.5) Czstotliwo nie zmienia si, gono zmalaa, czas trwania drga wzrós. 2 p. trzy poprawne uzupenienia 1 p. dwa poprawne uzupenienia