Modele odpowiedzi i punktacji

Transkrypt

1 Modele odpowiedzi i punktacji Zadanie Beczka (8 pkt) Sformułowanie układu równań at at s i uzyskanie wzoru a s 3 4 Podstawienie wartości liczbowych i obliczenie a m/s Na beczkę działają wzdłuż równi dwie stałe siły: siła zsuwająca i siła tarcia Ich wypadkowa jest stała, więc zgodnie z II zasadą dynamiki ruch beczki jest jednostajnie przyspieszony Zauważenie, że F s T = ma, skąd wartość siły tarcia T = F s ma = m (g sin a a) Obliczenie wartości siły: ~9 N E Energia potencjalna beczki na szczycie pochylni (obliczana względem jej podnóża) wynosi: E p = mgs sin a = 35,8 J k m I Konieczne jest powołanie się na drugą zasadę dynamiki i na fakt, że siły działające na beczkę są stałe Nie wymagamy objaśnień 5 Zauważenie, że, i przekształcenie wzoru: r m I m I E m I k r r Zadanie Cykl przemian termodynamicznych (8 pkt) Zastosowanie równania nrt = pv i zapisanie pv B B pv C C wyrażenia na TB i TC nr nr Zauważenie, że T A = T B Obliczenie U A, U B, U C z zastosowaniem wzoru U = nc V T: U U 3 pv A B B B, UC 3 pcvc Obliczenie pracy gazu w przemianie B C jako pola pod wykresem: 000 kpa 0,008 m 3 = 8 kj Obliczenie ciepła pobranego na podstawie I zasady termodynamiki: Q = DU W z = (8 6) kj + 8 kj Q = kj + 8 kj = 0 kj Uznajemy obliczenie liczbowych wartości temperatur z użyciem (zamieszczonej w karcie wzorów) stałej gazowej i podstawienie ich do wzoru U = nc V T Akceptujemy każdy inny poprawny sposób

2 3 4 Średnia energia kinetyczna każdej cząsteczki gazu jest wprost proporcjonalna do temperatury bezwzględnej, zatem suma energii wszystkich cząsteczek gazu jest także wprost proporcjonalna do temperatury gazu Suma energii kinetycznych cząsteczek jest jednym ze składników energii wewnętrznej Zdanie nie jest prawdziwe Energia wewnętrzna gazu doskonałego U = N E k śr, a średnia energia kinetyczna cząsteczki jest proporcjonalna do kwadratu jej średniej szybkości Jeśli uczeń napisze wzór U = N E k śr = NCT, to powinien zaznaczyć, że jest tak tylko dla gazu doskonałego Zadanie 3 Półprzewodniki (6 pkt) 3 a) Od temperatury b) Od liczby atomów domieszki b) Od temperatury U W temperaturze pokojowej E 50 d 5 V m 3 Za obliczenie nowej różnicy potencjałów: U DU = 0,09 V Uznajemy obliczenia wykonane bezpośrednio na liczbowych wartościach, a nie na symbolach E U U 50, d 5 V m Zadanie 4 Układy soczewek (7 pkt) 4 Poprawne rozmieszczenie ognisk Poprawne poprowadzenie promienia Obliczenie zdolności skupiającej soczewek 5 D i,5 D

3 Poprawne poprowadzenie dwóch promieni 44 Poprawne podanie cech: rzeczywisty, powiększony, odwrócony Obiektyw tworzy obraz rzeczywisty, powiększony i odwrócony między obiektywem i okularem Przedmiotem dla okularu jest obraz otrzymany w obiektywie W okularze powstaje pozorny, prosty i powiększony obraz tego przedmiotu W stosunku do pierwotnego przedmiotu jest powiększony i odwrócony Im bliżej ogniska obiektywu (dla x > f ) umieszczony jest przedmiot, tym bardziej obraz jest powiększony Uznajemy stwierdzenie, że okular działa jak lupa Odpowiedź może wynikać ze znajomości konstrukcji obrazu w soczewce lub z obliczenia prowadzącego do wniosku, że f p = Nie ob wymagamy tego obliczenia x f Zadanie 5 Pomiary ( pkt) 5 Narysowanie schematu Zjawisko to wynika z prawa Ohma dla całego obwodu (zawierającego źródło) I r opór wewnętrzny R r Gdy R maleje, I rośnie Alternatywna odpowiedź: Zjawisko to wynika z II prawa Kirchhoffa dla oczka sieci 5 e = I (R + r) e = I R + I r Zauważenie, że IR = U, więc: U = e I r e I r I R = 0, skąd I, R r więc gdy R maleje, I rośnie U AB = e I r To napięcie mierzy woltomierz

4 4 53 Stałe są wielkości: siła elektromotoryczna źródła e i opór wewnętrzny źródła r r współczynnik kierunkowy e tzw wyraz wolny (wartość U, gdy I = 0, tzn obwód jest otwarty, lub inaczej: współrzędna U gdy I = 0) 54 Wyskalowanie osi Naniesienie punktów pomiarowych Naniesienie prostokątów niepewności pomiarowych Narysowanie najlepiej dobranej prostej 55 Wyznaczenie e: e V Wyznaczenie r: V r 5, 6, A Wartości liczbowe mogą się różnić, bo są odczytywane z wykresu Zadanie 6 Poprzeczka (0 pkt) 6 Jest to zjawisko indukcji elektromagnetycznej: w obwodzie płynie prąd, gdyż zmienia się strumień pola magnetycznego, obejmowany przez obwód, co powoduje, że w obwodzie powstaje siła elektromotoryczna indukcji

5 5 6 Podczas ruchu poprzeczki strumień magnetyczny obejmowany przez obwód maleje, więc linie pola magnetycznego prądu indukowanego w obwodzie mają taki sam zwrot, jak linie pola zewnętrznego Stosując regułę śruby prawoskrętnej, znajdujemy kierunek prądu indukcyjnego 63 Odwołanie się do treści prawa Faradaya lub skorzystanie ze wzoru na napięcie indukowane pomiędzy końcami pręta metalowego poruszającego się w polu magnetycznym (U B l ) Wykazanie, że szybkość zmian strumienia jest równa Blucos a, lub zrzutowanie B na kierunek prostopadły do szyn ( B Bcos ), lub zrzutowanie na kierunek prostopadły do B Zauważenie, że prawo Ohma pozwala zapisać siłę elektromotoryczną jako R I Uznajemy każde inne poprawne uzasadnienie Uczeń nie musi znać nazwy prawa Nie wymagamy rysunku, może być np w brudnopisie, ale wtedy konieczne jest pisemne objaśnienie Uczeń może powołać się na zapamiętany wzór Blu na szybkość zmian strumienia w przypadku, gdy wektor prędkości jest prostopadły do linii pola i do pręta akceptujemy, jeśli dalszy ciąg jest poprawny 64 Dorysowanie w dwóch miejscach wektora F el 65 Zauważenie, że równoległe do szyn składowe siły ciężkości i F el się równoważą Obliczenie wartości składowych: mgsin a i F el cos a i przekształcenie równania mgsin a = F el cos a do postaci: F el = mg tg a Obliczenie natężenia prądu z porównania: mg tg BIl = mgtga I Bl Skorzystanie ze wzoru RI = Blucos a m i uzyskanie: g R tg B l cos

6 Zadanie 7 Żagiel słoneczny (0 pkt) Próbny egzamin maturalny z fizyki i astronomii Przy odbiciu zmienia się zwrot pędu fotonu, więc przekazuje on tarczy dwa razy większy pęd od tego, który posiada Przy pochłonięciu zaś przekazuje dokładnie taki, jaki posiada Dwa razy większa zmiana pędu oznacza dwa razy większą siłę Napisanie wzoru, podstawienie wartości liczbowych i przeprowadzenie rachunku: , W W 366 4(, 50 m) m h 73 E = hn, p, ponadto c E, skąd p c Uczeń może przedstawić rozumowanie za pomocą odpowiednich wzorów Na powierzchnię m padają w ciągu jednej sekundy fotony o łącznej energii 366 J Ich łączny pęd ma wartość: E kgm p 4550, 6 c s Jeśli wartość pędu zmienia się o około kgm 460, 6 w ciągu jednej sekundy, to na s m żagla działa siła o wartości 4,6 0 6 N Zatem ciśnienie p = 4,6 0 6 Pa = 4,6 mpa Obliczenie siły grawitacji i porównanie: Nm , 0 kg45, kg kg 0, 07 N (, 50 m) Obliczenie wartości siły parcia światła: 3 m 4,6 0 6 Pa = 0,0009 N 0, 0009, parcie światła będzie około 0, razy mniejsze Akceptujemy odpowiedź: parcie światła będzie około stokrotnie mniejsze 77 Zapisanie wzorów na wartość siły parcia i siły grawitacji działającej na satelitę m Wartość siły parcia jednego fotonu: F t Wartość siły parcia n fotonów: F = nf Jeśli przez N oznaczymy całkowitą liczbę fotonów emitowanych przez Słońce w ciągu N sekundy, to: n 4 r, F N 4 r F Wartość siły grawitacji: F G mm g r Akceptujemy odpowiedź: wartość siły parcia fotonów jest wprost proporcjonalna do ich energii (punkt 74 zadania), a energia do natężenia promieniowania Słońca, skąd F ~ I Natężenie promieniowania jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości od P Słońca: I 4 r Zauważenie, że zarówno siła parcia światła, jak i siła grawitacji są odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości Zatem niemożliwa jest równowaga obu oddziaływań dla tego żagla