EGZAMIN MATURALNY 2010 FIZYKA I ASTRONOMIA

Transkrypt

1 Centralna Komisja Egzaminacyjna Warszaie EGAMIN MATURALNY 2010 FIYKA I ASTRONOMIA POIOM ROSERONY Klucz punktoania odpoiedzi MAJ 2010

2 2 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii adanie 1.1. Narysoanie i zapisanie naz sił działającyc na balon znoszący się ze stałą prędkością 1 p. narysoanie ektoró trzec działającyc sił, oznaczenie i zapisanie ic naz, np.: F gr siła graitacji, F siła yporu, F o siła oporu 1 p. zacoanie łaściyc relacji długości ektoró adanie 1.2. Ustalenie nazy przemiany, jakiej ulega odór podczas znoszenia się balonu 1 p. zapisanie nazy przemiany gazoej: przemiana izocoryczna adanie 1.3. Wykazanie, że dokładną artość ciężaru balonu na ysokości nad poierzcnią iemi można obliczyć ze zoru przytoczonego treści zadania 1 p. zastosoanie praa poszecnego ciążenia dla balonu znajdującego się na poierzcni iemi i na ysokości : G M m na poierzcni iemi: F = = m g 2 R na ysokości nad poierzcnią iemi: 1 p. przekształcenie do postaci adanie 1.4. F = m g R G M F = 2 ( R + ) 2 m ( R + ) 2 Sformułoanie yjaśnienia, dlaczego artość siły yporu maleje podczas znoszenia balonu 1 p. zapisanie yjaśnienia, np.: Wartość siły yporu maleje podczas znoszenia balonu, ponieaż maleje gęstość poietrza.

3 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 3 adanie 1.5. Obliczenie ciśnienia poietrza na maksymalnej ysokości, na którą zniósł się balon 1 p. zastosoanie rónania Clapeyrona z uzględnieniem gęstości i średniej masy ρ R T moloej poietrza, otrzymanie zoru, np.: p = μ 1 p. obliczenie ciśnienia poietrza p 6247 Pa lub p 6250 Pa lub p 6,25 kpa adanie 1.6. Obliczenie ysokości, na której znajduje się balon, jeżeli ciśnienie poietrza na tej ysokości jest 16 razy mniejsze niż na poierzcni iemi 1 p. zastosoanie zależności p 1 p = oraz = 2 5, otrzymanie zoru, p 16 p np.: = 2 lub 2 = p. obliczenie ysokości, na którą zniósł się balon = 20 km adanie Obliczenie pracy prądu elektrycznego podczas ogrzeania ody czajniku elektrycznym do czasu jej zagotoania 1 p. zastosoanie zależności pracy prądu od mocy urządzenia i czasu jego pracy, np.: W = P t 1 p. obliczenie pracy prądu elektrycznego W = 300 kj adanie 2.2. Obliczenie spraności procesu ogrzeania ody czajniku 1 p. zapisanie zoru na spraność proces ogrzeania ody czajniku, m c T np.: Δ η = P t 1 p. obliczenie spraności η 0,73 lub η 73% adanie 2.3. Sformułoanie niosku dotyczącego ziązku zględnej straty energii z masą zagotoanej ody czajniku 1 p. zapisanie niosku, np.: Im iększa masa ody tym zględne straty energii są mniejsze.

4 4 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii adanie 2.4. Narysoanie ykresu zależności spraności ogrzeania ody czajniku od masy ody 1 p. yskaloanie i opisanie osi 1 p. naniesienie szystkic punktó dla danyc z tabeli 1 p. narysoanie ykresu adanie 2.5. Wykazanie, że bezzględne straty energii dostarczonej do czajnika podczas zagotoyania nim ody rosną raz z masą ody znajdującej się czajniku 1 p. yznaczenie bezzględnyc strat energii korzystając z zależności: ΔE i = (1/η i - 1) m i c ΔT 0,75 m c ΔT; 0,45 (2m) c ΔT; 0,32 (3m) c ΔT; 0,27 (4m) c ΔT; 0,23 (5m) c ΔT; 0,22 (6m) c ΔT 1 p. porónanie przynajmniej dla dóc mas ody artości bezzględnyc strat energii i ykazanie, że teza postaiona zadaniu jest pradzia adanie 3.1. Obliczenie maksymalnego napięcia na uzojeniu pierotnym transformatora 1 p. obliczenie maksymalnego napięcia na uzojeniu pierotnym transformatora U = 2 U U max V max1 adanie 3.2. sk1 Wiadomości i rozumienie apisanie nazy zjaiska, dzięki któremu energia elektryczna przekazyana jest transformatorze z uzojenia pierotnego do tórnego 1 p. zapisanie nazy zjaiska: indukcja elektromagnetyczna

5 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 5 adanie 3.3. Wiadomości i rozumienie apisanie zakończenia zdania podanie nazy materiału, z którego ykonano rdzeń transformatora 1 p. praidłoe uzupełnienie zdania: ferromagnetyk adanie 3.4. Wiadomości i rozumienie Obliczenie ilorazu liczby zojó nainiętyc na uzojenia transformatora 1 p. obliczenie stosunku liczby zojó korzystając z przekładni transformatora N 1 /N 2 = U 1 /U 2 = 2 1 p. podanie praidłoej odpoiedzi: Uzojenie pierotne ma 2 razy ięcej zojó niż uzojenie tórne. adanie 3.5. Wiadomości i rozumienie Ustalenie i zapisanie zakończenia zdań określenie sposobu połączenia opornikó sytuacjac przedstaionyc zadaniu 1 p. praidłoe uzupełnienie pierszego zdania:... szeregoo 1 p. praidłoe uzupełnienie zdania:... rónolegle adanie 3.6. Obliczenie ładunku zgromadzonego na kondensatorze łączonym obód cili, gdy napięcie na jego okładkac będzie najiększe 1 p. obliczenie ładunku zgromadzonego na kondensatorze C = adanie 3.7. Q U Q = C U Q 12,2 mc lub Q 12 mc lub Q 1, C Wykazanie, że napięcie na okładkac kondensatora będzie róne maksymalnemu napięciu na uzojeniu tórnym transformatora 1 p. obliczenie napięcia maksymalnego U max MN = 2 U sk AB zatem U maxmn 163V 1 p. zapisanie praidłoego yjaśnienia np.: Kondensator po naładoaniu nie będzie sie rozładoyał, ponieaż układzie znajduje się dioda połączona z kondensatorem kierunku zaporoym dla prądu rozładoania.

6 6 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii adanie 4.1. Obliczenie zdolności skupiającej soczeki skupiającej 1 p. obliczenie zdolności skupiającej soczeki = 10 D ( = 10 m 1 ) adanie 4.2. Obliczenie średnicy obrazu Słońca otrzymanego przy użyciu soczeki skupiającej 1 p. obliczenie średnicy obrazu Słońca d = α f d = 1 mm lub d = 0,1 cm adanie 4.3. Obliczenie długości promieni krzyizn soczeki skupiającej dla podanyc zadaniu arunkó R1 1 p. uzględnienie rónaniu soczeki zależności = 1, 2, R otrzymanie zoru, np.: = ( n 1) + f 1,2 R 2 R2 1 p. obliczenie promienia R 2 9,2cm 1 p. obliczenie promienia R 1 11 cm adanie Wykazanie, że użycie soczeki opisanej zadaniu pooduje 900 krotny zrost natężenia ośietlenia poierzcni drena 1 p. zauażenie, że energia promienioania padającego na soczekę jest taka sama jak energia otrzymanym obrazie Słońca E 1 = E 2 1 p. uzględnienie, że poierzcnia soczeki oraz poierzcnia obrazu Słońca są proporcjonalne do kadratu ic średnicy S ~ d 2 1 p. obliczenie stosunku natężenia ośietlenia poierzcni drena i poierzcni soczeki I 1 = 900 I 2

7 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 7 adanie 4.5. Ustalenie najmniejszej liczby żołnierzy, którzy najbardziej sprzyjającyc arunkac doproadzili by do zapalenia drenianego statku, użyając odbityc od soic tarcz promieni słonecznyc 1 p. zapisanie praidłoej liczby żołnierzy n = 900 (lub n = 899 przypadku, gdy odpoiedź zaiera yjaśnienie, że żołnierze kierują odbite promienie słoneczne na ośietloną poierzcnię statku) 1 p. zapisanie dodatkoego arunku, np.: Promienie odbite od tarcz żołnierzy muszą ośietlać/być skieroane jedno miejsce na statku. adanie 5.1. Interpretoanie informacji podanyc treści zadania celu yboru zasad, które są spełnione podczas rejestroania fotonó detektorze umieszczonym na satelicie 1 p. za podanie jednej spośród ymienionyc poniżej zasad 2 p. za podanie dóc spośród ymienionyc poniżej zasad (zasada zacoania ładunku, zasada zacoania energii, zasada zacoania pędu) adanie 5.2. Selekcjonoanie i ocenianie informacji dotyczącyc możliości yznaczenia długości fali fotonó γ oraz sposobu rejestroania tyc fotonó urządzeniac umieszczonyc na satelicie 1 p. za zapisanie prada dla zdania: Pomiar energii ydzielonej kalorymetrze umożliia yznaczenie długości fali dla fotonu γ rejestroanego LAT. 1 p. za zapisanie fałsz dla zdania: Teleskop LAT umożliia śledzenie toró fotonó przy pomocy detektoró krzemoyc. adanie 5.3. Oszacoanie maksymalnej liczby fotonó γ, która może być zarejestroana czasie 1 sekundy przez teleskop LAT umieszczony na satelicie 1 p. oszacoanie maksymalnej liczby fotonó n 10 5

8 8 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii adanie 5.4. Obliczenie najiększej długości fali fotonó γ rejestroanyc teleskopie LAT c 1 p. zastosoanie zoru E = ν = i przekształcenie go do postaci λ 1 p. obliczenie długości fali adanie 5.5. λ 0, m ( 0, m, 6, m, m) λ = c E Obliczenie okresu obiegu satelity GLAST okół iemi 1 p. obliczenie okresu obiegu satelity 2π R 2π R v = T = T v T 5700 s lub T 95 min lub T 1,6 lub T 1 35 min adanie 5.6. apisanie nazy urządzenia dostarczającego energii do urządzeń satelity, gdy soim rucu po orbicie znajduje sie cieniu iemi 1 p. zapisanie nazy urządzenia: akumulator adanie 5.7. Wiadomości i rozumienie Wyjaśnienie pojęcia czarna dziura 1 p. yjaśnienie pojęcia czarna dziura, np.: Czarna dziura to obiekt astronomiczny, który tak silnie oddziałuje graitacyjnie na soje otoczenie, że naet fotony nie mogą ydostać się z jego poierzcni (prędkość ucieczki jest iększa od prędkości śiatła). adanie 6.1. Obliczenie ilorazu objętości części niezanurzonej i zanurzonej sześcianu płyającego odzie 1 p. zapisanie arunku płyania ciał, np.: F = lub ρ g = m g lub ρ V g = ρ V g yp F gra V zan zan d szecianu 1 p. zapisanie ziązku między gęstościami a objętościami części zanurzonyc Vyn ρ ρd i niezanurzonyc, np.: ρ V zan = ρd ( Vzan + Vyn ) lub = V ρ 1 p. obliczenie ilorazu objętości V V yn zan 1 = 9 zan d

9 Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 9 adanie 6.2. Obliczenie najmniejszej artości dodatkoej siły, która działając na sześcian płyający odzie, spoodoałaby jego całkoite zanurzenie pod poierzcnię ody 1 p. zapisanie ziązku między siłami F = Q + F 1 p. yznaczenie minimalnej dodatkoej siły 3 F = ( ρ ρd ) g a 1 p. obliczenie artości siły F 0,12 N adanie 6.3. Formułoanie niosku, dotyczącego zanurzenia drenianego sześcianu cieczy o innej gęstości 1 p. określenie zmiany położenia sześcianu i uzasadnienie odpoiedzi, np.: anurzenie klocka zmieni się, ponieaż słona oda ma inną gęstość niż słodka. lub Ponieaż oda morska ma iększą gęstość niż oda słodka zanurzenie sześcianu zmaleje. adanie 6.4. Obliczenie artości siły, z jaka olej działa na sześcian sytuacji opisanej zadaniu 1 p. yznaczenie objętości tej części sześcianu, która nie znajduje się odzie (znajdującej się oleju) V ko = a a a = a p. zapisanie zoru na artość siły z jaką olej działa na sześcian 2 F g a 3 = ρ o 3 1 p. obliczenie artości siły z jaką olej działa na sześcian F 0,7 N