PRZYKŁADOWY ARKUSZ EGZAMINACYJNY Z FIZYKI I ASTRONOMII

Transkrypt

1 Autor: Jerzy Sarbiewski TEST PRZED MATUR 2007 PRZYKŁADOWY ARKUSZ EGZAMINACYJNY Z FIZYKI I ASTRONOMII Instrukcja dla zdajcego POZIOM ROZSZERZONY Czas pracy 150 minut 1. Sprawd, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 11 stron (zadania 1 6). Ewentualny brak zgło przewodniczcemu zespołu nadzorujcego egzamin. 2. odpowiedzi zapisz w miejscu na to przeznaczonym przy kadym zadaniu. 3. Pisz czytelnie. Uywaj długopisu/pióra tylko z czarnym tuszem/atramentem. 4. Nie uywaj korektora, a błdne zapisy wyranie przekrel. 5. Pamitaj, e zapisy w brudnopisie nie podlegaj ocenie. 6. Podczas egzaminu moesz korzysta z ołówka i gumki (wyłcznie do rysunków), linijki. yczymy powodzenia! Za rozwizanie wszystkich zada mona otrzyma łcznie 60 punktów Arkusz przygotowany przez Wydawnictwo Pedagogiczne OPERON na wzór oryginalnego arkusza maturalnego. 1

2 Zadanie 1. Kamie (10 pkt) Na kamie o ciarze 5 N działamy pionowo w gór sił 20 N do wysokoci 15 m (2 pkt) Jakim ruchem porusza si kamie w czasie całego toru? Oblicz wystpujce przypieszenie (2 pkt) Oblicz czas trwania całego ruchu (3 pkt) Oblicz, jak wykonamy prac. Jak najmniejsz prac mona wykona, aby podnie kamie na wysoko 15 m? Oblicz jego energi kinetyczn i potencjaln na wysokoci 15 m. 2

3 1.4. (3 pkt) Narysuj wykres wykonanej pracy w zalenoci od przemieszczenia oraz wykres prdkoci kamienia w zalenoci od czasu trwania całego ruchu. Zadanie 2. Baki (10 pkt) W leczeniu przezibienia czasami stawia si baki. Powietrze pod bak naciska na skór mniejsz sił ni poza bak i dlatego nastpuje jej wybrzuszenie. Trudno sobie wyobrazi, jak wygldałaby skóra, gdyby pod bak była całkowita prónia (2 pkt) Oblicz, jak mas naleałoby obciy 1 cm 2 powierzchni ciała, gdyby pod bak nie było powietrza. Przyjmij, e cinienie atmosferyczne wynosi 10 5 Pa. 3

4 2.2. (1 pkt) Niektórzy ludzie czuj si le, gdy cinienie jest niskie. Mówi, e boli ich głowa. Aby poprawi krenie i dotleni mózg, pij kaw. Wyjanij, dlaczego niskie cinienie le wpływa na krenie krwi (2 pkt) Jeli pełn szklank wody przykryjemy kartk papieru i odwrócimy j do góry dnem, to woda nie wylewa si. Oblicz, na jak maksymaln wysoko moemy podnie szklank, aby woda si nie wylała (2 pkt) Hydrofor jest to urzdzenie słuce do pompowania wody ze studni. Oblicz, z jakiej najwikszej głbokoci hydrofor moe zasysa wod. Podaj wyjanienie tego zjawiska. 4

5 2.5. (3 pkt) Do ruchomego tłoka o powierzchni 1 m 2 przymocowano wspornik, na którym znajduje si 4- tonowa ciarówka. Pod tłokiem znajduje si woda, która moe dołem wypływa gumowym w- em o przekroju 1 cm 2. Oblicz, na jak wysoko naley podnie koniec wa, aby woda si z niego nie wylewała. Oblicz, o ile mm obniy si ciarówka do chwili zatrzymania si tłoka. h Zadanie 3. Kondensator (10 pkt) Rysunek przedstawia wykres ładowania kondensatora płaskiego, o powierzchni kadej z płytek 100 cm 2. Kondensator naładowano ładunkiem 1 mc., V (1 pkt) Oblicz energi kondensatora. 0,5 1 1,5 Q, mc 5

6 3.2. (1 pkt) Oblicz pojemno kondensatora (1 pkt) Oblicz odległo midzy okładkami kondensatora (1 pkt) Oblicz natenie pola elektrycznego midzy okładkami (1 pkt) Oblicz, jak prdko uzyska elektron po przebyciu w kondensatorze drogi od jednej okładki do drugiej. Potrzebne stałe znajdziesz w karcie wzorów (2 pkt) Oblicz, z jak sił przycigaj si okładki kondensatora. Oblicz sił przycigania okładek, jeli pomidzy nie włoymy dielektryk o r = 5. 6

7 3.7. (1 pkt) Narysuj wykres ładowania kondensatora z dielektrykiem (2 pkt) Dielektryk wysunito z kondensatora tak, e zajmuje połow powierzchni pomidzy okładkami. Oblicz pojemno kondensatora w tym przypadku. Zadanie 4. Przewodnik (10 pkt) W jednorodnym polu magnetycznym o indukcji 0,1 T, umieszczony jest prostopadle do linii pola prostoliniowy przewodnik o długoci 20 cm i oporze 0,05. Przewodnik zasilany jest prdem stałym o nateniu 10 A. Dwie zwojnice nie słu jako ródło pola magnetycznego, lecz do zwinicia nadmiaru przewodnika. B 7

8 4.1. (1 pkt) Zaznacz na schemacie kierunek prdu. Oblicz napicie przyłoone do koców przewodnika. B 4.2. (2 pkt) Oblicz sił działajc na przewodnik. Uzasadnij, jaki bdzie kierunek i zwrot siły. Narysuj wektor siły. B 4.3. (3 pkt) Przewodnik wprawiono w ruch w gór z prdkoci 10 m/s. Oblicz wzbudzon na jego kocach sił elektromotoryczn indukcji. Oblicz natenie prdu indukcyjnego w przewodniku oraz okrel i zaznacz jego kierunek. B 4.4. (1 pkt) Oblicz wypadkowe napicie na kocach przewodnika (3 pkt) Uzasadnij, czy ruch przewodnika w polu magnetycznym wpływa na jego temperatur. Nie uwzgldniamy chłodzenia powietrzem. 8

9 Zadanie 5. arówka (9 pkt) Spirala arówki wykonana jest ze stopu o oporze właciwym = 2, m i ma rednic 0,1 mm (2 pkt) Oblicz, jaka jest temperatura włókna, po dłuszym wieceniu arówki, jeli ma ono właciwoci ciała doskonale czarnego. Przez arówk płynie prd o nateniu 1,47 A (1 pkt) Oblicz, jaka długo fali odpowiada maksimum promieniowania w tej temperaturze. Napisz, w jakiej czci widma znajduje si ta fala (4 pkt) arówka znajduje si wewntrz czarnej kuli o promieniu 3 cm. Oblicz, z jak moc arówka powinna ogrzewa kul, aby kula utrzymywała temperatur 30 C, jeeli temperatura otoczenia wynosi 20 C. Zakładamy, e kula traci energi jedynie przez wypromieniowanie. Stała Stefana Boltzmana σ = 5, W/m 2 K 4, stała Wiena b = 2, mk. 9

10 5.4. (2 pkt) Oblicz, jak moc naley dostarczy kuli o dwukrotnie wikszym promieniu, aby utrzymywała temperatur 40 C. Zadanie 6. Okulary (11 pkt) Dalekowidz widzi dobrze z odległoci 36 cm. Odległo soczewki oka od siatkówki wynosi 2 cm (3 pkt) Oblicz, jakie okulary powinien nosi dalekowidz, aby dobrze widział z odległoci 24 cm (2 pkt) Soczewki okularów maj jedn powierzchni płask. Oblicz promie krzywizny drugiej powierzchni, jeli współczynnik załamania szkła wynosi 1,5. 10

11 6.3. (1 pkt) Chcemy skonstruowa przyrzd optyczny, składajcy si z dwóch soczewek. Mamy do dyspozycji jedno szkło od okularów i soczewk od lupy o ogniskowej 10 cm. Oblicz zdolno skupiajc tej soczewki (5 pkt) Uzasadnij, czy mona z tych szkieł skonstruowa lunet lub mikroskop. Która z soczewek powinna by obiektywem, a która okularem? W jakiej odległoci od siebie naley je umieci? Oblicz przyblione powikszenie tak otrzymanego przyrzdu. 11