WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY

Transkrypt

1 Kod ucznia Punktacja za zadania Zad.1 Zad.2 Zad.3 Zad.4 Zad. 5 Zad. 6 Razem 7 p. 5 p. 8 p. 10 p. 6 p. 9 p 45 pkt. WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2014/ R. 1. Test konkursowy zawiera 6 zadań. Są to zadania otwarte. Na ich rozwiązanie masz 90 minut. Sprawdź, czy test jest kompletny. 2. Zanim udzielisz odpowiedzi, uważnie przeczytaj treść zadania. 3. W zadaniach samodzielnie sformułuj odpowiedź i wpisz ją lub wykonaj zadanie zgodnie z instrukcją zawartą w poleceniu. Przedstaw tok rozumowania prowadzący do wyniku. 4. Test wypełniaj długopisem, nie używaj korektora, ołówka ani gumki. Nie komunikuj się z innymi uczestnikami konkursu. 5. Podczas rozwiązywania zadań możesz korzystać z prostego kalkulatora. 6. Sprawdź wszystkie odpowiedzi przed oddaniem testu. 7. Nie podpisuj testu, zostanie on zakodowany. 8. Brudnopis, dołączony do testu, nie podlega ocenie. 9. W zadaniach rachunkowych przyjmij wartość przyspieszenia ziemskiego g=10 m/s Maksymalna liczba punktów do uzyskania: 45. Powodzenia! str. 1

2 Zadanie 1 (7pkt.) Sprawność windy Na co dzień korzystamy z wielu urządzeń elektrycznych, których działanie opiera się na zamianie energii elektrycznej na inną postać energii. Miarą tego, ile energii urządzenie przekształca w sposób użyteczny, jest sprawność urządzenia. Do podnoszenia różnych elementów, np. budowlanych używa się windy towarowej. Zadanie 1.1 Podaj definicję sprawności urządzenia wykonującego pracę. Zadanie 1.2 Windy zwykle są zasilane i sterowane elektrycznie. a) Zaplanuj doświadczenie, którego celem będzie wyznaczenie sprawności windy z silnikiem elektrycznym. W tabeli zapisz pięć podstawowych wielkości, które należy zmierzyć i niezbędne przyrządy, które należy użyć do pomiaru każdej z nich. Mierzona wielkość Przyrząd b) Korzystając z wzorów na pracę mechaniczną i pracę prądu elektrycznego, napisz wzór, który posłuży do obliczenia sprawności windy użytej w doświadczeniu. str. 2

3 Zadanie 2 (5 pkt.) Żelazny sześcian Na dnie zbiornika napełnionego wodą do wysokości h = 10 m znajduje się sześcian żelazny o objętości V = 1 m 3. Oblicz, ile minut będzie podciągany sześcian tuż pod powierzchnię wody przy użyciu windy elektrycznej ruchem jednostajnym, jeżeli silnik pracuje pod napięciem U = 380 V i pobiera prąd o natężeniu I = 10 A. Zakładamy, że obciążenie silnika nie powoduje zwalniania jego pracy lub zatrzymania. Przyjmij: współczynnik sprawności windy ƞ = 80%, gęstość żelaza ρ ż = 7600 kg m 3, gęstość wody ρ w = 1000 kg m 3. Zadanie 3 (8 pkt.) Ruchoma ramka Jarek zawiesił na statywie aluminiowy cienki drut w kształcie litery U. Magnes podkowiasty ustawił w taki sposób, aby dolna część drutu znalazła się między jego biegunami. Końce drutu podłączył do zasilacza prądu stałego, pozwalającego na skokową zmianę natężenia prądu. 1. Zaznacz na rysunku kierunek i zwrot linii pola magnetycznego między biegunami magnesu. 2. Zaznacz na rysunku kierunek i zwrot przepływającego prądu. 3. Wyjaśnij, co stanie się, gdy w obwodzie zostanie włączone zasilanie. str. 3

4 4. Zaznacz na rysunku kierunek i zwrot siły elektrodynamicznej działającej na drut. 5. Wyjaśnij, co zaobserwuje Jarek podczas zwiększania natężenia prądu przepływającego przez drut. 6. Czy zmiana ustawienia biegunów magnesu wpłynie na zachowanie się drutu? Odpowiedź uzasadnij. 7. Czy prawdziwe jest następujące stwierdzenie: Jeśli drut ustawiony jest prostopadle do linii pola magnetycznego, to siła elektrodynamiczna działająca na drut skierowana jest prostopadle do niego i do linii pola? Odpowiedź uzasadnij. 8. Oblicz wartość siły elektrodynamicznej działającej na drut, przez który przepływa prąd o natężeniu 1,5 A wiedząc, że w polu magnetycznym o indukcji 0,3 T jest umieszczony odcinek drutu o długości 4 cm. Zadanie 4 (10 pkt.) Moneta Na wykresie przedstawiono zależność drogi od czasu dla monety upuszczonej przez przechodnia z mostu do wody. Moneta spada ruchem prostoliniowym. 1. Odczytaj z wykresu czas spadania monety oraz wysokość, z jakiej została upuszczona. s (m) t (s) str. 4

5 2. Oblicz wartość przyspieszenia, z jakim moneta spada z mostu. 3. Oblicz wartość prędkości, z jaką moneta uderzyła o powierzchnię wody. 4. Narysuj wykres zależności prędkości ruchu monety od czasu. 5. Oblicz drogę przebytą przez spadającą monetę w ciągu czterech kolejnych, równych odstępów czasu. Przyjmij, że wynoszą one 0,1 s. 6. Oblicz, w jakim stosunku pozostają do siebie te odcinki drogi. 7. Wiadomo, że prędkość rozpędzonego samochodu wynosi ok. 20 m/s. Oblicz, jak długo musiałaby spadać moneta, aby uzyskać taką prędkość. 8. Rozważ, czy wynik obliczeń z p. 7. można zastosować do innych upuszczonych przedmiotów, np. karty płatniczej czy płyty CD. Uzasadnij odpowiedź. str. 5

6 9. Oblicz wysokość, z jakiej wystarczy upuścić monetę, aby uzyskała prędkość taką, jak rozpędzony samochód (ok. 20 m/s= 72 km/h). Oblicz, któremu piętru budynku odpowiada ta wysokość. Przyjmij, że wysokość każdej kondygnacji wynosi 3 m. Pamiętaj, że wysokość parteru i każdego piętra wynosi 3 m. Zadanie 5 (6 pkt.) Sześcian w cieczy W naczyniu znajdowały się dwie niemieszające się ciecze o gęstościach ρ 1 = 1000 kg i ρ 2 =800 kg m3. Warstwa lżejszej cieczy miała grubość h = 0,2 m. W obu cieczach zanurzono sześcian o krawędzi a = 0,8 m zbudowany z takiego materiału, że h 1 = 0,1 m wystawało ponad powierzchnię obu cieczy. Narysuj siły działające na sześcian i oblicz gęstość sześcianu. m 3 h 1 h - - ρ 2 ρ 1 str. 6

7 Zadanie 6 (9 pkt.) Pocisk WOJEWÓDZKIE KONKURSY PRZEDMIOTOWE 2014/2015 GIMNAZJUM Ołowiany pocisk o masie m = 100 g lecąc poziomo uderza w stojący wózek z piaskiem o łącznej masie M = 50 kg i grzęźnie w nim. Po zderzeniu wózek odjeżdża z prędkością v= 1 m s. a) Oblicz prędkość pocisku przed zderzeniem b) O ile wzrosła energia wewnętrzna układu w wyniku zderzenia? c) Zakładając, że cały przyrost energii wewnętrznej pochłonął pocisk, sprawdź czy ulegnie on stopieniu? Odpowiedź uzasadnij odpowiednimi obliczeniami, skomentuj wynik. Temperatura pocisku przed zderzeniem wynosiła t 1 = 100 C, a ciepło właściwe ołowiu J c w = 126, ciepło topnienia ołowiu c t = kg C t 2 = 327 C. J kg, temperatura topnienia ołowiu str. 7

8 B R U D N O P I S - nie podlega ocenie str. 8