Matura z fizyki - sprawdź odpowiedzi
2011-05-12 12:35:52
Fizyka od zawsze uznawana jest za jeden z najbardziej hardkorowych przedmiotów na maturze. Sprawdźcie odpowiedzi, by wiedzieć, czy słusznie!
Poniższe odpowiedzi nie są oficjalnymi udzielonymi przez Centralną Komisję Egzaminacyjną. Są to rozwiązania przykładowe opracowane przez redakcję dlaStudenta.pl!
POZIOM PODSTAWOWY
1. Na którym z poniższych wykresów zakreskowane pole jest równe wykonanej pracy?
D. Tylko na 1 i 3
2. Zaraz po opuszczeniu samolotu, przed otwarciem spadochronu, siła wzajemnego oddziaływania skoczków (przekazywana przez pasy ich spinające) jest
D. bliska zeru.
3. Przed soczewką skupiającą o ogniskowej 20 cm umieszczono świecący przedmiot w odległości 10 cm od soczewki. Otrzymano wówczas obraz
A. pozorny, prosty i powiększony.
4. Izotopami nazywamy
D. jądra o tych samych liczbach atomowych, ale o różnych liczbach neutronów.
5. Ciało wykonuje prosty ruch harmoniczny. W momencie, w którym prędkość ciała jest maksymalna, jego
B. energia potencjalna jest minimalna, a przyspieszenie równe zero.
6. Wiązkę światła tworzą trzy promienie: czerwony, zielony i niebieski. Po przejściu przez siatkę dyfrakcyjną najbardziej ugięty będzie promień
B. czerwony, a najmniej niebieski.
7. Wybierz poprawny wykres tego procesu we współrzędnych p(T)
C.
8. Księżyc stale zwraca ku Ziemi tę samą stronę, druga strona może być obserwowana tylko przez okrążające Księżyc sondy kosmiczne. Odwrotna strona Księżyca
C. jest częściowo oświetlona promieniami słonecznymi, a wielkość części oświetlonej zależy od fazy Księżyca.
9. Ciało na powierzchni Księżyca ma energię potencjalną grawitacji równą zero, a na wysokości 12 m ma energię potencjalną grawitacji równą 600 J. Podczas spadku swobodnego z wysokości 12 m, na wysokości 4 m energia kinetyczna tego ciała ma wartość
B. równą 400 J.
10. Diagram H–R (Hertzsprunga–Russella) pozwala
A. klasyfikować gwiazdy.
11.1. Wykonaj wykres zależności siły oporu powietrza od prędkości rowerzysty.
siła oporu, N 0 10 30 70 130 200
prędkość, m/s 0 1 2 3 4 5
11.2. Zapisz, przy jakiej prędkości siła oporu powietrza będzie miała wartość 100 N.
ok. 3,5 m/s
11.3. Co powinien zrobić rowerzysta, aby przy danej prędkości zmniejszyć opór powietrza?
Ułożyć swoje ciało w pozycji opływowej.
12.1. Wykaż, że prędkość Daktyla na orbicie wynosi około 5,1 m/s.
V = 2π/T = 2π x 108000 m/37 x 3600 s = 5,1 m/s
12.2. Na podstawie podanych informacji oblicz masę planetoidy Ida. Przyjmij, że planetoidę można traktować jako obiekt punktowy (pomiń jej kształt i rozmiary).
M = 4π2r3 / GT2 = 4,2 x 1016 kg
13.1. Wyznacz wartość stałej sprężystości sprężyny.
k = mcg/x = 1 kg x 10 m/s2 / 0,04 m = 250 N/m
13.2. Wyznacz masę arbuza.
mn = kxn/g = 2,25 kg
14.1. Odczytaj z wykresu i zapisz długość fali światła, które chlorofil a pochłania w obszarze krótkofalowym widma w maksymalnym stopniu.
440 nm
14.2. Zapisz numer tego maksimum absorpcji spośród czterech zaznaczonych na wykresie, dla którego energia jednego fotonu jest najmniejsza. Uzasadnij swój wybór.
1. Jeśli długość fali λ jest mniejsza to energia fotonu jest większa.
14.3. Korzystając z powyższego wykresu, wyjaśnij, dlaczego chlorofil nadaje roślinom zieloną barwę.
Chlorofil nadaje roślinom zieloną barwę, kiedy odbija fale o długościach odpowiadających tej barwie.
15.1. Oblicz przyspieszenie rakiety podczas startu.
a = 0,8 m/s2
15.2. Czy przyspieszenie rakiety po starcie w miarę upływu czasu będzie rosło, malało, czy też pozostanie stałe? Napisz odpowiedź i ją uzasadnij.
Przyspieszenie będzie rosło - przy stalej sile ciągu maleje masa.
16.1. Podaj nazwę wielkości charakteryzującej falę świetlną, która nie zmienia wartości przy przejściu z powietrza do szkła.
Częstotliwość
16.2. Przyjmując, że prędkość światła w powietrzu wynosi 300 000 km/s, a w szkle 200 000 km/s, oblicz długość fali tego światła po wejściu do szkła.
λsz = λp x λsz / Vp = 0,4 um
17.1. Opisz postępowanie prowadzące do tego celu, uzasadnij je na podstawie praw gazu doskonałego i wyznacz z wykresu przybliżoną wartość temperatury 0 K w skali Celsjusza.
pV = πRT
T = pV/πR
V, n, R = wielkości stałe, więc T = 0, gdy p = 0
0 K to w przybliżeniu - 273°
18. Rysunek przedstawia 2 wybrane promienie wychodzące z jednego punktu świecącej kuli. Starannie narysuj bieg tych promieni po odbiciu od zwierciadła i skonstruuj obraz świecącego punktu.
19.1. Zapisz równanie przemiany jądra jodu w jądro ksenonu.
131 53 J -> 131 54 Xe + 0 -1 e + v
19.2. Poniższy wykres przedstawia zależność liczby rozpadów w próbce od czasu. Wyznacz na jego podstawie okres połowicznego zaniku tego izotopu jodu.
T 1/2 = 8 dni
19.3. Początkowa masa promieniotwórczego izotopu jodu wynosi 8·10-11g. Korzystając z wykresu, wyznacz masę jodu po 6 dniach.
m = 4,76·10-11g
20.1. Zadanie 20.1 (1 pkt) Zaznacz na rysunku kierunek (wraz ze zwrotem) wektora indukcji magnetycznej. Użyj jednego z symboli: ↑ → ↓ ← O (prostopadle do płaszczyzny rysunku ze zwrotem przed nią – do patrzącego), O (prostopadle do płaszczyzny rysunku ze zwrotem za nią).
O (prostopadle do płaszczyzny rysunku ze zwrotem za nią)
20.2. Wyprowadź wzór pozwalający obliczyć drogę s przebytą przez proton w polu magnetycznym w zależności od jego masy m, ładunku e, prędkości v i indukcji pola magnetycznego B.
eVB = mV2 / r
r = mV / eB
S = 1/2 2πr
S = πmV / eB
21.1. Wyjaśnij rolę rdzenia w transformatorze. Spośród wymienionych niżej materiałów wybierz ten, z którego można wykonać rdzeń transformatora.
W rdzeniu wytwarzany jest pole magnetyczne przez pra płynący w uzwojeniu pierwotnym transformatora. Rdzeń wykonany jest z ferromagnetyka, więc można go wykonać ze stali.
21.2. Moc prądu elektrycznego zależy między innymi od jego napięcia, a więc uzyskane dzięki transformatorowi podwyższenie napięcia mogłoby oznaczać zwiększenie mocy prądu. Wyjaśnij, dlaczego podwyższenie napięcia w transformatorze nie jest sprzeczne z zasadą zachowania energii.
Podwyższenie napięcia nie jest równoznaczne z podwyższeniem mocy, ponieważ podwyższając napięcie równoczesnie zmniejsza się natężenie prądu.
21.3. Wyjaśnij, dlaczego do przesyłania energii elektrycznej na duże odległości stosuje się wysokie napięcie.
Przy stosowaniu wysokiego napięcia do przesyłania energii elektrycznej jej straty są mniejsze.
POZIOM ROZSZERZONY
1.1. Ustal i zaznacz strzałkami na rysunku, w którą stronę odbywa się ruch powietrza w tunelu i szybie w lecie, jeżeli na zewnątrz góry temperatura jest równa 25 °C, a wewnątrz tunelu i szybu 10 °C. Podaj krótkie uzasadnienie.
Powietrze w szybie będzie kierować się ku dołowi, a ciąg w tunelu będzie poruszał się od lewej do prawej. Chłodniejsze powietrze o większej gęstości jest cięższe niż cieplejsze powietrze o mniejszej gęstości.
1.2. Pod ciśnieniem p i w temperaturze 25 ºC gęstość powietrza jest równa 1,20 kg/m3. Traktując powietrze jako gaz doskonały, oblicz jego gęstość pod tym samym ciśnieniem p i w temperaturze 10 ºC.
ρ = 1,2636 kg/m3
1.3. Oblicz ciśnienie słupa powietrza w szybie (różnicę między ciśnieniem na poziomie tunelu a ciśnieniem przy górnym wylocie szybu). Oblicz ciśnienie słupa powietrza atmosferycznego o wysokości 200 m na zewnątrz góry. Oblicz wypadkową siłę parcia powietrza działającą na zaporę z obu stron.
p (ciśnienie słupa powietrza w szybie) = 2600 Pa
p (ciśnienie słupa powietrza na zewnątrz góry) = 2400 Pa
Fw = 1400 N
2.1. Oblicz wartość przyspieszenia swobodnego spadku na powierzchni Marsa.
g = 3,7 m/s2
2.2. Oblicz prędkość ucieczki statku (minimalną prędkość początkową, jaką statek musiałby uzyskać na podanej wysokości 500 km, aby oddalić się z wyłączonymi silnikami na dowolnie dużą odległość od Marsa). Oblicz prędkość ruchu statku po orbicie kołowej na tej wysokości. Podkreśl właściwą spośród czterech powyższych możliwości i szczegółowo uzasadnij swój wybór.
V ucieczki statku = 4680 m/s
V po orbicie kołowej = 3308 km/s
Odleglość statku od planety będzie rosła, a potem malała - jest większa niż I prędkość kosmiczna dla Marsa i mniejsza niż prędkość ucieczki z planety.
2.3. Narysuj, oznacz i opisz wszystkie siły działające na astronautę w końcowej fazie lądowania. Długości wektorów powinny przedstawiać zależności między ich wartościami.
W = Fg + Fs (wypadkowa = siła grawitacji + siła statku)
2.4. Masa astronauty wynosi 80 kg, a natężenie pola grawitacyjnego Marsa ma wartość 3,7 N/kg. Oblicz wartość siły nacisku astronauty na fotel.
Fn = 1176 N
2.5. Na Ziemi okresy drgań obydwu wahadeł były jednakowe. Czy na Marsie będą one także jednakowe, a jeśli nie, to dla którego wahadła okres drgań będzie dłuższy? Uzasadnij odpowiedź.
Okres drgań pionowych nie ulegnie zmiany - zależy od masy i współczynnika sprężystości. Okres drgań ciężarka zawieszonego na nitce zależy od długości wahadła oraz natężenia pola grawitacyjnego. Ponieważ natężenie się zmniejszyło, okres się zwiększył, zatem okresy na Marsie nie będą jednakowe i dla wahadła matematycznego będą one dłuższe.
3.1. Uzupełnij poniższe zdania. W pierwszym z nich wpisz odpowiednio lewo lub prawo, pomijając ewentualne przesunięcie pionowe.
Gdy przedmiot P oddala się od lunety, obraz O przesuwa się w lewo, a obraz O' przesuwa się w lewo Gdy P jest bardzo daleko (tak, że wiązka padająca na obiektyw może być uznana za równoległą), obraz O znajdzie się w ognisku, a wiązka wybiegająca z okularu będzie równoległa.
3.2. Opisz, czym różni się obraz nieba widziany przez lunetę od obrazu widzianego przez lunetę odwróconą (gdy patrzymy od strony obiektywu).
Obraz nieba widziamy w lunecie odwróconej jest mniejszy niż obserwowany normalnie. Powiększenie widziane w lunecie przy normalnej obserwacji równe jest pomniejszeniu widzianemu w lunecie odwróconej.
3.3. Okular jest soczewką symetryczną i wykonaną ze szkła o współczynniku załamania 1,5 względem powietrza. Oblicz promień krzywizny powierzchni tej soczewki.
R = 5 cm
3.4. Na opisaną lunetę o średnicy obiektywu 7 cm pada wiązka równoległa do osi. Wykonaj odpowiedni rysunek i wykaż, że minimalna średnica okularu niezbędna do tego, aby cała wiązka wpadająca do obiektywu trafiła do okularu, wynosi 7 mm.
3.5. Jeśli gwiazda leżąca w odległości 40 lat świetlnych jest z trudem dostrzegalna gołym okiem, to w jakiej maksymalnej odległości może leżeć identyczna gwiazda, aby można ją było dostrzec przez tę lunetę? Zapisz odpowiedź i ją uzasadnij. Pomiń pochłanianie światła w przestrzeni kosmicznej.
3.6. Oblicz minimalną liczbę fotonów o długości fali 550 nm, które muszą równocześnie wpaść przez źrenicę oka, aby wywołać wrażenie świetlne.
Minimalna liczba fotonów, które wywołają w oku wrażenie świetlne wynosi 20.
