Fizyka · Matura · czerwiec 2012 (rozszerzona)

Zadanie 1. Odbicie piłki (11 pkt) Piłka o masie 0,5 kg, wykonana z materiału o cieple właściwym 950 J/(kg·K), spadła z wysokości 1,5 m, odbiła się od podłogi i wzniosła na wysokość 1,1 m. Połowa utraconej energii mechani

Zadanie 1.1 (2 pkt) Narysuj wektory wszystkich sił działających w układzie inercjalnym na piłkę w czasie, gdy wznosi się do góry. Oznacz wektory sił na rysunku i je opisz. Nie pomijaj oporu powietrza. Narysuj także siłę

Zadanie 1.2 (3 pkt) Oblicz łączny wzrost temperatury piłki, który nastąpił w czasie jej spadku, odbicia i wznoszenia.

Zadanie 1.3 (2 pkt) Zakładając, że straty energii mechanicznej zaszły tylko podczas zderzenia piłki z podłogą, oblicz prędkość piłki tuż przed uderzeniem i tuż po nim. Rysunek Opis Poziom rozszerzony 3

Zadanie 1.4 (2 pkt) Zakładając, że tuż przed uderzeniem o podłogę wartość prędkości piłki wynosiła 5,5 m/s, a tuż po odbiciu wynosiła 4,5 m/s, oraz wiedząc, że odbicie trwało 0,002 s, oblicz średnią siłę oddziaływania pi

Zadanie 1.5 (2 pkt) a) Który z przedstawionych niżej wykresów zależności siły oddziaływania piłki na podłogę od czasu może odpowiadać rzeczywistości? Podkreśl właściwy wykres. b) Nazwij zjawisko lub prawo fizyczne decydu

Zadanie 2. Ekologiczny autobus (9 pkt) Na początku lat siedemdziesiątych XX wieku w San Francisco, w mieście bardzo zagrożonym spalinami, zdecydowano się na eksploatację żyrobusu napędzanego kołem zamachowym. Miało ono ś

Zadanie 2.1 (3 pkt) Oblicz początkową energię kinetyczną koła zamachowego opisanego wyżej. Przyjmij, że koło zamachowe było jednorodnym walcem, dla którego moment bezwładności wyraża się wzorem 2 1 2 I mr  , gdzie r jes

Zadanie 2.2 (1 pkt) Oblicz, jaka część początkowej energii kinetycznej koła została wykorzystana, jeżeli prędkość obrotów koła zmniejszyła się z 20 000 obrotów na minutę do 10 000 obrotów na minutę. Poziom rozszerzony 5

Zadanie 2.3 (2 pkt) Kola zamachowe mogą mieć różne kształty, na przykład takie, jak poniżej przedstawione w przekroju. Oba koła mają taką samą masę i średnicę, są wykonane z jednorodnego materiału, a ich prędkość kątowa

Zadanie 2.4 (3 pkt) Załóżmy, że silnik rozpędzający koło zamachowe na przystankach miał sprawność 90% i czerpał moc 800 kW z sieci zasilającej o stałym napięciu 1500 V. a) Oblicz natężenie prądu czerpanego z sieci przy r

Zadanie 3. Elektron w kondensatorze (10 pkt) Dwie kwadratowe płytki metalowe o boku 14 cm, odległe od siebie o 2 cm, tworzą okładki płaskiego kondensatora próżniowego (rys. obok). Przyłączono ten kondensator do źródła na

Zadanie 3.1 (2 pkt) Oblicz natężenie pola elektrycznego wewnątrz kondensatora oraz wartość siły oddziaływania pola elektrycznego na elektron.

Zadanie 3.2 (1 pkt) Na podstawie obliczeń wykaż, że ziemska siła grawitacji nie wpływa w znaczącym stopniu na tor elektronu.

Zadanie 3.3 (1 pkt) Zakładając, że elektron nie trafi w żadną okładkę, oblicz czas, jaki upłynie od chwili wejścia elektronu w obszar między okładkami do chwili jego wyjścia z tego obszaru. 14 cm 2 cm Poziom rozszerzony

Zadanie 3.4 (2 pkt) Dane są wartości siły działającej na elektron w kondensatorze 7·10-16 N, oraz czasu przelotu elektronu przez kondensator 4,5·10-9 s. Wykaż, wykonując odpowiednie obliczenia, że przy tych wartościach d

Zadanie 3.5 (2 pkt) Wiedząc, że elektron nie trafi w żadną okładkę, starannie dorysuj na rysunku poniżej tor elektronu wewnątrz kondensatora i po wyjściu z niego.

Zadanie 3.6 (2 pkt) Oblicz długość fali de Broglie'a elektronów o prędkości 3·107 m/s i na tej podstawie wykaż, że w rozwiązaniach zadań 3.3-3.5 uwzględnienie falowych cech elektronu nie jest konieczne. Poziom rozszerzon

Zadanie 4. Prosty odbiornik radiowy (10 pkt) Umieszczony poniżej rysunek przedstawia uproszczony schemat obwodu odbiornika radiowego.

Zadanie 4.1 (2 pkt) Obwiedziony linią przerywaną i oznaczony jako obszar I fragment schematu jest obwodem LC. Składa się ze zwojnicy (nawiniętej często na rdzeń z ferromagnetyka) oraz z kondensatora o odpowiednio dobrane

Zadanie 4.2 (2 pkt) Antena radiostacji nadającej program na falach długich o częstotliwości 225 kHz mogłaby być masztem o wysokości równej połowie długości fali. Oblicz wysokość takiego masztu.

Zadanie 4.3 (2 pkt) Dostrojenie odbiornika do innej stacji nadawczej osiąga się dzięki zmianie pojemności kondensatora. Taki kondensator nastawny zawiera zestaw połączonych ze sobą płytek nieruchomych (stator) i zestaw p

Zadanie 4.4 (1 pkt) Symbolem oznaczono na schemacie obwodu tranzystor npn. Uzupełnij poniższe zdanie wybierając właściwy termin spośród następujących: prostownika, wzmacniacza, zasilacza, rezonatora, transformatora, pote

Zadanie 4.5 (1 pkt) Wybierz i podkreśl poprawne zakończenie poniższego zdania. Tranzystor npn jest zbudowany z: trzech warstw półprzewodnika zawierających różne domieszki bańki próżniowej z trzema elektrodami dwóch płyte

Zadanie 4.6 (2 pkt) W odbiorniku zbudowanym według przedstawionego schematu nie ma możliwości regulacji natężenia prądu płynącego przez słuchawki. a) Napisz, jakim elementem należałoby uzupełnić schemat, aby wprowadzić t

Zadanie 5. Doświadczenie z rurką (9 pkt) Wewnątrz cienkiej szklanej rurki zasklepionej z jednej strony znajduje się słupek rtęci, zamykający w dolnej części rurki pewną objętość powietrza (lewy rysunek).

Zadanie 5.1 (1 pkt) Gdy próbowano umieścić w podobny sposób rtęć nad powietrzem w rurce szerokiej (prawy rysunek), nie udało się tego dokonać, gdyż rtęć spadła na dno rurki, a powietrze stamtąd uniosło się do góry. Podkr

Zadanie 5.2 (3 pkt) Wykaż, wykonując obliczenia, że powyższe dane są zgodne z twierdzeniem: Temperatura powietrza w rurce była jednakowa w pozycjach 1 i 2. l2 Rys. 1 Rys. 2 h l1 Poziom rozszerzony 11

Zadanie 5.3 (1 pkt) Pewien uczeń powiedział: „To dziwne, że temperatura powietrza w rurce okazała się jednakowa w pionowej i poziomej pozycji rurki. Przecież wiadomo, że gazy oziębiają się przy szybkim rozprężeniu, a tę

Zadanie 5.4 (2 pkt) Przy szybkim sprężeniu gazy się na ogół ogrzewają, a przy szybkim rozprężeniu - oziębiają. Wyjaśnij przyczynę tej zmiany temperatury, powołując się na I zasadę termodynamiki.

Zadanie 5.5 (2 pkt) W pozycji 1 na rysunku na poprzedniej stronie temperatura rurki i powietrza wynosiła 20 °C. Następnie rurkę podgrzano bez jej obracania. Oblicz temperaturę końcową powietrza w rurce, jeśli długość słu

Zadanie 6. Prędkość dźwięku (11 pkt)

Zadanie 6.1 (2 pkt) Fale świetlne i dźwiękowe mogą rozchodzić się w powietrzu. a) Wybierz i zapisz w odpowiednich miejscach tabeli, jaki to jest rodzaj fali: I - elektromagnetyczna/sprężysta, II - podłużna/poprzeczna. Fa

Zadanie 6.2 (2 pkt) Wiedząc, że prędkość dźwięku w powietrzu jest większa od 200 m/s, oblicz na podstawie podanych informacji wartość tej prędkości.

Zadanie 6.3 (2 pkt) a) Oblicz stosunek amplitud sygnałów przedstawionych na ekranie komputera oraz stosunek odległości mikrofonów od kamertonu. b) Mikrofony użyte w doświadczeniu mają jednakową czułość, a amplituda wytwa

Zadanie 6.4 (2 pkt) Natężenie fali definiujemy jako iloraz jej mocy przez jednostkową powierzchnię prostopadłą do kierunku rozchodzenia się fali. Ponieważ w miarę oddalania się fali dźwiękowej od źródła ta sama energia f

Zadanie 6.5 (1 pkt) Wyjaśnij rolę, jaką pełni pudełko kamertonu.

Zadanie 6.6 (2 pkt) Otwór w pudełku zasłonięto kawałkiem twardego kartonu. Uzupełnij trzy poniższe zdania, wpisując wzrosła/wzrósł lub zmalała/zmalał, lub nie zmieniła się/nie zmienił się. Częstotliwość Głośność Czas trw