fiz pr rozw, ARKUSZE
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Miejsce
na naklejkę
z kodem szkoły
dysleksja
MFA-R1_1P-072
EGZAMIN MATURALNY
Z FIZYKI I ASTRONOMII
POZIOM ROZSZERZONY
MAJ
ROK 2007
Czas pracy 150 minut
Instrukcja dla zdającego
1. Sprawdź, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 13stron
(zadania 1 –5). Ewentualny brak zgłoś przewodniczącemu
zespołu nadzorującego egzamin.
2. Rozwiązania i odpowiedzi zapisz w miejscu na to
przeznaczonym przy każdym zadaniu.
3. W rozwiązaniach zadań rachunkowych przedstaw tok
rozumowania prowadzący do ostatecznego wyniku oraz
pamiętaj o jednostkach.
4. Pisz czytelnie. Używaj długopisu/pióra tylko z czarnym
tuszem/atramentem.
5. Nie używaj korektora, a błędne zapisy wyraźnie przekreśl.
6. Pamiętaj, że zapisy w brudnopisie nie podlegają ocenie.
7. Podczas egzaminu możesz korzystać z karty wybranych
wzorów i stałych fizycznych, linijki oraz kalkulatora.
8. Wypełnij tę część karty odpowiedzi, którą koduje zdający.
Nie wpisuj żadnych znaków w części przeznaczonej
dla egzaminatora.
9. Na karcie odpowiedzi wpisz swoją datę urodzenia i PESEL.
Zamaluj pola odpowiadające cyfrom numeru PESEL.
Błędne zaznaczenie otocz kółkiem i zaznacz właściwe.
Za rozwiązanie
wszystkich zadań
można otrzymać
łącznie
60 punktów
Życzymy powodzenia!
Wypełnia zdający przed
rozpoczęciem pracy
KOD
ZDAJĄCEGO
PESEL ZDAJĄCEGO
2
Egzamin maturalny z fizyki i astronomii
Poziom rozszerzony
Zadanie 1. Kulka i wózek
(12 pkt)
Stalowa kulka o masie 1 kg, wisząca na nici
o długości 1,8 m została odchylona od pionu
o kąt 90
o
wzdłuż łuku
AB,
a następnie
zwolniona (rys.). Po zwolnieniu uderzyła
w spoczywający stalowy wózek, który zaczął
poruszać się po szynach praktycznie bez
tarcia. Masa wózka wynosi 2 kg. Przyjmij,
że zderzenie ciał było doskonale sprężyste.
1.1
(2 pkt)
Oblicz pracę, jaką trzeba wykonać powoli odchylając pionowo wiszącą kulkę z położenia
A
do położenia
B
.
=Δ
Δ=
p
⇒=
Wm h
1
p
1
Wm h
= = ⋅ ⋅
1kg 10 1,8m ;
m
W
=
18J
1
s
2
1.2
(2 pkt)
Wykaż, że wartość prędkości kulki w chwili uderzenia w wózek wynosi 6 m/s.
m
v
2
mgl
=
1
1
2
v= gl
2
=⋅ ⋅
2 10 1,8m 6
m
;
v
=
m
s
2
s
1.3
(2 pkt)
Oblicz wartość siły naciągu nici w momencie gdy kulka uderza w wózek. Przyjmij, że
wartość prędkości kulki podczas uderzenia w wózek wynosi 6 m/s.
FQF
m
n
=+
o
v
2
Fmg
=+
1
n
1
l
⎛
⎛ ⎞
m
2
⎞
⎜
⎜ ⎟
6
⎟
⎛ ⎞
v
2
m
⎝ ⎠
s
⎜
⎟
Fmg
= +
1kg 10
F
= 30 N
=
+
;
⎜ ⎟
n
1
l
⎜
s
2
,8m
⎟
n
⎝ ⎠
⎜
⎟
⎝
⎠
WE
E mgh
Egzamin maturalny z fizyki i astronomii
Poziom rozszerzony
3
Wartości prędkości ciał po zderzeniu można obliczyć, stosując wzory:
v
=
mm m
u u
mm mm
1
−
2
+
2
2
oraz
v
=
2
m m m
u u
mm mm
1
+
2
−
1
1
+
1
+
2
2
+
1
+
2
1
2
1
2
1
2
1
2
gdzie wartości prędkości dla obu ciał oznaczono odpowiednio:
u
1
– dla kulki przed zderzeniem,
v
1
– dla kulki po zderzeniu,
u
2
– dla wózka przed zderzeniem,
v
2
– dla wózka po zderzeniu.
1.4
(2 pkt)
Zapisz,
korzystając z przyjętych powyżej oznaczeń
, równania wynikające z zasad
zachowania, które powinny być zastosowane do opisu zderzenia kulki z wózkiem
(pozwalające wyprowadzić powyższe zależności).
G G
+=
G G
v
m
v
11
2 2
11
2 2
mu m u m
2
2
v
2
m
v
2
11
+ = +
2 2
11
2 2
2
2
2
2
1.5
(2 pkt)
Oblicz wartości prędkości, jakie uzyskają wózek i kulka w wyniku zderzenia. Wykorzystaj
wzory podane w treści zadania. Przyjmij, że kulka uderza w wózek z prędkością
o wartości 6 m/s.
=
mm
u
mm
1
−
2
+ =
0;
v
1kg 2kg m
−
⋅
6 ;
v
= −
2
m
⎛
lub v
=
2
m
⎞
1
+
1
1
1kg 2kg
+
s
1
s
⎝
1
s
⎠
1
2
m
u
mm
2
2kg
m
m
v
=
1
+ =
0;
v
⋅
6 ;
v
=
4
2
+
1
2
1kg 2kg
+
s
2
s
1
2
Wypełnia
egzaminator!
Nr zadania
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Maks. liczba pkt
2
2
2
2
2
Uzyskana liczba pkt
mu m u m
v
⎜
⎟
4
Egzamin maturalny z fizyki i astronomii
Poziom rozszerzony
1.6
(2 pkt)
Wózek po uderzeniu kulki odjeżdża, natomiast kulka zaczyna poruszać się ruchem
drgającym, w którym nić podczas maksymalnego wychylenia tworzy z pionem kąt 27
o
. Podaj,
czy w opisanej sytuacji można
dokładnie
obliczyć okres wahań takiego wahadła korzystając
z zależności
T
π= . Odpowiedź uzasadnij
.
l
g
W opisanej sytuacji nie można dokładnie obliczyć okres wahań takiego
wahadła.
Zależność
T
π=
pozwala na dokładne obliczenie okresu wahań wahadła,
2
l
g
tylko dla małych wychyleń (nie przekraczających kilku stopni).
Zadanie 2. Prąd zmienny
(12 pkt)
Do źródła prądu przemiennego poprzez
układ prostowniczy
dołączono żarówkę, w której
zastosowano włókno wolframowe. Opór żarówki podczas jej świecenia wynosił 100 Ω.
Na wykresie poniżej przedstawiono zależność natężenia prądu elektrycznego płynącego przez
żarówkę od czasu.
I
, A
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
2.1
(2 pkt)
Podaj, jaką wartość oporu (większą, czy mniejszą niż 100 Ω) miało włókno żarówki przed
dołączeniem jej do źródła prądu. Odpowiedź uzasadnij.
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0,03
t
, s
Wartość oporu przed dołączeniem żarówki do źródła prądu była mniejsza
niż 100 Ω.
Włókno żarówki wykonane jest z metalu, a opór elektryczny metali rośnie wraz
ze wzrostem temperatury.
2.2
(2 pkt)
Określ, analizując wykres, częstotliwość zmian napięcia
źródła prądu przemiennego
zasilającego układ prostowniczy.
f
T
= =
;
f
1
;
f
=
50 Hz
0, 02 s
Z wykresu można odczytać, że okres zmian napięcia źródła prądu przemiennego
zasilającego układ prostowniczy wynosi T = 0,02 s
1
Egzamin maturalny z fizyki i astronomii
Poziom rozszerzony
5
2.3
(2 pkt)
Oblicz wartość ładunku elektrycznego, jaki przepłynął przez żarówkę w czasie 0,02 s.
=
Δ
Q
⇒Δ
QIt
= Δ
Δ
t
I
⇒= Δ
Q
max
2
t
I
I
=
max
2
sk
Δ=
Q
0, 5 A 0, 02 s
;
⋅
Δ ⋅
Q
≈
7, 09 10 C
−
3
1, 4 1
2.4
(4 pkt)
Naszkicuj wykres ilustrujący zależność napięcia na żarówce od czasu. Na wykresie zaznacz
odpowiednie wartości. Wykres sporządź dla przedziału czasu [0 s – 0,03 s]. Dokonaj
niezbędnych obliczeń. Indukcyjność obwodu pomiń.
obliczenia
wykres
U
max
= 0,5 A·100 Ω
U
max
= 50 V
U
, V
50
0
0,010
0,020
0,030
t
, s
Nr zadania
1.6
2.1
2.2
2.3
2.4
Wypełnia
egzaminator!
Maks. liczba pkt
2
2
2
2
4
Uzyskana liczba pkt
I
U
max
=
I
max
·
R
[ Pobierz całość w formacie PDF ]