Próbna matura 2017. Fizyka - rozwiąż zadania!

Zadania w arkuszu maturalnym z fizyki na poziomie rozszerzonym mają na celu sprawdzenie:

• znajomości i umiejętności definiowania pojęć, zrozumienie własności wielkości fizycznych oraz znajomości praw opisujących procesy i zjawiska fizyczne
• umiejętności przedstawiania własnymi słowami głównych tez podanego tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii, ewentualne sformułowanie w sposób merytorycznie poprawny informacji podanej językiem potocznym
• umiejętności rozwiązywania postawionego problemu na podstawie informacji przedstawionych w różnej formie oraz umiejętności ich przetwarzania i analizowania
• umiejętności tworzenia opisowego modelu przedstawionego procesu w oparciu o wymagane, znane zjawiska fizyczne oraz konstruowania formuł matematycznych łączących kilka zjawisk
• umiejętności planowania i opisu wykonania prostych doświadczeń wymienionych w podstawie programowej oraz innych bezpośrednio związanych z wymaganiami szczegółowymi podstawy programowej
• umiejętności analizy wyników wraz z uwzględnieniem niepewności pomiarowych.

PRÓBNA MATURA 2017 Z FIZYKI

Zadanie 1.

Zadanie 1.1.
Obserwacje ruchu planet wokół gwiazdy pozwalają na wyznaczenie masy gwiazdy. Oblicz masę gwiazdy na podstawie danych zamieszczonych w tabeli. Potraktuj orbity planet jako okręgi.

Zadanie 1.2.
Rysunek poniżej przedstawia gwiazdę i jej planety c i d, z zachowaniem skali odległości obiektów. Gwiazda wytwarza centralne pole grawitacyjne. Natężenie tego pola w miejscu, gdzie znajduje się planeta c zaznaczono na rysunku i oznaczono Yc.
Uzupełnij powyższy rysunek o wektor natężenia pola grawitacyjnego gwiazdy w odległości, w której znajduje się planeta d. Zachowaj skalę długości wektorów.

Zadanie 1.3.
Wyprowadź związek między przyspieszeniem grawitacyjnym na powierzchni planety d a jej masą i promieniem. Oblicz wartość przyspieszenia grawitacyjnego na powierzchni planety d.

Zadanie 2.
Opór zastępczy dwóch oporników połączonych równolegle wynosił 4 kΩ. Wykres przedstawia zależność natężenia prądu płynącego przez pierwszy opornik od napięcia przyłożonego do jego końców.

Zadanie 3.
Na wykresie poniżej przedstawiono cykl przemian gazu doskonałego.

Uzupełnij Tabelę 1. o prawidłowy opis przemian przedstawionych na wykresie.
Do uzupełnienia wybierz odpowiedzi spośród podanych w Tabelach 2. i 3. W wierszach odpowiadających danemu procesowi wpisz odpowiednie litery i cyfry. Nazwom przemian przyporządkowano litery (Tabela 2.), a wielkościom odpowiednich wartości przyporządkowano cyfry (Tabela 3.).

Zadanie 4.
Uczniowie rozwiązywali zadanie dotyczące siły wyporu działającej na drewniany klocek w czystej wodzie i w wodzie bardzo słonej. Należało uzasadnić, dlaczego zanurzenie drewnianego klocka w słonej wodzie jest mniejsze.
Jeden z uczniów napisał:
Klocek w bardzo słonej wodzie będzie mniej zanurzony niż w wodzie czystej, ponieważ wartość siły wyporu będzie większa.

Zadanie 5.
Samochody w czasie jazdy pokonują opory ruchu spowodowane wieloma czynnikami.
Najbardziej istotny wpływ na ruch ma siła oporu aerodynamicznego (zależna od: gęstości powietrza, kształtu samochodu, powierzchni czołowej pojazdu i wartości prędkości), a także siła oporu toczenia kół w czasie jazdy. Poniższy wykres przedstawia zależność oporów aerodynamicznych i toczenia dla samochodu osobowego od prędkości samochodu.

Zadanie 5.1.
Przeanalizuj powyższy wykres, uzupełnij tabelę i uzasadnij, że siła oporu aerodynamicznego jest proporcjonalna do kwadratu prędkości samochodu.

Zadanie 5.2.

Zadanie 6.
Na dwa identyczne walce 1. i 2. nawinięto nici. Koniec nici nawiniętej na walec 1. pociągnięto siłą F, a na końcu nici nawiniętej na walec 2. zawieszono kostkę o ciężarzem m_x_g=F (rysunek obok). Oba walce zaczęły się
obracać wokół osi, a kostka zaczęła poruszać się w dół.

Oznaczmy:
ε - jako przyspieszenia kątowe walców,
M - momenty sił działających na walce,
N - naciągi nici.
Z poniżej przedstawionych stwierdzeń wybierz i podkreśl poprawne.

Zadanie 7.
Celem doświadczenia jest wyznaczenie współczynnika załamania światła przez wodę. Mamy do dyspozycji szklane akwarium o bardzo cienkich ściankach, linijkę, kartkę papieru w kratkę, wskaźnik laserowy na statywie oraz wodę. Kartkę papieru z podziałką milimetrową umieszczono pod dnem akwarium.

Na ściankę boczną pustego akwarium skierowano pod pewnym kątem wiązkę światła laserowego. Rysunek poniżej przedstawia widok z boku. Na kartce widoczny był punkt oświetlony padającą wiązką. Następnie do akwarium wlano wodę tak, że jej poziom był powyżej punktu padania wiązki laserowej. Grubość ścianki akwarium można zaniedbać (bieg promienia w szkle nie ma wpływu na bieg promienia w wodzie).

Na powyższym rysunku zaznacz poziom wody, dalszy bieg wiązki laserowej oraz linią przerywaną jej bieg przed nalaniem wody. Oznacz odległości, które musisz zmierzyć i podaj, w oparciu o prawa optyki, w jaki sposób wyznaczysz współczynnik załamania światła w wodzie na podstawie mierzonych odległości.

Zadanie 8.
W doświadczeniu wyznaczano ciepło parowania wody w procesie wrzenia. Woda wrzała w otwartym czajniku elektrycznym. Użyto czajnika o mocy 2000 W. Pusty czajnik ustawiono na wadze i wagę wytarowano tak, by wskazywała zero. Czajnik napełniono 1000 g wody i następnie włączono. W momencie gdy woda zaczęła wrzeć, włączono stoper i co 20 s odczytywano wskazania wagi. Pomiary powtórzono pięć razy. W tabeli poniżej przedstawione są wyniki pomiarów średnich mas wraz z niepewnościami średniej masy.

Zadanie 8.1.
Uzupełnij powyższą tabelę i na tej podstawie sporządź wykres zależności masy wyparowanej wody od czasu. Na wykresie nie uwzględniaj niepewności pomiarowych.

Zadanie 8.2.
Statystyczne opracowanie potwierdza, że masa wyparowanej wody jest proporcjonalna do czasu wrzenia, a obliczony współczynnik proporcjonalności wynosi (0,77 +- 0,05) g/s. Zakładając, że ciepło dostarczane przez grzałkę zużyte jest na wrzenie, wyjaśnij, w jaki sposób można na podstawie nachylenia prostej wyznaczyć ciepło parowania wody. Wykaż, że prowadzi to do wartości (2600 +- 170) kJ/kg.

Zadanie 8.3.
Otrzymaną eksperymentalnie wartość porównaj z tablicową (2260 +- 10) kJ/kg i wykaż, że nie są one zgodne, pomimo uwzględnienia niepewności pomiaru.

Zadanie 8.4.
Jedną z przyczyn rozbieżności jest fakt, że nie uwzględniono strat ciepła do otoczenia. Wyjaśnij, że prowadzi to do zawyżenia wyniku. Oblicz, jaka część dostarczanej energii jest tracona.

Zadanie 9.

Zadanie 9.1.
Uzupełnij schemat, dorysowując symbole amperomierza i woltomierza oraz niezbędne połączenia.

Zadanie 9.2.
Przedstaw na jednym wykresie zależność I(U) dla obu temperatur. Oznacz obie krzywe.

Zadanie 9.3.
Według prawa Ohma dla metali dwie wielkości fizyczne są do siebie proporcjonalne. Zapisz ich nazwy.

Zadanie 9.4.
Czy wyniki w tabeli są – dla ustalonej temperatury diody – zgodne z prawem Ohma dla metali? Podaj i uzasadnij odpowiedź.

Zadanie 9.5.
Oszacuj przybliżoną wartość natężenia prądu płynącego w kierunku przewodzenia przez diodę o temperaturze 100ºC, gdy napięcie na niej wynosi 0,74 V.

Zadanie 9.6.
Czy ze wzrostem temperatury opór diody w kierunku przewodzenia rośnie, czy maleje?
Podaj odpowiedź, uzasadnij ją na podstawie danych z tabeli (lub wykresów) i objaśnij mikroskopową przyczynę tej zależności.

Zadanie 10.
Jasio ciągnie zabawkę o ciężarze P za sznurek skierowany pod kątem α do podłogi.
Siła napięcia sznurka wynosi F, a współczynnik tarcia zabawki o podłogę jest równy μ. Wybierz i podkreśl, które z zestawionych poniżej wielkości należy porównać ze sobą w celu rozstrzygnięcia, czy zabawka ruszy z miejsca.

Zadania pochodzą z informatorów CKE