KONKURS FIZYCZNY – etap wojewódzki 2003/2004 Witamy Cię w

KONKURS FIZYCZNY – etap wojewódzki 2003/2004
Witamy Cię w ostatnim etapie konkursu.
Przed Tobą test składający się z 8 zadań. Odpowiedzi wpisz czytelnie w wyznaczonych
miejscach. Zadania moŜesz rozwiązywać w dowolnej kolejności. Na udzielenie wszystkich
odpowiedzi masz 120 minut. Nie denerwuj się. W tym konkursie nic nie tracisz, zdobywasz
natomiast nowe doświadczenia.
śyczymy Ci powodzenia!
Zestaw zadań
Zadanie 1.
Samochód z Koszalina do Słupska ze średnią szybkością 80 km/h, a poniewaŜ pogorszyły się
warunki pogodowe, drogę powrotną pokonał z szybkością 60 km/h. Oblicz szybkość średnią na
całej trasie.
Zadanie 2.
Nietoperz o masie 65 g, lecąc z szybkością 0,9 km/min, połknął chrabąszcza o masie 2 g, który
leciał naprzeciw nietoperza z szybkością 36 km/h. Oblicz, o ile zmniejszyła się szybkość
nietoperza.
1
KONKURS FIZYCZNY – etap wojewódzki 2003/2004
Zadanie 3.
W jaki sposób moŜna wyznaczyć wartość przyspieszenia ziemskiego dysponując kulką
zawieszoną na nitce (wahadłem)? Okres drgań wahadła wyraŜa się wzorem:
l
g
T = 2π
gdzie l - długość wahadła,
g - przyspieszenie ziemskie.
Wymień przyrządy, którymi naleŜy się posłuŜyć oraz opisz kolejne czynności, jakie naleŜy
wykonać.
2
KONKURS FIZYCZNY – etap wojewódzki 2003/2004
Zadanie 4.
a) Określ zwrot i kierunek siły elektrodynamicznej. Nazwij regułę, którą się posłuŜyłeś.
S
N
S
N
- prąd płynie za kartkę
b) Określ bieguny elektromagnesu
+
-
c) Określ bieguny magnesu, którego ruch jest przyczyną powstania prądu indukcyjnego. Wstaw
symbole biegunów.
A
d) Magnes wisi na spręŜynce nad zwojnicą. Co się stanie z magnesem, gdy obwód w zwojnicy
zostanie zamknięty? Co się stanie z magnesem, gdy zmieni się zwrot przepływu prądu
w zwojnicy?
S
N
|
+
3
KONKURS FIZYCZNY – etap wojewódzki 2003/2004
Zadanie 5.
Motocykl ruszył z przyspieszeniem o wartości 1,5 m/s2. Oblicz drogę, jaką przebywa ono
w czwartej sekundzie ruchu.
Zadanie 6.
Urządzenie grzejne składa się z trzech spirali o mocy: 200 W, 400 W i 600 W. Wszystkie
są połączone szeregowo i dostosowane do napięcia 230 V. Za pomocą tych spirali, włączonych
do sieci, ogrzewano wodę o masie 3 kg. O ile wzrośnie temperatura wody po 5 minutach
ogrzewania, jeŜeli 20 % dostarczonej energii nie jest wykorzystywane na ogrzanie wody?
Cw= 4190 J/kg oC
4
KONKURS FIZYCZNY – etap wojewódzki 2003/2004
Zadanie 7.
Odpowiedz na pytania.
a) Czy mokra bielizna wyschnie po rozwieszeniu w mroźny dzień na dworze? Uzasadnij
odpowiedź.
b) Uchwyty patelni często są wykonane z drewna. Dlaczego stosowany jest ten materiał?
c) Dlaczego człowiek poci się w czasie upałów?
d) Dlaczego płat brudnego śniegu topi się szybciej niŜ znajdujący się w jego pobliŜu czysty
śnieg?
e) Dlaczego w upalny letni dzień woda w jeziorze nagrzewa się do niŜszej temperatury niŜ
piasek na plaŜy?
f) Czym róŜni się para wodna od mgły?
g) W której porze roku koła pociągu stukają głośniej niŜ w innych porach roku przy tej samej
prędkości?
h) Jaką temperaturę powinna mieć woda, aby jej objętość wzrastała bez względu na to, czy ją
ogrzewamy, czy oziębiamy? Dlaczego?
5
KONKURS FIZYCZNY – etap wojewódzki 2003/2004
Zadanie 8.
a) Odległość przedmiotu od soczewki skupiającej wynosi 20 cm. Gdzie naleŜy umieścić
ekran, aby zobaczyć obraz tego przedmiotu? Jaki to będzie obraz?
b) Ogniskowa soczewki wynosi 15 cm. Wykreśl graficznie obraz otrzymany w tej soczewce.
W jakich przyrządach ma zastosowanie soczewka o takiej ogniskowej? Ile wynosi
powiększenie?
6
KONKURS FIZYCZNY – etap wojewódzki 2003/2004
Klucz odpowiedzi i schemat punktowania
Zadanie 1.- 4 pkt.
Wzór na prędkość średnią: vśr=
Analiza zadania:
∆s s1 + s 2
=
∆t t1 + t 2
1p.
s1=s2=s
s
v1
s
t2 =
1 p.
v2
2s
2s
2 v1 v 2
Podstawienie i przekształcenie: v=
=
=
1p.
s s s (v2 + v1) v1 + v2
+
v1 v2
v1 v2
km
km
2 80
60
km
h
h
Obliczenie Vśr:
Vśr=
≈68,57
1 p.
km
km
h
80
+ 60
h
h
Zadanie 2.- 5 pkt.
Analiza zadania i ujednolicenie jednostek: m1= 0,065 kg
m
v1= 15
s
m
v2= 10
s
m2= 0,002 kg
∆v1= ?
1p.
p1 + p2 = p3
Zastosowanie zasady zachowania pędu:
p1-p2=p3
m1v1-m2v2=(m1+m2)V3
1p.
m
m
0,065kg 15
0,002kg 10
m1 v1 m2 v 2
s
s
Podstawienie do wzoru: V3=
1 p.
=
0,067kg
m1 + m2
m
Wyznaczenie prędkości:V3=14,25
1 p.
s
m
m
m
Obliczenie ∆V1: ∆V1=V1-V3=15 -14,25 =0,75
1 p.
s
s
s
Zadanie 3.- 4 pkt.
Przyrządy: linijka, stoper
1 p.
Czynności:
- zmierzyć długość wahadła
1 p.
- opis pomiaru okresu drgań
1 p.
np. wychylam wahadło, puszczając je uruchamiam stoper, liczę ilość drgań i zmierzony czas
dzielę przez ich ilość.
Uwaga! Za samo stwierdzenie „zmierzyć okres” uczeń nie otrzymuje punktów.
4 π2 l
Wyznaczenie g ze wzoru: g= 2
1 p.
T
t1 =
7
KONKURS FIZYCZNY – etap wojewódzki 2003/2004
Zadanie 4.- 5 pkt.
a)- pionowo w dół
1 p. (za pełną odpowiedź)
- reguła lewej dłoni
b) z lewej strony N z prawej S
1 p.
c) S, N
1 p.
d)
- Po zamknięciu obwodu magnes będzie przyciągany, gdyŜ nad zwojnicą powstanie biegun S
1 p.
- Po zmianie zwrotu prądu magnes będzie odpychany – oddala się od zwojnicy
1 p.
Zadanie 5.- 4 pkt.
at 24
Obliczenie drogi po 4 s:
S4=
1 p.
2
at 32
1 p.
Obliczenie drogi po 3 s:
S3=
2
Sposób wyznaczenie drogi w czwartej sekundzie:
at 24 at 32 a 2 2
SIV=S4-S3=
= ( t 4 - t3 )
1 p.
2 2 2
Obliczenie drogi wraz z jednostką: SIV=5,25m
1 p.
Zadanie 6.- 8 pkt.
U2
Metoda obliczenia oporu spiral: R1=
P1
U2
R2=
P2
U2
R3=
1 p.
P3
Metoda obliczenia oporu zastępczego spiral:
U2 U2 U2
P 2 P3 + P1 P3 + P1 P 2
Rz=R1+R2+R3=
+
+
=U2
1 p.
P1 P2 P3
P1 P 2 P3
Moc szeregowo połączonych spiral:
U2
P1 P2 P3
=
1 p.
P=
RZ P2 P3 + P1 P3 + P1 P2
Obliczenie mocy:
200W ⋅ 400W ⋅ 600W
P=
=109,09W
1 p.
400W ⋅ 600W + 200W ⋅ 600W + 200W ⋅ 400W
Tylko część pracy wykonanej przez prąd jest wykorzystana do ogrzania wody:
∆E= ηW
1 p.
Obliczenie pracy prądu: Wu= η ⋅ P ⋅ t =26181,6J
1 p.
Energia potrzebna do ogrzania wody: ∆E=mcw∆t
1 p.
Wyznaczenie i obliczenie przyrostu temperatury: ∆t=2,08oC
1 p.
Zadanie 7.- 8 pkt.
a) Wyschnie, poniewaŜ lód sublimuje.
1 p.
b) Drewno jest złym przewodnikiem (izolatorem) ciepła.
1 p.
c) W czasie pocenia się ciepło jest pobierane przez wydzielony pot z organizmu .
1 p.
8
KONKURS FIZYCZNY – etap wojewódzki 2003/2004
d) Brudny płat śniegu pochłonie wszystkie barwy światła, natomiast czysty pochłonie niewielką
część światła.
1 p.
1 p.
e) Woda ma większe ciepło właściwe niŜ piasek.
f) Para jest niewidoczna (gaz), mgła jest widoczna (ciecz).
1 p.
lub
Mgła to mieszanina cząsteczek wody i drobnych kropelek wody a para wodna to tylko cząsteczki
wody.
g) Głośniej stukają zimą, poniewaŜ odstępy między przęsłami torów są większe z powodu
1 p.
rozszerzalności cieplnej.
h) Temperatura 4oC. W tej temperaturze objętość jest najmniejsza, poniewaŜ gęstość jest
największa.
1 p.
Zadanie 8.- 6 pkt.
1 1 1
Równanie soczewki: = +
1 p.
f x y
fx
y=
=0,6m
1 p.
Wyznaczenie y:
x− f
Konstrukcja:
1 p.
Cechy obrazu: rzeczywisty, powiększony, odwrócony
(za 3 poprawne odpowiedzi) 1 p.
B
A’
A
F
F
B’
Wykorzystanie: lupa, mikroskop, rzutnik
y
Powiększenie: p= =3
x
(wystarczy podać 1 przyrząd) 1 p.
1 p.
RAZEM: 44 punkty
9