WOJEWÓDZKI KONKURS Z FIZYKI I ASTRONOMII

KOD UCZNIA
Suma punktów
WOJEWÓDZKI KONKURS Z FIZYKI I ASTRONOMII
DLA GIMNAZJALISTÓW
WOJEWÓDZTWA WARMIŃSKO - MAZURSKIEGO
ETAP WOJEWÓDZKI
Drogi Uczniu!
Witaj na wojewódzkim etapie Konkursu z Fizyki i Astronomii. Przeczytaj uważnie instrukcję
i postaraj się prawidłowo odpowiedzieć na wszystkie pytania.
ƒ Arkusz liczy 10 stron i zawiera 17 zadań zamkniętych i 13 zadań
otwartych, mających różną formę i stopień trudności.
15 marca
2010 r.
ƒ Przed rozpoczęciem pracy sprawdź, czy Twój test jest kompletny. Jeżeli
zauważysz usterki, zgłoś je Przewodniczącemu Zespołu Nadzorującego.
ƒ Nie wpisuj swojego imienia i nazwiska!
ƒ W zadaniach od 1 – 15 należy wybrać tylko jedną prawidłową odpowiedź.
ƒ Prawidłową odpowiedź w zadaniach zamkniętych zaznacz zakreślając
kółkiem literę wskazującą treść wybranej odpowiedzi. W razie pomyłki
przekreśl krzyżykiem odpowiedź otoczoną kółkiem, a następnie zaznacz
prawidłową.
ƒ Rozwiązania zadań otwartych zapisz czytelnie i starannie
w wyznaczonych miejscach. Jeśli się pomylisz, przekreśl błędną
odpowiedź i zapisz poprawne rozwiązanie obok. Nie używaj korektora!
Czas pracy:
120 minut
ƒ Czytaj dokładnie polecenia. Staraj się udzielić odpowiedzi na wszystkie
pytania. Obliczając wartości liczbowe wielkości fizycznych stosuj ich
jednostki. Pominięcie tego może spowodować utratę punktów.
ƒ Pracuj spokojnie, ale jednocześnie kontroluj upływ czasu! Rozsądnie
gospodaruj czasem przeznaczonym na pisanie testu. Jeżeli zadanie
sprawia Ci kłopot, wróć do niego na koniec.
ƒ Pamiętaj o jednostkach wielkości fizycznych!
Liczba punktów
możliwych
do uzyskania:
ƒ Nie wolno Ci używać kalkulatora!
ƒ Brudnopis nie podlega ocenie.
125
Pracuj samodzielnie.
Powodzenia!
W zadaniach przyjmij przyspieszenie ziemskie jako równe 10 m/s2 ! (g = 10 m/s2)
Strona 2
Zadanie 1. (0-2)
Aluminiowa linijka została przystosowana do pomiaru w
temperaturze pokojowej. Zmierzona tą linijką długość
ołówka w temperaturze znacznie wyższej niż pokojowa
będzie
A. za dużą,
B. za małą,
C. jednakowa,
pkt
Zadanie 2. (0 – 2)
Jeżeli w układzie klocków o masie M = 4 kg i m = 1 kg,
przedstawionym na rysunku, zaniedbamy tarcie oraz masę
bloczka i nitki, to przyspieszenie klocka o masie M
wyniesie:
A.2 m/s
2
2
2
B. 2,5 m/s
M
m
2
C. 3 m/s
D. 10 m/s
pkt
Zadanie 3. (0 – 2)
Częstotliwość fal radiowych ultrakrótkich UHF zawiera się w zakresie od 300 MHz do 3 GHz.
Zakres długości tych fal zawiera się w przedziale:
A. (10 − 100) m,
B. (1 − 10) m,
C. (0,1 − 1) m,
pkt
Wskazówka! 1 GHz = 103 MHz
D. (0,01 − 0,1) m.
Zadanie 4. (0 – 2)
F
O ile wzrośnie energia potencjalna ciężkości ciała m o masie 10 kg podniesionego
na wysokość 3 m w wyniku działania siły o wartości 50 N (przyłożonej do liny)?
Przyjmujemy, że podnoszenie odbywa się ruchem jednostajnym, a tarcie i masę
bloku ruchomego można pominąć.
A. 150 J
B. 300 J
C. 30 J
D. 500 J
pkt
m
Zadanie 5. (0 – 2)
Ciepło pobierane jest z otoczenia w procesie
A) parowania.
B) skraplania.
C) krzepnięcia
D) resublimacji.
Zadanie 6. (0 – 2)
pkt
Fazy Księżyca spowodowane są
A. oświetleniem przez Słońce różnych części (raz większych, raz mniejszych)
powierzchni Księżyca
B. oświetleniem przez Słońce połowy Księżyca i zmianami położenia
Księżyca względem obserwatora na Ziemi
C. promieniowaniem światła własnego przez połówkę Księżyca i jego obrót
wokół własnej osi
D. wchodzeniem Księżyca w cień rzucany przez Ziemię
str. 2
pkt
Wojewódzki Konkurs z Fizyki i Astronomii dla Gimnazjów – etap wojewódzki – rok szkolny 2009/2010
pkt
Strona 3
Zadanie 7. (0 – 2)
Zaćmienie Słońca zachodzi wówczas, gdy:
A. Księżyc znajdzie się w cieniu Ziemi,
B. Ziemia znajdzie się w cieniu Księżyca,
C. Ziemia znajdzie się między Słońcem i Księżycem,
D. Słońce znajdzie się między Ziemią i Księżycem.
pkt
Zadanie 8. (0 – 2)
Który rysunek przedstawia jednorodne pole elektrostatyczne?
B.
A.
C.
D.
pkt
Zadanie 9. (0 – 2)
Masa ciała w stanie nieważkości:
A. wynosi zero.
B. wynosi tyle co na powierzchni Ziemi.
C. jest większa niż na powierzchni Ziemi.
D. jest mniejsza niż na powierzchni Ziemi, ale niezerowa.
pkt
Zadanie 10. (0 – 2)
Na metalowych szynach umieszczonych w polu
magnetycznym, leży mosiężny pręt. Po włączenia prądu
tak, jak pokazuje rysunek, pręt
A.
B.
C.
D.
B
przesunie się w prawo.
przesunie się w lewo.
nie przesunie się.
będzie drgał.
Uwaga! Linie pola magnetycznego zwrócone są za płaszczyznę rysunku, czyli od nas.
pkt
Zadanie 11. (0 – 2)
Metalizowana piłeczka wisi na nieprzewodzącej nici między dwiema naładowanymi metalowymi
płytami. Po wytrąceniu z położenia równowagi piłeczka:
A. będzie wahać się między płytami zmniejszając wartość ładunku
poszczególnych płyt
B. będzie wahać się między płytami zwiększając wartość ładunku
poszczególnych płyt
C. będzie wahać się między płytami nie zmieniając wartości ładunku
poszczególnych płyt
D. zostanie przyciągnięta na stałe przez jedną z płyt.
pkt
Zadanie 12. (0 – 2)
Rok świetlny to jednostka
A. odległości.
B. czasu.
C. prędkości.
str. 3
D. przyspieszenia.
pkt
Wojewódzki Konkurs z Fizyki i Astronomii dla Gimnazjów – etap wojewódzki – rok szkolny 2009/2010
pkt
Strona 4
Zadanie 13. (0 – 2)
Siły, z jakimi wzajemnie odpychają się dwa leżące na stole nieruchome magnesy o różnych
masach:
A. nie równoważą się, gdyż mają te same wartości i te same zwroty
B. równoważą się, ponieważ mają te same wartości i przeciwne zwroty
C. nie równoważą się, gdyż mają różne wartości zależne od ich masy
D. nie równoważą się mimo, że mają te same wartości i przeciwne zwroty
pkt
Zadanie 14. (0 – 2)
Gdy zbliżysz do kulki elektroskopu ujemnie naelektryzowaną pałeczkę ebonitową, to:
A. Kulka oraz wskazówka z dolną częścią pręta naelektryzuje się ujemnie.
B. Kulka oraz wskazówka z dolną częścią pręta naelektryzuje się
dodatnio.
C. Kulka naelektryzuje się dodatnio, a wskazówka z dolną częścią pręta
ujemnie
D. Kulka naelektryzuje się ujemnie, a wskazówka z dolną częścią pręta
dodatnio.
pkt
Zadanie 15. (0 – 2)
W celu zmniejszenia strat energii podczas przesyłania prądu elektrycznego na dużą odległość
stosujemy transformator. Co osiągamy dzięki jego zastosowaniu?
A.
B.
C.
D.
Zwiększamy moc przesyłanego prądu.
Zmniejszamy natężenie prądu w przewodach doprowadzających prąd do odbiorców.
Zwiększamy natężenie prądu w przewodach doprowadzających prąd do odbiorców.
Zmniejszamy opór elektryczny.
pkt
Zadanie 16. (0 – 2)
Po wchłonięciu neutronu przez jądro atomu
27
13
Al pojawia się radioaktywny izotop sodu
24
11
Na. W
procesie tym wyzwala się cząstka
A. alfa.
B. proton.
C. neutron.
pkt
D. elektron.
Zadanie 17. (0 – 2)
Jakie zjawisko występuje na Księżycu?
A. Tęcza.
B. Zorza polarna.
C. Zaćmienie Słońca.
D. Echo.
.
pkt
Zadanie 18. (0 – 3)
Butelkę z tworzywa sztucznego napełniono gorącą wodą , którą wkrótce
potem wylano. Zakręcono butelkę i pozostawiono w chłodnym
pomieszczeniu. Po pewnym czasie butelka zmieniła kształt. Wyjaśnij
przebieg zjawiska.
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................
pkt
...........................................................................................................................................................................
str. 4
pkt
Wojewódzki Konkurs z Fizyki i Astronomii dla Gimnazjów – etap wojewódzki – rok szkolny 2009/2010
Strona 5
Zadanie 19. (0 – 4)
t
0s
1s
2s
v
0 m/s
4 m/s
s
0m
2m
3s
Uzupełnij tabelę opisującą ruch jednostajnie
przyspieszony.
4s
a
Nie zapomnij o jednostkach poszczególnych
wielkości fizycznych!
pkt
Zadanie 20. ( 0 – 4 )
W warunkach skromnej pracowni fizycznej w celu wykazania słuszności II zasady dynamiki
posługujemy się zestawem przedstawionym niżej na rysunku. Istotnym elementem doświadczenia
jest wyznaczenie przyspieszenia wózka w oparciu o pomiar czasu ruchu wózka (t) na określonej
długości odcinka toru (l). Wyprowadź wzór na obliczenie wartości przyspieszenia mając czas ruchu
wózka (t) na określonej długości wzdłuż toru i wiedząc, że ruch jednostajnie przyspieszony
zaczynał się ze stanu spoczynku.
ciężarki
0
10
2 0
blok
nieruchomy
wózek
nitka (linka)
30
40
50
60
80
70
90
1 00
l
ciężarki
pkt
Zadanie 21. ( 0 – 9 )
5Ω
B
1W
30 Ω
R1
Na podstawie informacji zawartych w treści zadania oraz na
schemacie wykonaj poniższe polecenia.
21.1 Ustal natężenia prądów płynących przez rezystory R1 i R2
i R3. W tym celu wykonaj odpowiednie obliczenia.
R3
–
2W
Umieszczony z prawej strony rysunek przedstawia schemat
fragmentu obwodu elektrycznego. Między punktami A i B jest
przyłożone napięcie elektryczne równe 6 V.
A
+
R2
10 Ω
1W
pkt
str. 5
pkt
Wojewódzki Konkurs z Fizyki i Astronomii dla Gimnazjów – etap wojewódzki – rok szkolny 2009/2010
Strona 6
21.2 Który z rezystorów narażony jest na zniszczenie (tzw. „spalenie się”) Uzasadnij za pomocą
obliczeń.
pkt
Zadanie 22. (0 – 11)
Uczestnicy koła fizycznego jednego z ełckich gimnazjów badali zależność natężenia płynącego
prądu od przyłożonego napięcia dla różnych odbiorników. Joasia i Paulina otrzymały żarówkę
przystosowaną do maksymalnego napięcia 6 V.
Wyniki pomiarów zawiera poniższa tabela.
U [V]
I [A]
0
0
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5.0 5,5 6,0
0,09 0,14 0,18 0,22 0,25 0,28 0,30 0,33 0,35 0,38 0,40 0,42
22.1 Uzupełnij schemat obwodu o mierniki (przyrządy pomiarowe) umożliwiające pomiar
natężenia prądu płynącego przez żarówkę i napięcia elektrycznego na niej. Schemat
umieszczony jest z prawej strony układu współrzędnych.
22.2 Sporządź wykres zależności natężenia prądu płynącego przez żarówkę od przyłożonego do
niej napięcia, (czyli sporządź tzw. charakterystykę prądowo – napięciową żarówki)
pkt
pkt
22.3 Paulina uważa, że w obwodzie z żarówką jest spełnione prawo Ohma; natomiast Joasia jest
przeciwnego zdania. Rozstrzygnij ten spór, odpowiednio uzasadniając.
...............................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................
pkt
...............................................................................................................................................................................
22.4 Zwiększając napięcie elektryczne Joasia zauważyła coraz jaśniejsze świecenie żarówki.
Stwierdziła, że przyczyną jest wzrost temperatury jej włókna. Co dzieje się z oporem włókna
żarówki w miarę wzrostu temperatury? Skorzystaj z informacji zawartych na wykresie.
...............................................................................................................................................................................
pkt
str. 6
pkt
Wojewódzki Konkurs z Fizyki i Astronomii dla Gimnazjów – etap wojewódzki – rok szkolny 2009/2010
Strona 7
Zadanie 23. (0 – 18)
Do pomiaru wartości prędkości pocisków może
służyć wahadło balistyczne. Składa się z bloku
drewnianego, wiszącego na dwóch sznurach
(rysunek). Pocisk o znanej masie, mający prędkość
poziomą, wbija się w drewno i zatrzymuje w nim.
Po zderzeniu wahadło (tzn. blok z tkwiącym w nim
pociskiem) wychyla się i podnosi na maksymalną
wysokość h.
poruszający
się pocisk
h
blok drewniany
23.1 Załóżmy, że w nieruchomy blok drewniany o masie 3,99 kg uderza poziomo pocisk o masie
10 g i grzęźnie w nim, powodując podniesienie wahadła balistycznego na wysokość 5 cm.
Oblicz wartość prędkości pocisku.
Wskazówka!
Umiejętnie zastosuj zasadę zachowania energii mechanicznej, a następnie zasadę zachowania pędu.
pkt
23.2 Oblicz pracę wykonaną w czasie wbijania się pocisku w blok drewniany.
Wskazówka! Jaki istnieje związek między wykonaną pracą a zmianą energii?
pkt
23.3 Załóżmy, że wbijanie się pocisku w blok drewniany trwa tylko 0,01 s. Oblicz wartość siły
oddziaływania
pkt
23.4 Jak zmieniła się energia wewnętrzna układu (pocisk + blok drewniany)?
..............................................................................................................................................................................
pkt
str. 7
pkt
Wojewódzki Konkurs z Fizyki i Astronomii dla Gimnazjów – etap wojewódzki – rok szkolny 2009/2010
Strona 8
Zadanie 24. (0 – 11)
Chcąc zrozumieć zasadę działania pewnego urządzenia, Piotrek i Jacek na zajęciach koła
fizycznego wykonali doświadczenie, którego szczegóły zawiera poniższy tekst i rysunek
Na żelaznym rdzeniu umieszczono dwie zwojnice. Zwojnicę 1 połączono poprzez opornik
suwakowy ze źródłem napięcia, natomiast drugą zwojnicę połączono z miliamperomierzem.
Następnie przesuwano suwak opornika (w prawo i w lewo). Wskazówka miliamperomierza ulegała
wychyleniu.
zwojnica 2
zwojnica 1
R
mA
W oparciu o uzyskane informacje wykonaj poniższe zadania.
24.1 Zaznacz kierunek prądu (umowny) płynącego przez zwojnicę 1 oraz określ jej bieguny
magnetyczne (zaznaczając je na rysunku).
pkt
24.2 Jak zmieni się natężenie prądu elektrycznego płynącego w zwojnicy 1 po przesunięciu suwaka
opornika suwakowego w lewo? Dokonaj krótkiego uzasadnienia.
...............................................................................................................................................................................
pkt
...............................................................................................................................................................................
24.3 Jak powyższa czynność wpłynie na „siłę” pola magnetycznego (czyli indukcję magnetyczną
pola) wytworzonego przez zwojnicę 1 i przenikającego poprzez rdzeń do zwojnicy2?
...............................................................................................................................................................................
pkt
24.4 Zmieniając pole magnetyczne przenikające przez zwojnicę 2 spowodujemy w niej przepływ
prądu elektrycznego. Podaj nazwę tego zjawiska.
...............................................................................................................................................................................
pkt
24.5 Zaznacz kierunek prądu elektrycznego wzbudzonego w zwojnicy 2 i dokonaj odpowiedniego
uzasadnienia. Uzasadnienie może być częściowo zrealizowane na rysunku, pozostałą część
należy przedstawić niżej w formie krótkiego opisu.
Wskazówka! Jak pole magnetyczne prądu powstałego w zwojnicy 2 działa na zmianę pola
magnetycznego w zwojnicy 1, wymuszoną przez ruch suwakiem w oporniku?
...............................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................
pkt
...............................................................................................................................................................................
24.6 Doświadczenie przedstawia zasadę działania bardzo ważnego – zwłaszcza w przesyłaniu
energii elektrycznej na duże odległości – urządzenia. Podaj jego nazwę.
...............................................................................................................................................................................
pkt
str. 8
pkt
Wojewódzki Konkurs z Fizyki i Astronomii dla Gimnazjów – etap wojewódzki – rok szkolny 2009/2010
Strona 9
Zadanie 25. (0 – 6)
Dorysuj dalszy bieg promieni świetlnych po dotarciu do kulistego zwierciadła wklęsłego (rysunek
z lewej strony) oraz po dotarciu do kulistego zwierciadła wypukłego. Punkty O stanowią środki
krzywizny zwierciadeł kulistych.
Zadanie 26. (0 – 6)
pkt
W przedstawionych niżej naczyniach jest woda.
20 ˚C, 100 g
20 ˚C, 200 g
40 ˚C, 200 g
26.1 Porównaj energie wewnętrzne wody w sytuacjach przedstawionych na zamieszczonych obok
rysunkach.
...............................................................................................................................................................................
pkt
..............................................................................................................................................................................
26.2 Porównaj średnie energie kinetyczne cząsteczek wody w poszczególnych naczyniach.
...............................................................................................................................................................................
pkt
...............................................................................................................................................................................
Zadanie 27. (0 – 5)
x[cm]
Wykres przedstawia zależność współrzędnej
położenia od czasu dla drgającego ciała.
20
10
27.1 Odczytaj i zapisz amplitudę oraz okres.
………………………………………………
………………………………………………
pkt
0
-10
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
t[s]
-20
27.2 Oblicz częstotliwość drgań. Nie zapomnij o jednostce częstotliwości!
pkt
str. 9
pkt
Wojewódzki Konkurs z Fizyki i Astronomii dla Gimnazjów – etap wojewódzki – rok szkolny 2009/2010
Strona 10
Zadanie 28. (0 – 4)
Na podstawie zamieszczonego obok wykresu oblicz
drogę przebytą przez ciało w czasie 10 s.
m
v  
s
4
0
4
10
t [s]
pkt
Zadanie 29. (0 – 6)
Wykreśl dalszy bieg promienia świetlnego wychodzącego z punktu Z w sytuacji przedstawionej na
rysunku. Oznacz dwa charakterystyczne punkty wokół soczewki skupiającej.
2f
pkt
Zadanie 30. (0 – 4)
Jak zachowa się belka dźwigni zrównoważonej w powietrzu, jeżeli
metalowe kulki zanurzymy całkowicie w wodzie? Uzasadnij
odpowiedź.
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
str. 2
12
str. 3
12
str. 4
13
str. 5
14
str. 6
14
str. 7
18
str. 8
11
str. 9
17
str. 10
14
Suma
punktów
125
pkt
........................................................................................................................
str. 10
pkt
Wojewódzki Konkurs z Fizyki i Astronomii dla Gimnazjów – etap wojewódzki – rok szkolny 2009/2010
Uzyskane
punkty
Maksymalna
ilość punktów
Z