V Powiatowy Konkurs z Fizyki

V Powiatowy Konkurs z Fizyki
dla uczniów gimnazjum w roku szkolnym 2011/2012
pod patronatem
Jurajskiego Stowarzyszenia Nauczycieli Twórczych
Etap I
20 marca 2012r
Drogi uczestniku Konkursu
Masz do rozwiązania dwa zadania rachunkowe, jedno problemowe oraz test
mieszany składający się z 15 pytań-zadań.
Rozwiązanie każdego zadania zapisz czytelnie piórem lub długopisem.
Odpowiedzi na pytania testowe udzielisz na kartce, którą otrzymałeś. Jeżeli
pomyliłeś się i chcesz zmienić odpowiedź, zaznacz to w sposób czytelny, nie
budzący wątpliwości Komisji, która będzie go oceniała.
Na rozwiązanie zadań rachunkowych i testu masz 90 minut.
Za poprawne rozwiązanie zadań rachunkowych i problemowego możesz
otrzymać w sumie 21 punktów (8p,8p,5p).
Za każde poprawnie rozwiązane zadanie testowe otrzymujesz 1 punkt.
W sumie za rozwiązanie testu i zadań rachunkowych możesz uzyskać
36 punktów.
Aby przejść do II etapu konkursu musisz uzyskać minimum 80% możliwych do
zdobycia punktów, czyli co najmniej 29 p.
W punktacji za zadania rachunkowe nie otrzymuje się punktów mniejszych
niż 0,5.
Życzymy powodzenia!
zadania
punkty
zadanie
rachunkowe
nr 1
zadanie
rachunkowe
nr 2
zadanie
problemowe
nr 3
testy
razem
liczba
punktów
ZADANIA RACHUNKOWE
1. Oblicz pracę, jaka należy wykonać, aby ciało o masie 10 kg przesunąć po poziomym torze
bez tarcia, ruchem jednostajnie przyspieszonym, w czasie 5 s na odległość 20 m. Prędkość
początkowa ciała wynosi 0.
( 8 punktów)
2. Piłka tenisowa ma masę około 57 g i upuszczona z wysokości 2,5 m na betonowe podłoże
powinna się odbić na wysokość około 1,4 m. Biorąc pod uwagę te fakty, oblicz:
a) energię potencjalną grawitacji w momencie upuszczania piłki i na maksymalnej
wysokości po odbiciu
b) z jaką prędkością piłka upuszczona z wysokości 2,5 m uderza o podłoże (pomiń
działanie siły oporu)
c) jaka część energii początkowej piłki została rozproszona w wyniku tarcia powietrza i
odbicia piłki od betonowego podłoża. Wynik podaj w dżulach i w procentach z
dokładnością do jednej setnej.
( 8 punktów)
ZADANIE PROBLEMOWE
3. Spadochroniarz wyskakuje z samolotu i wykonuje różne figury akrobatyczne. Wyjaśnij, co
się dzieje z jego prędkością do momentu wylądowania oraz jakie siły na niego działają
podczas całego lotu?
( 5 punktów)
TEST
MIESZANY
1. Przyporządkuj skutek do jego przyczyny:
a) wzajemne oddziaływanie ciał
b) tarcie
c) ciśnienie w cieczy na skutek działania
siły zewnętrznej
d) działanie siły wyporu na ciało zanurzone
w wodzie
e) przemiany energii mechanicznej
w elektryczną
f) parowanie
g) przewodzenie ciepła
h) konwekcja
A) pływanie ciał
B) bryza morska, działanie komina
C) ogrzewanie się łyżeczki
zanurzonej w szklance z herbatą
D) działanie elektrowni wodnej
E) odczuwanie zimna po wyjściu
z basenu
F) działanie śruby okrętowej
G) działanie podnośnika
hydraulicznego
H) zatrzymywanie się samochodu
po wciśnięciu pedału hamulca
2. Do opisanych niżej obserwacji dopasuj zjawiska fizyczne stanowiące ich przyczynę:
a) umieszczone w szafie kulki naftalinowe przeciw molom wydzielają nieprzyjemny
zapach
b) w zimie na drzewach osadza się szadź
c) wypełniony zupą słoik włożony do zamrażarki pękł
d) pokrywka szybkowaru ma otwór, na który nakłada się metalowy zawór. Gdy woda
w szybkowarze się gotuje, metalowy zawór podskakuje
e) w chłodne poranki trawa jest pokryta rosą
f) kostka lodu wrzucona do szklanki z sokiem po pewnym czasie zmalała
A) parowanie
E) sublimacja
B) skraplanie
F) resublimacja
C) topnienie
D) krzepnięcie
3. Do szprychy koła roweru Grzegorz przymocował kawałek sprężystej blaszki, tak że
po każdym pełnym obrocie koła słyszalny jest charakterystyczny stukot. Podczas
5-minutowej przejażdżki blaszka wydała dźwięk 600 razy. Obwód koła wynosi 2 m.
Średnia wartość prędkości Grzegorza była równa:
a) 4 m/s
b) 12 m/s
c) 2 m/s
d) 25 km/h
4. Na wykresie przedstawiono zależność siły tarcia T od przyłożonej do ciała siły F.
Korzystając z wykresu, wykreśl z nawiasów błędne zwroty, aby powstały zdania
prawdziwe:
a) Siłę tarcia, która działa na ciało nie będące w ruchu, nazywamy tarciem ( statycznym,
dynamicznym)
b) Jeżeli będziemy zwiększać siłę F działającą na spoczywające ciało (odcinek I), to siła
tarcia będzie proporcjonalnie ( rosnąć, maleć )
c) Gdy siła F przekroczy wartość ( minimalną, maksymalną ) siły tarcia T, ciało zacznie
się poruszać. W chwili ruszenia ciała siła tarcia ( zmaleje, wzrośnie ) i przyjmie
wartość siły tarcia ( statycznego, dynamicznego )
d) Gdy siła F działająca na ciało w ruchu zwiększa się, to siła tarcia T ( rośnie, maleje,
nie zmienia się )
5. Na tłok zamykający z jednej strony szczelne naczynie z gazem wywierany jest nacisk.
Jak zmieni się ciśnienie wewnątrz naczynia?
a) najbardziej zwiększy się ciśnienie wywierane na dno naczynia, wzrost ciśnienie
wywieranego na ścianki i tłok będzie niewielki
b) najbardziej zwiększy się ciśnienie wywierane na dno naczynia i tłok, wzrost ciśnienie
wywieranego na ścianki będzie niewielki
c) ciśnienie wywierane we wszystkich kierunkach wzrośnie jednakowo
d) zwiększy się ciśnienie wywierane tylko na dno naczynia, ciśnienie wywierane na tłok
i ścianki naczynia nie zmieni się
6. Gęstość diamentu wynosi 3,5 g/cm³. Powszechnie używaną jednostką masy kamieni
szlachetnych jest karat, który jest równoważny 2 g. Jaką objętość ma diament o masie
7 karatów?
a) ziarnka grochu (ok. 0,3 cm³ )
b) ziarnka fasoli (ok. 1 cm³ )
c) jednego dropsa (ok. 4 cm³ )
d) piłeczki do tenisa stołowego (ok. 29 cm³ )
7. Ciała stałe mogą mieć budowę krystaliczną lub amorficzną. Które spośród
wymienionych ciał fizycznych są zbudowane z substancji o budowie krystalicznej?
a) plastelina, kostka cukru, masło, żelazna łyżka
b) sól, grafitowy wkład do ołówka, złoty pierścionek, płatek śniegu
c) styropian, płyta CD, węgiel kamienny, stalowa śrubka
d) deska, sweter, żyłka nylonowa, porcelanowa filiżanka
8. Po powrocie ze stoku mama zapytała córkę o zasadę zachowania energii. Nie mogła
zrozumieć, co się dzieje z energią. Na szczycie stoku dziewczyna ma energię
potencjalną , w czasie zjazdu ta energia maleje, a energia kinetyczna rośnie, ale gdy
zatrzymuje się jedna i druga energia wynosi zero. Którą z poniższych odpowiedzi
powinna podać córka?
a) Moją energię potencjalną uzyskałam dzięki wykonaniu pracy przy wejściu na szczyt
stoku. Potem zamieniła się ona na energię kinetyczną , która podczas zjazdu zmalała
do zera
b) Moja energia kinetyczna na szczycie stoku wynosiła zero, energia potencjalna u
podnóża stoku też wynosiła zero, dlatego po zatrzymaniu nie ma żadnej energii
c) Na początku, czyli przed wejściem na szczyt stoku, moja całkowita energia była
równa zeru, więc i na końcu musi być ona równa zeru
d) Moja energia potencjalna na szczycie stoku zamieniła się w energię kinetyczną
podczas zjazdu. Zatrzymując się, zamieniłam z kolei tę energię na inne rodzaje
energii: pracę wykonaną przy hamowaniu i energię cieplną
9. Opakowania kupowanych w sklepie produktów spożywczych zawierają różne
informacje. Jedną z nich jest wartość energetyczna. Pewne ciastka mają ok. 1500 kJ na
100 g. Ile musiałby ich zjeść mężczyzna o masie 60 kg, aby wystarczyło mu energii na
wniesienie worka ziemniaków o masie 30 kg na wysokość 4 m? Przyjmij, że wykona
on pracę, wykorzystując 33% energii zawartej w ciastkach.
a) ok. 0,07 g
b) ok. 0,72 g
c) ok. 7,2 g
d) ok. 72 g
10. Przed wyjściem z pracy do domu pracownicy biorą prysznic. Po umyciu niektórzy
wycierają się ręcznikiem, a inni czekają, aż ich ciało samo wyschnie. Dlaczego w
upalne dni zwilżenie skóry wodą przynosi ulgę , a gdy jest zimno, po wyjściu z wody
jak najszybciej wycieramy skórę ręcznikiem? Wybierz prawidłową odpowiedź:
a) Pozostawiona na skórze woda pobiera z ciała energię podczas parowania.
Latem ochłodzenie ciała może być nawet miłe, zimą jest bardzo nieprzyjemne
b) Kropelki wody na skórze stanowią warstwę izolatora i w lecie oddzielają skórę
od ciepłego powietrza, co odczuwamy jako przyjemne wrażenie. W zimie
temperatura otoczenia jest zbyt niska, aby kropelki wody skutecznie izolowały
skórę
c) Jeśli temperatura wody jest wyższa od temperatury powietrza, to po wyjściu z
wody pozostawione na skórze kropelki ogrzewają nas. Analogicznie, gdy
temperatura wody jest niższa od temperatury powietrza, po wyjściu z wody
pozostawione na skórze kropelki nas ochładzają. Tak więc to, czy wrażenie po
wyjściu z wody jest przyjemne, zależy od różnicy temperatur między wodą i
powietrzem
d) Żadna odpowiedź nie jest prawidłowa
11. Maciek postanowił oszacować masę szczotki do szorowania podłogi nabitej na lekki
drewniany kij. Do dyspozycji ma odważnik 10 dag, kawałek sznurka i przymiar
metrowy. Wymienione niżej czynności, które wykonał ułóż we właściwej kolejności
wpisując obok każdego numerek:
a)
b)
c)
d)
e)
przesuwał odważnik po kiju dotąd, dopóki kij nie był w równowadze (wisiał poziomo)
skorzystał z warunku równowagi dźwigni dwustronnej
zawiesił odważnik na kiju po przeciwnej stronie osi obrotu w stosunku do szczotki
kij zawiesił na pętli wykonanej ze sznurka
przymiarem metrowym zmierzył odległość szczotki i odważnika od osi obrotu kija
12. Do prętów o takich samych wymiarach, jednego metalowego, a drugiego ze szkła,
pośrodku przylepiono kulki z plasteliny. Następnie ogrzewano końce prętów nad
palnikami. Zaobserwowano, że po chwili kulki spadły z obu prętów, przy czym z pręta
metalowego wcześniej niż ze szklanego.
Wybierz prawidłowe wnioski z doświadczenia:
a) pręt metalowy jest przewodnikiem ciepła, a szklany - izolatorem
b) pręt metalowy jest izolatorem, a szklany - przewodnikiem ciepła
c) pręt metalowy dobrze przewodzi ciepło, a szklany w ogóle go nie przewodzi
d) poprawne są odpowiedzi a i c
13. Jola wie, że w temperaturze 20ºC dźwięk w powietrzu rozchodzi się z prędkością
340 m/s. Wyobraziła sobie, że siedzi w swoim pokoju, ma otwarte okno i słucha
koncertu z filharmonii. Z jakim opóźnieniem usłyszałaby koncert, jeśli odległość jej
domu od sali filharmonii wynosi 2 km?
a) około 6 s
b) około 6 minut
c) około 0,006 s
d) około 0,6 s
14. Niektórzy śpiewacy operowi potrafią wydawać dźwięki, które powodują pękanie
kryształowych kieliszków. Jaki warunek musi być spełniony, aby spowodować taki
efekt?
a) Dźwięk musi być bardzo głośny, wtedy drgania cząsteczek powietrza stają się bardzo
duże i cząsteczki, uderzając w kieliszek, rozbijają go
b) Jeśli częstotliwość dźwięku będzie odpowiednio duża, to cząsteczki powietrza zaczną
poruszać się z prędkościami wystarczająco dużymi, żeby rozbić kieliszek
c) Częstotliwość dźwięku musi być podobna do częstotliwości drgań własnych kieliszka.
Wtedy w wyniku rezonansu kieliszek zostanie wprawiony w drgania, które, jeśli będą
odpowiednio duże, mogą spowodować, że się on rozpadnie
d) Ponieważ dźwięk jest falą podłużną, aby rozbić kieliszek, należy go ustawić tak, aby
jego oś symetrii pokrywała się idealnie z kierunkiem rozchodzenia się fali akustycznej
15. W domu udekorowanym balonami wykonywanie doświadczeń było wyjątkowo łatwe.
Elektryzowano je, stykając ze sobą i rozdzielając na różne odległości. Jak zmieniła się
siła wzajemnego oddziaływania między balonami po ich zetknięciu i ponownym
rozsunięciu na tę samą odległość, jeśli przed złączeniem wartość ładunku
zgromadzonego na jednym z nich wynosiła –20 μC, a na drugim +10 μC? Odległość
między balonami to 20 cm.
a) siła zmieniła się bardzo nieznacznie, bo izolatory nie wymieniają ładunków
b) siła wzrosła 8 razy i zmieniła zwrot
c) siła wzrosła 8 razy i nie zmieniła zwrotu
d) siła zmalała 8 razy i zmieniła zwrot
Klucz odpowiedzi
Zadania testowe
1) aF, bH, cG, dA, eD, fE, gC, hB
2) aE, bF , cD, dA, eB, fC
3) a
4) zwroty prawidłowe:
a) statycznym b) rosnąć c) maksymalną, zmaleje, dynamicznego d)nie zmienia się
5) c
6) c
7) b
8) d
9) b
10) a
11) d,c,a,e,b
12) a
13) a
14) c
15) a
Zadanie problemowe
(0-5p)
1. Spadochroniarz, który wyskakuje z samolotu w pierwszej fazie lotu przyspiesza. Dzieje się
tak, ponieważ siła działająca ku dołowi (ciężar) jest większa niż siła działająca w górę (siła
oporu powietrza).
1p
2. W miarę jak wzrasta prędkość, rośnie też siła oporu ośrodka. Gdy zaczyna wykonywać
różne figury akrobatyczne rozpościerając szeroko ręce i nogi, rośnie pole ich powierzchni
oraz siła oporu powietrza .
1p
3. Zwiększająca się siła oporu powietrza zmniejsza przyspieszenie, z jakim spada. Siła oporu
rośnie, aż osiągnie wartość równą ciężarowi skoczka i wtedy siły są w równowadze i skoczek
opada ze stałą prędkością.
1p
4. Po otwarciu spadochronu następuje gwałtowny wzrost siły oporu powietrza. Otwarta
czasza spadochronu stawia duży opór. Siła ta powoduje zmniejszenie się prędkości
spadającego spadochroniarza, ponieważ siła oporu jest wtedy znacznie większa od ciężaru
skoczka.
1p
5. W miarę zmniejszania prędkości siła oporu powietrza maleje, aż stanie się znowu równa
ciężarowi skoczka. Po zrównoważeniu tych dwóch sił skoczek opada dalej ze stałą
prędkością.
1p
Zadania rachunkowe:
1. (0-8p)
Dane:
m= 10 kg
t=5s
s = 20 m
Szukane:
W=?
F=a·m
a=v/t
v=s/t
F = sm / t²
W=F·s
W = 2s²m / t²
W = 2 · 400 m²· 10 kg / 25 s²
W = 320 J
1p
1p
1p
1p
1p
1p
dane, szukane, odpowiedź
poprawne obliczenia i jednostki
1p
1p
2. (0-8p)
Dane:
Szukane:
m = 57 g
E, v, ΔE = ?
h = 2,5 m
H = 1,4 m
a) E = m · g · H
E = 57 g · 10 m/s² · 1,4 m= 0,798 J
E=m·g·h
E = 57 g · 10 m/s² · 2,5 m= 1,425 J
b) v² = 2· g · h
v² = 2 · 10 m/s² · 2,5 m= 50 m²/s²
v = 7,1 m/s
c) ΔE = 1,425J – 0,798J = 0,627 J
44 %E
1p
1p
1p
1p
1p
dane, szukane, odpowiedź
poprawne obliczenia
poprawne jednostki
1p
1p
1p