ROK PRZED MATURĄ

Nazwa i adres szkoły
(pieczatka)
KOD
(klasa, nr na liście)
KONKURS Z FIZYKI
ROK PRZED MATURĄ
ETAP SZKOLNY
Czas pracy 120 minut
1. Podczas konkursu, tak jak na maturze, moŜesz korzystać z karty wybranych wzorów i stałych fizycznych, kalkulatora oraz
ewentualnie jednej dodatkowej czystej kartki formatu A4 przeznaczonej na brudnopis.
2. Sprawdź, czy arkusz konkursowy zawiera 12 stron.
Ewentualny brak zgłoś nauczycielowi.
KWIECIEŃ
ROK 2013
3. Rozwiązania i odpowiedzi zapisz w miejscu na to przeznaczonym przy kaŜdym zadaniu.
4. W rozwiązaniach zadań rachunkowych przedstaw tok rozumowania, prowadzący do ostatecznego wyniku. Pamiętaj
o jednostkach.
5. Pisz czytelnie. UŜywaj długopisu albo pióra tylko z czarnym lub
niebieskim tuszem bądź atramentem.
6. Nie uŜywaj korektora, błędne zapisy wyraźnie przekreśl.
7. Błędne zaznaczenie w zadaniach 1–10 otocz kółkiem
i zaznacz właściwe.
8. Pamiętaj, Ŝe zapisy w brudnopisie nie podlegają ocenie.
śyczymy powodzenia!
1–10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Za rozwiązanie
wszystkich zadań
moŜna otrzymać
łącznie
50 punktów
W zadaniach od 1. do 10. wybierz i zaznacz (zamazując literę A, B, C albo
D) jedną poprawną odpowiedź.
Zadanie 1. (1 punkt)
Kulka porusza się po okręgu z prędkością o stałej wartości. Wypadkowa siła działająca na tę
kulkę
A) jest równa 0.
B) ma wartość róŜną od zera, a kierunek i zwrot taki sam jak prędkość kulki.
C) ma wartość róŜną od zera i jest cały czas skierowana na zewnątrz okręgu, po którym
porusza się kulka.
D) ma wartość róŜną od zera i jest cały czas skierowana do środka okręgu, po którym
porusza się kulka.
Zadanie 2. (1 punkt)
Mała, plastikowa doniczka, która wypadła (bez prędkości początkowej) z okna na piątym
piętrze poruszała się
A) ruchem jednostajnie przyspieszonym.
B) ruchem przyspieszonym z rosnącym stale przyspieszeniem.
C) ruchem przyspieszonym z malejącym stale przyspieszeniem.
D) przez pewien czas ruchem jednostajnie przyspieszonym, a następnie ruchem
jednostajnym.
Zadanie 3. (1 punkt)
JeŜeli prędkości cząstki są porównywalne z prędkością światła i spełniają warunek v2 > v1, to
stosunek odpowiadających im wartości pędu p2 i p1
A) nie zaleŜy od wartości prędkości cząstki.
B) jest mniejszy od v2/v1.
C) jest równy v2/v1.
D) jest większy od v2/v1.
Zadanie 4. (1 punkt)
Adam pcha fotel o masie 5 kg taką siłą, Ŝe wypadkowa sił działających na ten fotel ma wartość 2 N. Z kolei Joasia przesuwa krzesło o masie 2 kg tak, Ŝe wypadkowa siła działająca na
krzesło wynosi 0,8 N. Które ze stwierdzeń na temat przyspieszeń mebli jest prawdziwe?
A) Oba meble poruszają się ruchem jednostajnym, gdyŜ działające na nie siły mają stałą
wartość.
B) Oba meble poruszają się z jednakowym przyspieszeniem róŜnym od zera.
C) Z większym przyspieszeniem porusza się fotel, gdyŜ działa na niego większa siła.
D) Z większym przyspieszeniem porusza się krzesło, gdyŜ ma mniejszą masę.
Zadanie 5. (1 punkt)
Czułą wagę (na rysunku obok przedstawioną
w sposób schematyczny) zrównowaŜono, gdy
mucha siedziała na wewnętrznej, górnej powierzchni klosza. Gdy mucha będzie latać
wewnątrz klosza na stałej wysokości,
A) waga nadal pozostanie w równowadze.
B) szalka z kloszem uniesie się.
C) szalka z kloszem opadnie.
D) szalka z kloszem opadnie bądź uniesie się, w zaleŜności od masy muchy.
2
Zadanie 6. (1 punkt)
Dwa pojazdy o jednakowej masie mijają się na drodze z prędkościami względem ziemi odpowiednio 30 m/s oraz 20 m/s. Stosunek ich energii kinetycznych wynosi
A) 3/2.
B) 9/4.
C) 5.
D) 25.
Zadanie 7. (1 punkt)
W momencie startu rakiety (siła nośna wielokrotnie większa od cięŜaru rakiety) zachodzi
równość wartości
A) prędkości gazów i rakiety.
B) pędu gazów i rakiety.
C) energii kinetycznej gazów i rakiety.
D) przyspieszenia gazów i rakiety.
Zadanie 8. (1 punkt)
Na którym z poniŜszych wykresów zakreskowane pole jest równe wykonanej pracy?
Siła
Moc
1)
czas
A)
B)
C)
D)
Prędkość
2)
czas
3)
czas
1
1) i 2)
2)
2) i 3)
Zadanie 9. (1 punkt)
Gaz doskonały poddano przemianie izotermicznej, podczas której jego masa pozostawała stała. Który z poniŜszych wykresów prawidłowo przedstawia zaleŜność między ciśnieniem a objętością gazu?
p
p
0
V
A)
p
0
V
p
0
B)
V
C)
Zadanie 10. (1 punkt)
Dwa róŜne gazy o tej samej temperaturze mają jednakowe
A) masy cząsteczek.
B) średnie prędkości cząsteczek.
C) średnie pędy cząsteczek.
D) średnie energie kinetyczne ruchu postępowego cząsteczek.
3
0
V
D)
Rozwiązanie zadań o numerach od 11. do 20. naleŜy zapisać w wyznaczonych miejscach pod treścią zadania.
Zadanie 11. Przejazd pociągu (3 punkty)
Wykres przedstawia zaleŜność drogi od czasu pewnego pociągu poruszającego się między
stacjami A, B, C oraz D.
s [km]
120
110
D
100
90
80
70
C
60
50
40
30
20
10
0
B
A
30
90
60
120
150 t [min]
11.1 (2 punkty)
Oblicz wartości prędkości pociągu (w km/h) między stacjami: A i B, B i C oraz C i D.
11.2 (1 punkt)
Oblicz średnią szybkość pociągu na całej trasie od A do D.
4
Zadanie 12. Samochód zmieniający szybkość (5 punktów)
Samochód w chwili wyjeŜdŜania z terenu zabudowanego miał szybkość v0 = 50 km/h i zaczął
przyspieszać. Po osiągnięciu pewnej szybkości maksymalnej, kierowca zobaczył znak oznaczający kolejny teren zabudowany i natychmiast zaczął zwalniać, aŜ do osiągnięcia początkowej szybkości 50 km/h. Od momentu rozpoczęcia przyspieszania do ponownego osiągnięcia
szybkości v0 upłynęła 1 minuta, a samochód przebył w tym czasie odległość 1200 m. Pierwszy etap drogi samochód przebył ruchem jednostajnie przyspieszonym, a drugi – jednostajnie
opóźnionym.
12.1 (2 punkty)
Narysuj przykładowy wykres zaleŜności szybkości samochodu od czasu w trakcie manewru
opisanego w zadaniu.
12.2 (2 punkty)
Oblicz maksymalną szybkość osiągniętą przez samochód.
12.3 (1 punkt)
Czy wynik w poprzednim punkcie zadania zaleŜy od relacji między czasem przyspieszania
i czasem hamowania? Odpowiedź uzasadnij.
5
Zadanie 13. Rakietki (6 punktów)
Na placu chłopcy bawili się (pod opieką dorosłych!) w wystrzeliwanie rakietek pionowo do
góry. Inny chłopiec obserwował ich z okna pobliskiego wieŜowca i mierzył czasy przelotu
rakietek. Zanotował on następujące dane: czas wznoszenia się rakietki do poziomu jego oka
t1 = 0,5 s, czas pomiędzy pojawieniem się rakietki na poziomie oka i ponownym pojawieniem
się w fazie spadku t2 = 4 s. W obliczeniach pomiń opory ruchu.
13.1 (1 punkt)
Ile sekund trwał cały lot rakietki?
13.2 (3 punkty)
Oblicz wysokość poziomu, z którego chłopiec obserwował zabawę.
13.3 (2 punkty)
Oblicz początkową prędkość rakietki wystrzelonej z poziomu placu.
6
Zadanie 14. Masa pomarańczy (4 punkty)
Uczeń postanowił wyznaczyć masę pomarańczy przy pomocy spręŜyny. W tym celu zawiesił
delikatnie na spręŜynie pomarańczę i zmierzył linijką, Ŝe spręŜyna rozciągnęła się o 5 cm.
Następnie na spręŜynie zawiesił kostkę masła o masie 200 g i stwierdził, Ŝe tym razem spręŜyna rozciągnęła się o 4 cm.
14.1 (2 punkty)
Narysuj i nazwij wszystkie siły, które działały na pomarańczę, gdy wisiała ona na spręŜynie.
14.2 (1 punkt)
Oblicz wartość współczynnika spręŜystości spręŜyny.
14.3 (1 punkt)
Jaki wynik dla masy pomarańczy dał pomiar ucznia?
Zadanie 15. Dwie siły (4 punkty)
Wiadomo, Ŝe na przedmiot o masie 1 kg, znajdujący się w przestrzeni kosmicznej, działają
r r
tylko dwie siły F1 i F2 o wartościach odpowiednio 8 N i 6 N.
15.1 (2 punkty)
Oblicz, jaka jest maksymalna i minimalna wartość przyspieszenia, z którym moŜe poruszać
się ten przedmiot. Narysuj diagramy sił odpowiadające obu tym sytuacjom.
7
15.2 (2 punkty)
r
r
Oblicz przyspieszenie tego przedmiotu, jeśli siły F1 i F2 są prostopadłe. Wyznacz kąt, pod jar
kim będzie przemieszczał się ten przedmiot względem kierunku działania siły F2 , jeśli
w chwili początkowej przedmiot znajdował się w spoczynku (wystarczy podać wartość którejś z funkcji trygonometrycznych tego kąta).
Zadanie 16. Strzał z łuku (3 punkty)
Łucznik naciąga cięciwę łuku, a następnie wypuszcza strzałę (strzela) pionowo do góry. Wymień przemiany energetyczne, jakie miały miejsce od rozpoczęcia naciągania cięciwy do
chwili spadku i uderzenia strzały w ziemię. Nie bierz pod uwagę oporów ruchu.
8
Zadanie 17. KsięŜyc Mały KsiąŜę (4 punkty)
Wiele planetoid, podobnie jak planety, ma swoje księŜyce. Jednym z nich
jest Mały KsiąŜę, którego nazwa nawiązuje do znanego utworu literackiego.
Odkryty ćwierć wieku temu, jako pierwszy obiekt w swej kategorii został
dostrzeŜony za pomocą teleskopu naziemnego. Ma średnicę 13 km i okrąŜa
planetoidę 45 Eugenia z tzw. pasa głównego w ciągu 4,77 dnia. Jego orbita
ma bardzo mały mimośród, więc z dobrym przybliŜeniem moŜna przyjąć, Ŝe
jest ona kołowa. Jej promień wynosi 1184 km.
17.1 (2 punkty)
Oblicz w km/h wartość prędkości Małego Księcia.
17.2 (2 punkty)
Wykorzystanie danych dotyczących ruchu naturalnych satelitów jest prostą i od dawna stosowaną metodą wyznaczenia masy ciała centralnego. Na podstawie podanych informacji oblicz
masę planetoidy 45 Eugenia.
9
Zadanie 18. Bozon Higgsa (5 punktów)
W lipcu 2012 r. naukowcy z Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) ogłosili, Ŝe
zaobserwowali cząstkę, która moŜe być poszukiwanym od pół wieku bozonem Higgsa.
Energia spoczynkowa tej niezwykle krótko Ŝyjącej cząstki, według dotychczasowych pomiarów, wynosi 126 GeV.
18.1 (3 punkty)
Oblicz masę bozonu Higgsa, a następnie porównaj ją z masą protonu.
18.2 (2 punkty)
W analizie procesów z udziałem cząstek często korzysta się z relatywistycznego związku
między energią całkowitą cząstki a jej pędem: E2 = p2c2 + m02c 4. Wyprowadź ten wzór.
Zadanie 19. Przemiany gazu doskonałego (4 punkty)
Gaz uległ przemianie AC, w wyniku której jego ciśnienie wzrosło trzykrotnie, a objętość zwiększyła się dwukrotnie (patrz wykres obok).
19.1 (1 punkt) Oblicz stosunek temperatur TC/TA.
10
19.2 (3 punkty)
RozwaŜ inną drogę osiągnięcia stanu C w wyniku przemiany ABC
pokazanej na wykresie obok. Uzupełnij poniŜsze zdanie uŜywając
sformułowań: większa, mniejsza, taka sama. Odpowiedź krótko uzasadnij.
W procesie ABC, w porównaniu z procesem AC, zmiana energii
wewnętrznej jest ……………………….………, zaś praca wykonana przez gaz jest ……………………………….. .
Zadanie 20. Ciepła molowe dwutlenku węgla (2 punkty)
Wyznaczony w doświadczeniu stosunek ciepeł molowych Cp/CV dla dwutlenku węgla wynosi
1,3. Oblicz dla tego gazu wartość ciepła molowego przy stałej objętości zakładając, Ŝe spełnia
on relacje, które zachodzą dla gazu doskonałego.
11
BRUDNOPIS
12