ZBIÓR ZADAŃ

2013
ZBIÓR ZADAO
Z FIZYKI
Zbiór zadao maturalnych ze schematem punktacji
1
Zespół badawczy z10f
Zespół Szkół nr 1 im. KEN w Szczecinku
Spis treści
Zakres podstawowy ................................................................................................................................. 3
Grawitacja i elementy astronomii ....................................................................................................... 3
Mechanika ........................................................................................................................................... 5
Drgania i fale........................................................................................................................................ 8
Hydrostatyka ....................................................................................................................................... 9
Termodynamika................................................................................................................................... 9
Elektrycznośd i magnetyzm ............................................................................................................... 12
Optyka ............................................................................................................................................... 14
Fizyka relatywistyczna ....................................................................................................................... 16
Dualizm korpuskularno – falowy ....................................................................................................... 17
Budowa atomu .................................................................................................................................. 18
Fizyka jądrowa ................................................................................................................................... 18
Zakres rozszerzony ................................................................................................................................ 21
Rzuty .................................................................................................................................................. 21
Bryła sztywna..................................................................................................................................... 22
Prąd przemienny ............................................................................................................................... 23
Półprzewodniki .................................................................................................................................. 25
2
Zakres podstawowy
Grawitacja i elementy astronomii
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
Zadanie 1
Ziemia pozostaje w spoczynku względem
A. Słooca.
B. Księżyca.
C. Galaktyki.
D. satelity geostacjonarnego.
Zadanie 2
Satelita krąży wokół Ziemi po orbicie kołowej. Jeżeli satelita ten zostanie przeniesiony na orbitę
kołową o dwukrotnie większym promieniu, to wartośd jego prędkości liniowej na tej orbicie
A. wzrośnie 2 razy.
B. wzrośnie 2 razy.
C. zmaleje 2 razy.
D. zmaleje 2 razy.
Zadanie 3
Wszystkie gwiazdy podzielone zostały na 7 zasadniczych typów widmowych. Oznaczone zostały one
wielkimi literami O, B, A, F, G, K, M, których kolejnośd odpowiada malejącej temperaturze gwiazd.
Gwiazdami należącymi do typów K i M mogą byd
A. pulsary.
B. białe karły.
C. czarne dziury.
D. czerwone olbrzymy.
Zadanie 4
Księżyc stale zwraca ku Ziemi tę samą stronę, druga strona może byd obserwowana tylko przez
okrążające Księżyc sondy kosmiczne. Odwrotna strona Księżyca
A. jest stale oświetlona promieniami słonecznymi.
B. nigdy nie jest oświetlona promieniami słonecznymi.
C. jest częściowo oświetlona promieniami słonecznymi, a wielkośd części oświetlonej zależy od fazy
Księżyca.
D. jest częściowo oświetlona promieniami słonecznymi, a wielkośd części oświetlonej zależy
od pory roku.
Zadanie 5
Diagram H–R (Hertzsprunga–Russella) pozwala
A. klasyfikowad gwiazdy.
B. klasyfikowad galaktyki.
C. określad lub szacowad wiek Wszechświata.
D. określad lub szacowad rozmiary Wszechświata.
3
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
oraz wyjaśnianie zasady działania urządzeń technicznych
Zadanie 6
Ziemia krąży wokół Słooca w odległości w przybliżeniu 4 razy większej niż Merkury. Korzystając
z trzeciego prawa Keplera można ustalid, że okres obiegu Ziemi wokół Słooca jest w porównaniu
z okresem obiegu Merkurego dłuższy około
A. 2 razy.
B. 4 razy.
C. 8 razy.
D. 16 razy.
Zadanie 7
W satelicie krążącym po kołowej orbicie na wysokości znacznie mniejszej od promienia Ziemi,
uruchomiony został silnik i wartośd prędkości względem Ziemi wzrosła do 11,2 km/h. Satelita ten
A. będzie poruszał się po orbicie eliptycznej wokół Ziemi.
B. będzie dalej poruszał się po tej samej orbicie wokół Ziemi.
C. opuści orbitę okołoziemską a następnie naszą Galaktykę.
D. opuści orbitę okołoziemską i pozostanie w Układzie Słonecznym.
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
oraz wyjaśnianie zasady działania urządzeń technicznych
II. Korzystanie z informacji
Zadanie 8. Gwiazdy (4 pkt)
Gwiazda Syriusz B to biały karzeł, a Aldebaran to czerwony olbrzym. W tabeli przedstawiono wybrane
informacje dotyczące tych gwiazd.
Zadanie 8.1 (2 pkt)
Oblicz energię wypromieniowywaną w czasie 1h przez białego karła opisanego w tabeli, wiedząc, że
całkowita moc promieniowania Słooca wynosi 3,83·1026 W.
Zadanie 8.2 (2 pkt)
Wykaż, że średnia gęstośd Aldebarana jest wielokrotnie mniejsza niż Syriusza B. Wykonując
obliczenia, załóż, że obie gwiazdy są kulami (objętośd kuli V =
4 3
π r ).
3
Zadanie 9. Planetoida (4 pkt)
Planetoida Ida ma własnego satelitę o nazwie Daktyl, którego średnica wynosi 1,4 km. Daktyl krąży
po orbicie w przybliżeniu kołowej o promieniu 108 km z okresem obiegu około 37 godzin.
4
Zadanie 9.1 (2 pkt)
Wykaż, że prędkośd Daktyla na orbicie wynosi około 5,1 m/s.
Zadanie 9.2 (2 pkt)
Na podstawie podanych informacji oblicz masę planetoidy Ida. Przyjmij, że planetoidę można
traktowad jako obiekt punktowy (pomio jej kształt i rozmiary).
Mechanika
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
Zadanie 1
Jeżeli podczas ruchu samochodu, na prostoliniowym odcinku autostrady energia kinetyczna
samochodu wzrosła 4 razy, to wartośd prędkości samochodu wzrosła
A. 2 razy.
B. 2 razy.
C. 4 razy.
D. 16 razy.
Zadanie 2
Zależnośd energii potencjalnej i kinetycznej od czasu podczas swobodnego spadania ciała z pewnej
wysokości poprawnie przedstawiono na
A. wykresie 1.
B. wykresie 2.
C. wykresie 3.
D. wykresie 4.
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
Zadanie 3
Małą kulkę przymocowaną do nici wprawiono w ruch jednostajny po okręgu w płaszczyźnie poziomej.
Przyspieszenie dośrodkowe kulki jest związane ze zmianą
A. wartości prędkości liniowej.
B. kierunku prędkości liniowej.
C. wartości prędkości kątowej.
D. kierunku prędkości kątowej.
5
Zadanie 4
Piłka uderza o podłogę z prędkością o wartości 2 m/s skierowaną prostopadle do podłogi i odbija się
od niej z prędkością o wartości 1,5 m/s. Bezwzględna wartośd zmiany prędkości piłki podczas odbicia
wynosi A. 0 m/s.
B. 0,5 m/s.
C. 2,5 m/s.
D. 3,5 m/s.
Zadanie 5
Do pionowo zawieszonej nitki przymocowano 3 niewielkie ołowiane kulki. Odległośd
między stołem a pierwszą kulką wynosiła 10 cm a odległości pomiędzy kolejnymi
kulkami wynosiły 30 cm i 50 cm odpowiednio (rysunek). Następnie przecięto sznurek
ponad kulką k3 i kulki zaczęły swobodnie spadad. Czas, po którym pierwsza kulka
uderzyła w stół w porównaniu z czasem, jaki upłynął między uderzeniami kolejnych
kulek o powierzchnię stołu jest
A. krótszy niż czas między upadkiem kulek k2 i k3.
B. najkrótszym z czasów między upadkiem kolejnych kulek.
C. najdłuższym z czasów między upadkiem kolejnych kulek.
D. taki sam jak czasy między upadkiem kulek k1 i k2 oraz k2 i k3.
Zadanie 6
Ciało na powierzchni Księżyca ma energię potencjalną grawitacji równą zero, a na wysokości 12 m ma
energię potencjalną grawitacji równą 600 J. Podczas spadku swobodnego z wysokości 12 m, na
wysokości 4 m energia kinetyczna tego ciała ma wartośd
A. równą 600 J.
B. równą 400 J.
C. równą 200 J.
D. równą 100 J.
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
Zadanie 7. Doświadczenie (2 pkt)
W pracowni fizycznej uczniowie wyznaczali współczynnik tarcia statycznego drewna o drewno.
Dysponowali siłomierzem, drewnianym klockiem z haczykiem oraz poziomo ustawioną drewnianą
deską. Ustal, jakie wielkości fizyczne powinni zmierzyd uczniowie w tym doświadczeniu. Zapisz ich
pełne nazwy.
Zadanie 8. Droga hamowania (2 pkt)
Wykaż, wykorzystując pojęcia energii i pracy, że znając współczynnik tarcia i drogę podczas
hamowania do całkowitego zatrzymania pojazdu, można wyznaczyd prędkośd początkową pojazdu,
który porusza się po poziomej prostej drodze. Przyjmij, że samochód hamuje ruchem jednostajnie
opóźnionym, a wartośd siły hamowania jest stała.
6
II. Korzystanie z informacji
III. Tworzenie informacji.
Zadanie 9. Rowerzysta (5 pkt)
Jadąc z rosnącą prędkością, rowerzysta odczuwa zwiększający się opór powietrza. Poniższa
tabela przedstawia zmierzone wartości oporu powietrza dla różnych prędkości.
Zadanie 9.1 (3 pkt)
Wykonaj wykres zależności siły oporu powietrza od prędkości rowerzysty.
Zadanie 9.2 (1 pkt)
Zapisz, przy jakiej prędkości siła oporu powietrza będzie miała wartośd 100 N.
Zadanie 9.3 (1 pkt)
Co powinien zrobid rowerzysta, aby przy danej prędkości zmniejszyd opór powietrza?
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
III. Tworzenie informacji.
Zadanie 10. Spadający kamieo (5 pkt)
Z wysokości 20 m upuszczono swobodnie mały kamieo.
Zadanie 10.1 (1 pkt)
Uzupełnij/dokoocz zdanie:
Zjawisko swobodnego spadku w ziemskim polu grawitacyjnym występuje wtedy, gdy prędkośd
początkowa jest równa zero oraz ..................................................................................
Zadanie 10.2 (4 pkt)
Wykonaj wykres ilustrujący zależnośd wysokości, na jakiej znajduje się kamieo, od czasu spadania. Na
wykresie nanieś 5 wartości liczbowych wysokości (w przedziale czasu 0–2 s). Wykonaj niezbędne
obliczenia.
Zadanie 11. Spadający element (5 pkt)
Fragment balkonu o masie 0,5 kg oderwał się i spadł z wysokości 5 m. W obliczeniach przyjmij, że
wartośd przyspieszenia ziemskiego wynosi 10 m/s2.
Zadanie11 .1 (3 pkt)
Narysuj wykres zależności wartości prędkości od czasu spadania. Wykonaj konieczne obliczenia,
pomijając opory ruchu. Na wykresie zaznacz odpowiednie wartości liczbowe.
Zadanie 11.2 (2 pkt)
W rzeczywistości podczas spadania działa siła oporu i oderwany element balkonu spadał przez 1,25 s
ruchem przyspieszonym, uderzając w podłoże z prędkością o wartości 8 m/s. Oblicz wartośd siły
oporu, przyjmując, że podczas spadania była ona stała.
Zadanie 12. Ważenie arbuza (3 pkt)
Dwie koleżanki chciały wyznaczyd masę arbuza. Nie miały wagi kuchennej, ale wykorzystały sprężynę,
linijkę i paczkę cukru o masie 1 kg. Zawieszenie paczki cukru na sprężynie spowodowało wydłużenie
sprężyny o 4 cm. Zawieszenie arbuza wydłużyło ją o 9 cm.
Zadanie 12.1 (2 pkt)
Wyznacz wartośd stałej sprężystości sprężyny.
7
Zadanie 12.2 (1 pkt)
Wyznacz masę arbuza.
Zadanie 13. Trzy siły (2 pkt)
Na rysunku obok przedstawiono układ trzech sił działających
na klocek, który pozostawał w spoczynku.
Wartości sił wynosiły odpowiednio F1 = 30 N, F2 = 40 N.
Oblicz wartośd siły F3
II. Korzystanie z informacji
III. Tworzenie informacji.
Zadanie 14. Tramwaj (4 pkt)
Podczas gwałtownego awaryjnego hamowania tramwaju uchwyt do trzymania się, zamocowany pod
sufitem wagonu, odchylił się od pionu o kąt 15o. Załóż, że tramwaj poruszał się po poziomej
powierzchni ruchem jednostajnie opóźnionym, prostoliniowym. W obliczeniach przyjmij, że wartośd
przyspieszenia ziemskiego wynosi 10 m/s2.
Zadanie 14.1 (2 pkt)
Narysuj, oznacz i nazwij siły działające na swobodnie wiszący uchwyt podczas hamowania.
Zadanie 14.2 (2 pkt)
Oblicz wartośd opóźnienia tramwaju podczas hamowania.
Zadanie 15. Winda (7 pkt)
Człowiek o masie 60 kg stoi w windzie,
która rusza z miejsca i porusza się
w górę. Wykres przedstawia zależnośd
wartości prędkości szybkobieżnej windy
od czasu.
Zadanie 15.1 (2 pkt)
Oblicz wartośd średniej prędkości windy podczas trwania całego ruchu.
Zadanie 15.2 (3 pkt)
Oblicz wartośd siły nacisku człowieka na podłogę windy w ciągu dwóch pierwszych sekund ruchu.
Przyjmij, że wartośd przyspieszenia ziemskiego wynosi 10 m/s2.
Zadanie 15.3 (2 pkt)
Narysuj, oznacz i nazwij siły działające na człowieka w windzie (w układzie nieinercjalnym, związanym
z windą) podczas ruszania windy. Uwzględnij na rysunku odpowiednie długości wektorów,
a człowieka potraktuj jak punkt materialny.
Drgania i fale
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
8
Zadanie 1
Ciało wykonuje prosty ruch harmoniczny. W momencie, w którym prędkośd ciała jest
maksymalna, jego
A. energia potencjalna jest maksymalna, a przyspieszenie równe zero.
B. energia potencjalna jest minimalna, a przyspieszenie równe zero.
C. energia potencjalna jest minimalna, a przyspieszenie jest maksymalne.
D. energia potencjalna i przyspieszenie przyjmują wartości maksymalne.
Zadanie 2 Ciężarek (4 pkt)
Metalowy ciężarek o masie 1 kg zawieszono na sprężynie. Po zawieszeniu ciężarka sprężyna
wydłużyła się o 0,1 m. Następnie ciężarek wprawiono w drgania w kierunku pionowym
o amplitudzie 0,05 m. W obliczeniach przyjmij wartośd przyspieszenia ziemskiego równą 10 m/s2,
a masę sprężyny i siły oporu pomio.
Zadanie 2.1 (2 pkt)
Wykaż, że wartośd współczynnika sprężystości sprężyny wynosi 100 N/m.
Zadanie 2.2 (2 pkt)
Oblicz okres drgao ciężarka zawieszonego na sprężynie, przyjmując, że współczynnik sprężystości
sprężyny jest równy 100 N/m.
Hydrostatyka
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
Zadanie3 . Dwa naczynia (3 pkt)
Do dwóch identycznych szklanych naczyo, w kształcie
prostopadłościanów, które połączono rurką z zamkniętym zaworem Z
(rysunek poniżej), nalano wody. Do jednego z nich wlano 1 litr wody, do
drugiego 2 litry wody. Następnie zawór Z otwarto i po pewnym czasie
w obu naczyniach ustalił się jednakowy poziom wody.
Zadanie 3.1 (2 pkt)
Oblicz stosunek ciśnieo hydrostatycznych p1/p2 wywieranych na dna naczyo 1 i 2 w sytuacjach przed
otwarciem i po otwarciu zaworu, gdy ustali się stan równowagi.
Zadanie 3.2 (1 pkt)
Zapisz nazwę i treśd prawa, do którego należy się odwoład, aby wyjaśnid, dlaczego poziomy cieczy
w obu naczyniach po otwarciu zaworu wyrównały się.
Termodynamika
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
9
Zadanie 1
Promienie słoneczne ogrzały szczelnie zamkniętą metalową butlę z gazem. Jeżeli pominiemy
rozszerzalnośd termiczną butli, to gaz w butli uległ przemianie
A. izobarycznej.
B. izochorycznej.
C. izotermicznej.
D. adiabatycznej.
Zadanie 2
Unoszenie się w górę iskier nad płonącym ogniskiem w bezwietrzny dzieo jest spowodowane
zjawiskiem
A. dyfuzji.
B. konwekcji.
C. przewodnictwa.
D. promieniowania.
Zadanie 3
Stałą masę gazu poddano przemianie gazowej. Pierwszą zasadę termodynamiki dla tej przemiany
można zapisad: ΔU = Q. Przemianę tę poprawnie przedstawiono na wykresie oznaczonym numerem
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
oraz wyjaśnianie zasady działania urządzeń technicznych
Zadanie 4
Wykres obok przedstawia proces przemiany gazu doskonałego
we współrzędnych p(V).
Wybierz poprawny wykres tego procesu we współrzędnych p(T)
Zadanie 5. Przemiana izotermiczna (5 pkt)
Gaz o temperaturze 27oC poddano
przemianie izotermicznej. Ciśnienie
początkowe gazu wynosiło 800 hPa.
Wykres przedstawia zależnośd gęstości
gazu od jego ciśnienia dla tej przemiany.
10
Podczas przemiany masa gazu nie
ulegała zmianie.
Zadanie 5.1 (3 pkt)
Oblicz masę molową tego gazu.
Zadanie 5.2 (2 pkt)
Podaj, czy w tej przemianie objętośd gazu rosła, czy malała. Odpowiedź uzasadnij.
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
oraz wyjaśnianie zasady działania urządzeń technicznych
II. Korzystanie z informacji
Zadanie 6. Przemiana gazowa (5 pkt)
W cylindrze zamkniętym ruchomym tłokiem znajduje się
48 g gazu. Temperatura początkowa gazu wynosiła
27oC, a ciśnienie 800 hPa. Objętośd gazu była równa
0,047 m3. Gaz poddano przemianie 1 – 2, gdzie cyframi
1 i 2 oznaczono odpowiednio stan początkowy oraz
koocowy gazu.
Zadanie 6.1 (2 pkt)
Ustal, jak zmieniła się (wzrosła czy zmalała) gęstośd gazu
w tej przemianie. Odpowiedź uzasadnij, zapisując
odpowiednie zależności.
Zadanie 6.2 (3 pkt)
Ustal, który z wymienionych w tabeli gazów poddano przedstawionej powyżej przemianie.
Odpowiedź uzasadnij, wykonując konieczne obliczenia.
Zadanie 7. Silnik parowy (3 pkt)
Poniżej przedstawiono schemat tłokowego silnika parowego oraz
cykl przemian termodynamicznych związanych z jego pracą.
Zadanie7 .1 (1 pkt)
Zaznacz na wykresie pracę użyteczną (wykonaną przez silnik)
w jednym cyklu.
Zadanie 7.2 (1 pkt)
Zapisz nazwę przemiany jakiej podlega gaz/para na odcinku A–B.
Zadanie 7.3 (1 pkt)
W silniku parowym temperatura dostarczanej pary wynosi 227°C, temperatura w skraplaczu jest
równa 27°C. Oblicz teoretyczną sprawnośd silnika Carnota pracującego przy tych samych
temperaturach, co opisany silnik parowy.
11
Elektryczność i magnetyzm
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
Zadanie 1
W cyklotronie do zakrzywiania torów naładowanych cząstek wykorzystuje się
A. stałe pole elektryczne.
B. stałe pole magnetyczne.
C. zmienne pole elektryczne.
D. zmienne pole magnetyczne.
Zadanie 2
Przewodnik wykonany z miedzi dołączono do źródła prądu. Przepływ prądu w tym przewodniku
polega na uporządkowanym ruchu
A. elektronów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury rośnie.
B. elektronów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury maleje.
C. jonów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury rośnie.
D. jonów, a jego opór wraz ze wzrostem temperatury maleje.
Zadanie 3
Wewnątrz zwojnicy o długości 5 cm wytworzono pole magnetyczne o indukcji 2 mT i umieszczono
wzdłuż jej osi prostoliniowy przewodnik, przez który płynie prąd o natężeniu 1 mA (rysunek). Wartośd
siły elektrodynamicznej działającej wewnątrz zwojnicy na przewodnik wynosi
A. 0 N.
B. 10–9 N.
C. 10–7 N.
D. 10 N.
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
II. Korzystanie z informacji
Zadanie 4. Pole elektrostatyczne (4 pkt)
Poniżej przedstawiono wykres zależności wartości natężenia pola elektrostatycznego, wytworzonego
przez punktowy ładunek dodatni, od odwrotności kwadratu odległości od tego ładunku E(1/r2).
12
Zadanie 4.1 (1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdanie, wpisując właściwe określenie spośród niżej podanych.
(jednorodnym, centralnym)
Opisane w zadaniu pole elektrostatyczne jest polem ...................................................................
Zadanie 4.2 (3 pkt)
Korzystając z informacji zawartych na powyższym wykresie, oblicz wartośd ładunku, który
jest źródłem pola elektrostatycznego. Do obliczeo przyjmij wartośd stałej k = 9·109 N·m2/C2.
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
oraz wyjaśnianie zasady działania urządzeń technicznych
Zadanie 5. Proton (4 pkt)

W próżni, w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B , porusza się po okręgu proton
o masie m i ładunku q . W pewnej chwili prędkośd protonu jest skierowana tak, jak pokazano
na rysunku. Wektor indukcji magnetycznej jest skierowany prostopadle do płaszczyzny
rysunku, ze zwrotem przed płaszczyznę (do patrzącego).
Jeśli prędkośd protonu jest znacznie mniejsza od prędkości światła, to jego energię
kinetyczną, w opisanej powyżej sytuacji, można obliczyd, korzystając ze wzoru:
gdzie r oznacza promieo okręgu, po którym porusza się proton.
Zadanie 5.1 (2 pkt)
Wyprowadź podany powyżej wzór określający energię kinetyczną protonu w polu magnetycznym.
Zadanie 5.2 (2 pkt)
Wykaż, dokonując rachunku jednostek, że w układzie SI energia kinetyczna protonu opisana wzorem
podanym w treści zadania jest wyrażona w dżulach.
Zadanie 6. Proton w polu magnetycznym (3 pkt)
Proton wpada w obszar pola magnetycznego i dalej
porusza się w tym polu po półokręgu,po czym
wybiega z obszaru pola (rys.).
Zadanie 6.1 (1 pkt)
Zaznacz na rysunku kierunek (wraz ze zwrotem)
wektora indukcji magnetycznej. Użyj
jednego z symboli: ↑ → ↓ ←
(prostopadle do płaszczyzny rysunku ze zwrotem przed
nią – do patrzącego),
(prostopadle do płaszczyzny rysunku ze zwrotem za nią).
Zadanie 6.2 (3 pkt)
Wyprowadź wzór pozwalający obliczyd drogę s przebytą przez proton w polu magnetycznym
13
w zależności od jego masy m, ładunku e, prędkości v i indukcji pola magnetycznego B.
Optyka
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
Zadanie 1
Przyrząd służący do uzyskiwania i obserwacji widma promieniowania elektromagnetycznego to
A. kineskop.
B. mikroskop.
C. oscyloskop.
D. spektroskop.
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
Zadanie 2
Gdy człowiek przenosi wzrok z czytanej książki na odległą gwiazdę, to
Zadanie 3
Przesyłanie sygnału świetlnego wewnątrz światłowodu jest możliwe dzięki zjawisku
A. załamania światła.
B. polaryzacji światła.
C. rozszczepienia światła.
D. całkowitego wewnętrznego odbicia.
Zadanie 4
Przed soczewką skupiającą o ogniskowej 20 cm umieszczono świecący przedmiot w odległości 10 cm
od soczewki. Otrzymano wówczas obraz
A. pozorny, prosty i powiększony.
B. pozorny, prosty i pomniejszony.
C. rzeczywisty, prosty i powiększony.
D. rzeczywisty, odwrócony i powiększony.
Zadanie 5
Jednobarwna wiązka światła przechodzi kolejno przez trzy różne ośrodki
(rysunek). Jeżeli kąty α, β, γ spełniają warunek: α > γ > β, to
bezwzględne współczynniki załamania ośrodków spełniają warunek
A. n1 < n2 < n3.
14
B. n1 > n2 > n3.
C. n1 < n3 < n2.
D. n1 = n2 = n3.
Zadanie 6
Wiązkę światła tworzą trzy promienie: czerwony, zielony i niebieski. Po przejściu przez
siatkę dyfrakcyjną najbardziej ugięty będzie promieo
A. niebieski, a najmniej zielony.
B. czerwony, a najmniej niebieski.
C. zielony, a najmniej czerwony.
D. niebieski, a najmniej czerwony.
Zadanie 7. Soczewka (4 pkt)
Zdolnośd skupiająca soczewki płasko-wypukłej wykonanej z materiału o współczynniku załamania
równym 2 i umieszczonej w powietrzu wynosi 2 dioptrie.
Zadanie7 .1 (3 pkt)
Oblicz promieo krzywizny wypukłej części soczewki.
Zadanie 7.2 (1 pkt)
Napisz, czy ta soczewka może korygowad wadę dalekowzroczności.
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
III. Tworzenie informacji.
Zadanie 8. Zwierciadło kosmetyczne (5 pkt)
Podczas zabiegów kosmetycznych stosuje się zwierciadła sferyczne wklęsłe, w celu uzyskania
powiększonych obrazów określonych fragmentów twarzy. W odległości 20 cm od takiego zwierciadła,
którego ogniskowa wynosi 100 cm, umieszczono świecący przedmiot. Powiększenie otrzymanego
obrazu w tym zwierciadle wynosi 1,25.
Zadanie 8.1 (1 pkt)
Oblicz zdolnośd skupiającą zwierciadła.
Zadanie 8.2 (1 pkt)
Oblicz promieo krzywizny tego zwierciadła.
Zadanie 8.3 (3 pkt)
Narysuj konstrukcję ilustrującą powstawanie obrazu w sytuacji opisanej w treści zadania.
Zapisz cechy otrzymanego obrazu.
Zadanie 9. Zjawisko załamania (3 pkt)
Na granicy dwóch ośrodków o różnych współczynnikach załamania może zachodzid zjawisko
całkowitego wewnętrznego odbicia. Naszkicuj, zachowując właściwe relacje kątów, dalszy bieg
promieni świetlnych w trzech przedstawionych poniżej sytuacjach. Wykorzystaj informację, że kąt
graniczny dla diamentu znajdującego się w powietrzu wynosi 24o.
15
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
oraz wyjaśnianie zasady działania urządzeń technicznych
Zadanie 10. Odtwarzacz (4 pkt)
W najnowszych nagrywarkach i odtwarzaczach stosuje się tzw. błękitny laser (Blue Ray). Dotychczas
w urządzeniach tych wykorzystywano lasery czerwone, które emitują fale o długości 605 nm. Fale
wytwarzane przez błękitny laser są krótsze, mają długośd 405 nm, co pozwala zapisywad więcej
danych na jednej płycie.
Zadanie 10.1 (1 pkt)
Oblicz, ile razy energia jednego kwantu promieniowania wysyłanego przez błękitny laser jest większa
od energii jednego kwantu wysyłanego przez laser czerwony.
Zadanie 10.2 (3 pkt)
Wiązkę światła z błękitnego lasera skierowano prostopadle na siatkę dyfrakcyjną, na której wykonano
500 szczelin na 1 mm długości siatki. Ustal najwyższy rząd widma, który można uzyskad za pomocą
takiej siatki dyfrakcyjnej.
Zadanie 11. Światło w szkle (3 pkt)
W powietrzu biegnie promieo światła jednobarwnego o długości fali λ = 0,60 μm i pada na płytkę
szklaną.
Zadanie 11.1 (1 pkt)
Podaj nazwę wielkości charakteryzującej falę świetlną, która nie zmienia wartości przy przejściu
z powietrza do szkła.
Zadanie 11.2 (2 pkt)
Przyjmując, że prędkośd światła w powietrzu wynosi 300 000 km/s, a w szkle 200 000 km/s, oblicz
długośd fali tego światła po wejściu do szkła.
Fizyka relatywistyczna
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
Zadanie 1. Elektron (1 pkt)
Oblicz koocową, relatywistyczną wartośd pędu elektronu przyspieszanego w akceleratorze do
prędkości 0,8 c. Załóż, że początkowa wartośd prędkości przyspieszanego elektronu jest znikomo
mała.
Zadanie 2. (2 pkt)
Oblicz wartośd prędkości, jaką uzyskał jon przyspieszany w akceleratorze, jeśli wartośd stosunku p/p0
wynosi 5/4 (p – wartośd pędu obliczana relatywistycznie, p0 – wartośd pędu obliczana klasycznie).
16
Dualizm korpuskularno – falowy
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
Zadanie 1
Proton i cząstka alfa poruszają się w próżni z prędkościami o tych samych wartościach. Długości fal de
Broglie’a odpowiadające protonowi (λp) i cząstce alfa (λα) spełniają zależnośd
A. λα ≅0,25 λp
B. λα ≅0,5 λp
C. λα ≅2 λp
D. λα ≅4 λp
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
II. Korzystanie z informacji
III. Tworzenie informacji
Zadanie 2. Fotoefekt (3 pkt)
Poniżej zamieszczono wykres zależności kwadratu maksymalnej wartości prędkości v 2max wybitych
z katody fotoelektronów od energii E fotonów padających na fotokatodę. W tabeli podano wartości
pracy wyjścia dla materiałów, z których wykonywane są fotokatody.
Zadanie 2.1 (1 pkt)
Ustal, analizując wykres, z jakiego materiału wykonano fotokatodę. Podkreśl w tabeli obok wykresu
nazwę tego materiału.
Zadanie 2.2 (2 pkt)
Wyprowadź wzór, za pomocą którego można obliczyd wartości liczbowe konieczne do wykonania
powyższego wykresu. Przyjmij, że znane są energie padających fotonów i praca wyjścia materiału
fotokatody.
17
Zadanie 3. Laser (3 pkt)
Laser helowo neonowy o mocy 0,02 W wysyła w ciągu jednej sekundy 6,35·1016 fotonów. Oblicz
długośd fali światła emitowanego przez ten laser.
Budowa atomu
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
Zadanie 1
Gdy w atomie wodoru elektron przejdzie z orbity pierwszej na drugą, to promieo orbity wzrasta
czterokrotnie. Wartośd siły przyciągania elektrostatycznego działającej pomiędzy jądrem i elektronem
zmaleje w tej sytuacji
A. 2 razy.
B. 4 razy.
C. 8 razy.
D. 16 razy.
II. Korzystanie z informacji
III. Tworzenie informacji
Zadanie 2. Atom wodoru (5 pkt)
W tabeli przedstawiono wartości całkowitej energii atomu wodoru (En) oraz promieni orbit (rn), po
których elektron może się poruszad w zależności od numeru orbity (n).
Zadanie 2.1 (1 pkt)
Uzupełnij tabelę, wykonując konieczne obliczenia.
Zadanie 2.2 (2 pkt)
Przedstaw na wykresie związek energii atomu wodoru z promieniem orbity. Uwzględnij fakt, że
energia atomu jest skwantowana.
Zadanie 2.3 (2 pkt)
Korzystając z postulatu Bohra, oblicz wartośd prędkości elektronu na pierwszej orbicie.
Fizyka jądrowa
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
18
Zadanie 1
Jądro izotopu uległo rozpadowi promieniotwórczemu. Powstało nowe jądro zawierające o jeden
proton więcej i o jeden neutron mniej niż jądro wyjściowe. Przedstawiony powyżej opis dotyczy
rozpadu
A. alfa.
B. gamma.
C. beta plus.
D. beta minus.
Zadanie 2
Poniżej przedstawiono informacje dotyczące masy (M) jądra berylu 94Be . Wskaż, która z informacji
jest prawdziwa.
(przez mp i mn oznaczono odpowiednio masę swobodnego protonu i masę swobodnego neutronu)
A. M > 4 mp + 5 mn
B. M < 4 mp + 5 mn
C. M = 4 mp + 9 mn
D. M = 4 mp + 5 mn
Zadanie 3
Izotopami nazywamy
A. wszystkie atomy, w których liczba elektronów jest mniejsza od liczby protonów.
B. wszystkie naturalne pierwiastki promieniotwórcze.
C. jądra o tych samych liczbach neutronów, ale różnych liczbach atomowych.
D. jądra o tych samych liczbach atomowych, ale o różnych liczbach neutronów.
Zadanie 4
Jednym z izotopów stosowanych do sterylizacji żywności jest izotop kobaltu
60
27
Co. Jest to izotop
nietrwały i ulega samorzutnie przemianie β –. Wskutek tego rozpadu powstaje jądro pierwiastka,
którego liczba protonów w jądrze wynosi
A. 26.
B. 28.
C. 32.
D. 33.
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
Zadanie 5. Rozpad promieniotwórczy (4 pkt)
Jądro uranu (92U) rozpada się na jądro toru (Th) i cząstkę alfa.
W tabeli obok podano masy atomowe uranu, toru i helu.
Zadanie 5.1 (2 pkt)
Zapisz, z uwzględnieniem liczb masowych i atomowych, równanie rozpadu jądra uranu.
Zadanie5 .2 (2 pkt)
Oblicz energię wyzwalaną podczas opisanego powyżej rozpadu jądra. Wynik podaj w MeV.
W obliczeniach przyjmij, że 1 u ↔ 931,5 MeV.
19
Zadanie 6. Izotop złota (3 pkt)
Jądro izotopu złota 198
79 Au ulega rozpadowi, w wyniku którego powstaje jądro rtęci (Hg) zawierające
taką samą liczbę nukleonów, co jądro ulegające rozpadowi. Nowo powstałe jądro ma o jeden proton
więcej od jądra izotopu 198
79 Au
Zadanie 6.1 (1 pkt)
Zapisz równanie opisanej reakcji rozpadu.
Zadanie 6.2 (2 pkt)
Oblicz masę izotopu złota 198
79 Au po 8,1 dniach, jeżeli początkowa masa tego izotopu zawarta
w preparacie promieniotwórczym wynosiła 10 μg, a przeprowadzone pomiary wykazały, że po 2,7
dnia połowa jąder tego izotopu ulega rozpadowi.
Zadanie 7. Czujnik dymu (3 pkt)
Wiele izotopów promieniotwórczych znajduje zastosowanie w technice. Jednym z nich jest izotop
ameryku 241Am, który znalazł zastosowanie w czujnikach dymu. Produkuje się go, bombardując
neutronami izotop plutonu 239Pu. Powstałe jądra ulegają samorzutnemu rozpadowi, w wyniku
którego powstają jądra ameryku 241Am. Te z kolei rozpadają się i powstają cząstki alfa oraz
praktycznie trwałe jądra neptuna 93Np (T1/2 ≈ 2·106 lat).
Zadanie 7.1 (2 pkt)
Korzystając z podanych informacji, uzupełnij poniższe równania reakcji.
Zadanie 7.2 (1 pkt)
Zapisz, jaka własnośd promieniowania alfa pozwala na bezpieczne użycie izotopu ameryku
w czujnikach dymu montowanych w pomieszczeniach, w których przebywają ludzie.
241
Am
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
oraz wyjaśnianie zasady działania urządzeń technicznych
II. Korzystanie z informacji
Zadanie 8. Rozpad promieniotwórczy (4 pkt)
Do badao tarczycy stosuje się jod z niewielką domieszką promieniotwórczego izotopu 131
53 I . Masa
–11
tego izotopu wprowadzonego do organizmu wynosi 8·10 g (jest to całkowicie nieszkodliwe),
a początkowa liczba rozpadów na sekundę jest równa 3,7·104. Po rozpadzie 131
53 I powstaje ksenon
131
54
Xe , który również nie wywiera szkodliwego wpływu na organizm.
Zadanie 8.1 (1 pkt)
Zapisz równanie przemiany jądra jodu w jądro ksenonu.
Zadanie 8.2 (1 pkt)
Poniższy wykres przedstawia zależnośd liczby rozpadów w próbce od czasu. Wyznacz na jego
podstawie okres połowicznego zaniku tego izotopu jodu.
20
Zadanie 8.3 (2 pkt)
Początkowa masa promieniotwórczego izotopu jodu wynosi 8·10–11 g. Korzystając z wykresu, wyznacz
masę jodu po 6 dniach.
Zakres rozszerzony
Rzuty
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
oraz wyjaśnianie zasady działania urządzeń technicznych
II. Korzystanie z informacji
III. Tworzenie informacji.
Zadanie 1. Piłka (12 pkt)
Podczas treningu zawodnik stojący w punkcie A kopnął piłkę pod kątem α do poziomu tak, że upadła
na ziemię w punkcie B w odległości 38,4 m od niego. Składowe wektora prędkości początkowej mają
wartości: v0x = 12 m/s i v0y = 16 m/s.
Zasięg rzutu w takich warunkach można obliczyd ze wzoru
21
Rozwiązując zadania, przyjmij wartośd przyspieszenia ziemskiego równą 10 m/s2, a opór powietrza
pomio.
Zadanie 1.1 (2 pkt)
Na rysunku powyżej naszkicuj tor ruchu piłki kopniętej przez zawodnika oraz zaznacz wektor siły
działającej na piłkę w najwyższym punkcie toru.
Zadanie 1.2 (1 pkt)
Oblicz czas lotu piłki z punktu A do punktu B.
Zadanie 1.3 (1 pkt)
Oblicz wartośd prędkości początkowej, jaką zawodnik nadał piłce.
Zadanie 1.4 (2 pkt)
Oblicz maksymalną wysokośd, jaką osiągnęła piłka.
Zadanie 1.5 (2 pkt)
Inny zawodnik kopnął piłkę tak, że podczas lotu współrzędne jej położenia zmieniały się w czasie
według wzorów: x(t) = 5t oraz y(t) = 6t – 5t2 (w układzie SI z pominięciem jednostek). Wyprowadź
równanie ruchu piłki, czyli zależnośd y(x).
Zadanie 1.6 (2 pkt)
Irlandzkiemu zawodnikowi Stevenowi Reidowi udało się nadad kopniętej piłce prędkośd o rekordowej
wartości 52,5 m/s. Oblicz, jaki byłby maksymalny zasięg dla piłki, która po kopnięciu zaczyna poruszad
się z wyżej podaną wartością prędkości przy zaniedbaniu oporów ruchu.
Zadanie 1.7 (2 pkt)
Piłkę do gry w piłkę nożną napompowano azotem do ciśnienia 2000 hPa. Objętośd azotu w piłce
wynosiła 5,6 dm3, a jego temperatura 27oC. Masa molowa azotu jest równa 28 g/mol. Oblicz masę
azotu znajdującego się w piłce. Przyjmij, że azot traktujemy jak gaz doskonały.
Bryła sztywna
Zadanie 1. Beczka (12 pkt)
Do hurtowni chemicznej przywieziono transport blaszanych beczek z gipsem. W celu wyładowania
beczek z samochodu położono pochylnię, tworząc w ten sposób równię pochyłą. Wysokośd, z jakiej
beczki staczały się swobodnie bez poślizgu wynosiła 100 cm. Beczki były ściśle wypełnione gipsem,
który nie mógł się przemieszczad, i miały kształt walca o średnicy 40 cm. Masa gipsu wynosiła 100 kg.
W obliczeniach przyjmij wartośd przyspieszenia ziemskiego równą 10 m/s2, a beczkę potraktuj jak
jednorodny walec. Masę blachy, z której wykonano beczkę pomio. Moment bezwładności walca,
obracającego się wokół osi prostopadłej do podstawy walca i przechodzącej przez jej środek, jest
równy I 
1 2
mr
2
Zadanie 1.1 (2 pkt)
Uzupełnij rysunek o pozostałe siły działające na beczkę podczas jej
swobodnego staczania. Zapisz ich nazwy.
Zadanie 1.2 (2 pkt)
Oblicz wartośd siły nacisku beczki na równię podczas staczania, jeżeli kąt nachylenia pochylni do
poziomu wynosi 30o.
Zadanie 1.3 (4 pkt)
Wykaż, że wartośd prędkości liniowej beczki po stoczeniu się z pochylni jest równa 3,65 m/s.
Zadanie 1.4 (2 pkt)
22
Oblicz, korzystając ze związku pomiędzy energią i pracą, zasięg toczenia się beczki po poziomej
trawiastej powierzchni. Przyjmij, że podczas toczenia się beczki po trawie działa na nią stała siła
oporu o wartości 50 N, a wartośd prędkości liniowej beczki po stoczeniu się z pochylni jest równa
3,65 m/s
Prąd przemienny
I. Wiadomości i rozumienie
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
oraz wyjaśnianie zasady działania urządzeń technicznych
Zadanie 1. Żarówka (12 pkt)
Opór elektryczny włókna pewnej żarówki w temperaturze 0oC wynosi 88,1 Ω. Żarówkę dołączono do
źródła prądu przemiennego o napięciu skutecznym 230 V. Podczas świecenia przez żarówkę płynął
prąd o natężeniu skutecznym 261 mA, a opór włókna żarówki wskutek wzrostu temperatury wzrósł
dziesięciokrotnie. Opór elektryczny włókna zmienia się wraz ze wzrostem temperatury zgodnie
z zależnością
Zadanie 1.1 (2 pkt)
Oblicz moc pobieraną przez świecącą żarówkę.
Zadanie 1.2 (2 pkt)
Oblicz natężenie skuteczne prądu w żarówce podczas włączania zasilania, gdy temperatura włókna
wynosi 0oC.
Zadanie 1.3 (2 pkt)
Oblicz przyrost temperatury włókna żarówki po włączeniu żarówki i rozgrzaniu się włókna.
Zadanie 1.4 (2 pkt)
Do włókna świecącej żarówki zbliżono biegun N silnego magnesu. Zapisz, jak zachowa się włókno
żarówki po zbliżeniu magnesu, gdy żarówka jest zasilana napięciem przemiennym, a jak, gdy jest
zasilana napięciem stałym.
Zadanie 1.5 (2 pkt)
Oblicz długośd drutu wolframowego, z którego wykonano włókno żarówki, jeśli wiadomo, że pole
powierzchni przekroju poprzecznego drutu wynosi 8·10–11 m2, a opór właściwy wolframu
w temperaturze 0oC jest równy 5·10 –8 Ω·m.
Zadanie 1.6 (2 pkt)
Wyjaśnij, dlaczego temperaturowy współczynnik wzrostu oporu α dla metali ma wartośd dodatnią,
a dla półprzewodników ma wartośd ujemną.
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
oraz wyjaśnianie zasady działania urządzeń technicznych
23
II. Korzystanie z informacji
Zadanie 2. Transformator (7 pkt)
Transformator zasilono prądem przemiennym o napięciu
skutecznym U1 = 230 V, otrzymując na uzwojeniu wtórnym
napięcie skuteczne U2 = 115 V. Do uzwojenia wtórnego
dołączono układ składający się z dwóch idealnych diod* D1
i D2 oraz trzech oporników R1, R2 i R3.
* Idealna dioda posiada zerowy opór w kierunku
przewodzenia i nieskooczenie duży opór
w kierunku zaporowym.
Zadanie 2.1 (1 pkt)
Oblicz maksymalne napięcie na uzwojeniu pierwotnym.
Zadanie 2.2 (1 pkt)
Zapisz nazwę zjawiska, dzięki któremu energia elektryczna jest przekazywana z uzwojenia
pierwotnego do wtórnego.
Zadanie 2.3 (2 pkt)
Zapisz, na którym uzwojeniu transformatora (pierwotnym czy wtórnym) nawinięto więcej zwojów
i oblicz, ile razy więcej.
Zadanie 2.4 (2 pkt)
Przeanalizuj schemat elektryczny zamieszczony na poprzedniej stronie i uzupełnij zdania, wybierając
i wpisując właściwe dokooczenia. (szeregowo, równolegle) Jeżeli diody w danej chwili spolaryzowane
są w kierunku zaporowym, to oporniki połączone są .................. Jeżeli diody w danej chwili
spolaryzowane są w kierunku przewodzenia, to oporniki połączone są ..................
Zadanie 2.5 (1 pkt)
Wykorzystując transformator, zbudowano obwód elektryczny składający
się z kondensatora
o pojemności oraz idealnej diody (rysunek poniżej). Wyjaśnij, dlaczego po
naładowaniu kondensator nie będzie się rozładowywał.
Zadanie 3. Prądnica (9 pkt)
Uczniowie nawinęli izolowany drut miedziany na pudełko od
zapałek P, które osadzili na obracającej się osi z dwoma
przewodzącymi pierścieniami P1 i P2. Do tych pierścieni podłączyli
kooce nawiniętego drutu. Do pierścieni były dociśnięte blaszki S1 i
S2, od których odprowadzono przewody. Pudełko znajdowało się
między dwoma magnesami M1 i M2 o kształcie pierścieni. Wirnik z
pudełka od zapałek można było obracad za pomocą korby K.
Uczniowie obracali wirnik jednostajnie.
Zadanie 3.1 (1 pkt)
Lewy magnes M1 ma na swojej lewej powierzchni biegun S, a na prawej (niewidocznej)
biegun N. Który biegun powinien byd na lewej powierzchni magnesu M2, aby prądnica
działała najlepiej?
Zadanie 3.2 (1 pkt)
Na którym wykresie – a, b czy c – prawidłowo przedstawiono przebieg czasowy napięcia na wyjściu
prądnicy (tzn. między blaszkami S1 i S2)? Zaznacz właściwy podpis.
24
Zadanie 3.4 (1 pkt)
Czy w takim położeniu pudełka, jakie zostało przedstawione na rysunku w informacji do zadania,
napięcie ma wartośd maksymalną, czy równą zero, czy równą wartości skutecznej? Zapisz i uzasadnij
odpowiedź.
Zadanie 3.5 (3 pkt)
Pudełko P ma długośd 5 cm i szerokośd 2,5 cm, a liczba nawiniętych zwojów jest równa 100. Pole
magnetyczne w obszarze zajmowanym przez wirnik można uznad za jednorodne, a jego indukcja ma
wartośd 0,3 T. Wirnik prądnicy wykonuje 5 obrotów na sekundę. Oblicz maksymalną i skuteczną
wartośd napięcia na zaciskach prądnicy.
Zadanie 3.6 (2 pkt)
Do działającej prądnicy uczniowie dołączyli opornik, a następnie zastąpili go zwojnicą, której opór
(zmierzony w obwodzie prądu stałego) był równy oporowi opornika. W obu sytuacjach uczniowie
zmierzyli wartośd skuteczną natężenia prądu płynącego przez dołączony element. Wyjaśnij, dlaczego
te wartości nie były takie same. W którym przypadku natężenie prądu było większe?
Zadanie 3.7 (1 pkt)
Czy po wsunięciu żelaznego rdzenia do zwojnicy (zob. poprzedni punkt) wartośd skuteczna natężenia
prądu wzrosła, zmalała, czy pozostała bez zmiany? Zapisz i uzasadnij odpowiedź.
Półprzewodniki
Zadanie 1. Fotorezystor (12 pkt)
Fotorezystor jest półprzewodnikowym elementem światłoczułym. Jego opór elektryczny zmienia się
pod wpływem padającego światła. Fotorezystory wykonuje się najczęściej w postaci cienkiej warstwy
półprzewodnika (np. z siarczku kadmu CdS) naniesionej na izolujące podłoże.
Zadanie 1.1 (2 pkt)
Rysunki poniżej przedstawiają układ pasm energetycznych dla półprzewodnika, przewodnika
i izolatora, zgodnie z teorią pasmową przewodnictwa ciał stałych.
a) Zapisz właściwe nazwy materiałów (izolator, półprzewodnik, przewodnik)
Oznaczenia: pp - pasmo przewodnictwa, pw - pasmo walencyjne, pe - przerwa energetyczna
b)Które z wymienionych pierwiastków są półprzewodnikami?
Miedź, żelazo, german, rtęd, krzem
Zadanie 1.2 (1 pkt)
Przez domieszkowanie wykonuje się półprzewodniki, w których nośnikami większościowymi są
elektrony lub dziury. Zapisz, jak nazywają się nośniki większościowe w półprzewodniku typu n.
Informacja do zadania 1.3 i 1.4
Poniższy wykres przedstawia zależnośd natężenia prądu płynącego przez fotorezystor od napięcia
przyłożonego do jego zacisków przy pięciu różnych wartościach natężenia oświetlenia. Natężenie
oświetlenia E (ilośd światła padającą na jednostkę powierzchni) podano w luksach, lx.
25
Zadanie 1.3 (3 pkt)
Przeanalizuj wykres i ustal, jak opór elektryczny fotorezystora zależy od natężenia oświetlenia
(rośnie, maleje, nie ulega zmianie). Wyjaśnij tę zależnośd, odwołując się do mikroskopowych
własności półprzewodników.
Wykorzystując fotorezystor, zbudowano obwód elektryczny (rys).
Zadanie 1.4 (3 pkt)
Wyznacz natężenie oświetlenia fotorezystora w przedstawionej
sytuacji. Dokonaj niezbędnych obliczeo. Przyjmij, że mierniki są
idealne, a opór wewnętrzny baterii jest równy zeru.
Zadanie 1.5 (3 pkt)
Opornik o oporze 2 kΩ i fotorezystor, którego opór zmienia się
w granicach od 500 Ω do 2 kΩ w zależności od natężenia oświetlenia, możemy połączyd ze sobą
szeregowo lub równolegle. Oblicz i wpisz do tabeli odpowiednie wartości oporów zastępczych dla
układu opornik – fotorezystor, w zależności od sposobu ich połączenia i natężenia oświetlenia
fotorezystora.
I. Wiadomości i rozumienie
1. posługiwanie się pojęciami i wielkościami fizycznymi do opisywania
zjawisk
2. na podstawie znanych zależności i praw wyjaśnianie przebiegu zjawisk
oraz wyjaśnianie zasady działania urządzeń technicznych
II. Korzystanie z informacji
III. Tworzenie informacji.
Zadanie 2. Dioda (10 pkt)
Diody są elementami półprzewodnikowymi przewodzącymi prąd elektryczny w zasadzie
w jedną stronę. W celu wyznaczenia zależności natężenia prądu,
płynącego przez diodę krzemową, od napięcia elektrycznego
przyłożonego do jej kooców zbudowano układ, którego niepełny
schemat przedstawia rysunek. Jako źródła napięcia użyto zasilacza
prądu stałego o regulowanym napięciu. Pomiary przeprowadzono
26
dwukrotnie – w temperaturze 25 °C i po ogrzaniu diody do 100 °C,
a wyniki zapisano w tabeli.
Zadanie 2.1 (1 pkt)
Uzupełnij schemat, dorysowując symbole amperomierza i woltomierza oraz niezbędne połączenia.
Zadanie 2.2 (3 pkt)
Przedstaw na jednym wykresie zależnośd I(U) dla obu temperatur. Oznacz obie krzywe.
Zadanie 2.3 (1 pkt)
Według prawa Ohma dwie wielkości fizyczne są do siebie proporcjonalne. Zapisz ich nazwy.
Zadanie 2.4 (1 pkt)
Czy wyniki w tabeli są – dla ustalonej temperatury diody – zgodne z prawem Ohma? Podaj
i uzasadnij odpowiedź.
Zadanie 2.5 (1 pkt)
Oszacuj przybliżoną wartośd natężenia prądu płynącego w kierunku przewodzenia przez
diodę o temperaturze 100 ºC, gdy napięcie na niej wynosi 0,74 V.
Zadanie 2.6 (3 pkt)
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.
27