14p2–powtórka fikcyjny egzamin maturalnyz fizyki i astronomii

14P2–POWTÓRKA
FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - II
POZIOM PODSTAWOWY
•
•
Ruch jednostajny po okręgu
Pole grawitacyjne
Rozwiązania zadań należy zapisać w wyznaczonych miejscach pod treścią zadania
Pytanie 1 (1 pkt)
Na płytce CD wirującej ruchem jednostajnym obrotowym znajdują się dwa punkty A i B.
Punkt B jest odległy od osi obrotu dwa razy dalej (rB = 2rA). Między przyspieszeniami
liniowymi tych punktów zachodzi relacja
A. aB = 2aA
B. aA = 2aB
C. aB = aA
D. aB = 4aA
Pytanie 2 (1 pkt)
Motocyklista jadący cały czas ze stałą prędkością, pokonuje dwa zakręty, zakręt A i zakręt B.
Promień drugiego łuku jest dwa razy większy niż promień pierwszego (rB = 2rA). Między
przyspieszeniami dośrodkowymi jakie na niego działają zachodzi relacja
A. aB = 2aA
B. aA = 2aB
C. aB = aA
D. aB = 4aA
Pytanie 3 (1 pkt)
Obok przedstawiona jest przekładnia zębata.
Promień żółtej zębatki przedstawiony z lewej
strony wynosi rL = 5 cm, a zielonej, przedstawionej
z prawej strony rP = 15 cm. Zielona zębatka
wykonuje 600 obrotów na minutę. W takim razie
żółta zębatka wykonuje ich w minucie:
A. 200
B. 1800
C. 600
D. nie da się określić
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 1
Pytanie 4 (1 pkt)
Aby koła samochodu na wypukłym moście o promieniu krzywizny 100 m nie straciły kontaktu
z podłożem, prędkość samochodu nie powinna być większa niż
A. 10 m/s
B. 22 m/s
C. 100 km/h
D. 113,8 km/h
Pytanie 5 (1 pkt)
Kulka wiruje bez napędu na nici z pętelką (rys. 1). Po rozwiązaniu się pętelki (rys. 2), wiruje
nadal po okręgu o dwa razy większym promieniu. Częstotliwość jej wirowania
rys. 1
A.
B.
C.
D.
rys. 2
wzrosła dwukrotnie
wzrosła czterokrotnie
zmalała dwukrotnie
zmalała czterokrotnie
Pytanie 6 (1 pkt)
Gdyby Księżyc posiadał 4 razy większą masę i znajdował się 2 razy dalej od Ziemi, to siła
wzajemnego oddziaływania tych ciał
A. zmalałaby 4 razy
B. nie zmieniłaby się
C. zmalałaby 2 razy
D. wzrosłaby 2 razy
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 2
Pytanie 7 (1 pkt)
Jeśli przyjąć, że przybliżona wartość przyspieszenia ziemskiego wynosi 10 m/s2, to na
wysokości równej promieniowi Ziemi wynosi ono
A. tyle samo
B. 5 m/s2
C. 2,5 m/s2
D. 20 m/s2
Pytanie 8 (1 pkt)
Z Ziemi, prostopadle do jej powierzchni wystrzelono ciało z prędkością 10 km/s. Ciało to
A. będzie okrążało Ziemię po orbicie kołowej
B. będzie okrążało Ziemię po orbicie eliptycznej
C. zostanie stacjonarnym satelitą Ziemi
D. spadnie na Ziemię
Pytanie 9 (1 pkt)
Energia całkowita (suma potencjalnej i kinetycznej) satelity na orbicie okołoziemskiej
A.
B.
C.
D.
jest mniejsza od zera
jest większa od zera
jest zerem
do pewnej odległości jest mniejsza od zera, a powyżej jej, większa od zera
Pytanie 10 (1 pkt)
Nieprawdą jest, że:
A.
B.
C.
D.
W aphelium prędkość planety jest najmniejsza
Potencjał jest wielkością wektorową
Natężenie pola grawitacyjnego w pobliżu Ziemi jest stałe
Pierwsza prędkość kosmiczna jest nadawana stycznie do Ziemi
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 3
Zadanie 11 – Rzut pionowy (4 pkt.)
Z powierzchni planety o promieniu R wystrzelono pionowo w górę satelitę z prędkością równą
pierwszej prędkości kosmicznej.
Zadanie 11.1 (2 pkt.)
Na jaką wysokość wzniesie się satelita?
Zadanie 11.2 (2 pkt.)
Gdyby tę prędkość podwoić, nie zmieniając kierunku, jak by się wtedy satelita zachował? Uzasadnij.
Zadanie 12. Traktor (5 pkt.)
Średnica kół przednich traktora wynosi d₁=1 m, zaś kół tylnych d₂=2 m. Traktor porusza się z
prędkością v = 30 km/h.
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 4
Zadanie 12.1 (2 pkt.)
Ile obrotów wykona koło przednie, a ile tylne w czasie t=10 s
Zadanie12.2 (3 pkt.)
Środek ciężkości dowolnego koła tego traktora porusza się z prędkością 30 km/h. Z jaką prędkością
chwilową poruszają się punkty A (skrajny górny), B (skrajny dolny) i C (na poziomie środka ciężkości)?
A
C
v = 30 km/h
B
prędkość
punktu A
prędkość
punktu B
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 5
prędkość
punktu C
Zadanie 13. Pole centralne i jednorodne (5 pkt.)
Jak wiadomo, w pobliżu Ziemi pole grawitacyjne, które jest polem centralnym można przyjąć za
jednorodne.
Zadanie 13.1 (2 pkt.)
Jakie pole nazywamy jednorodnym.
Zadanie 13.2 (3 pkt.)
Na powierzchni Ziemi leży kamień o masie 1 kg. Oblicz energię potencjalną względem Ziemi stosując
a. przybliżony wzór na energię potencjalną (tzw. energię potencjalną ciężkości)
b. wzór na energię potencjalną grawitacji
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 6
Zadanie 14 – Zegar (4 pkt.)
Wskazówki zegara mają długości odpowiednio, minutowa lm = 10 cm i godzinowa, lg = 5 cm.
Zadanie 14.1 (2 pkt.)
W jakim stosunku mają się do siebie prędkości kątowe i liniowe końców tych wskazówek?
Zadanie 14.2 (2 pkt.)
Aby obliczyć po jakim czasie wskazówka minutowa dogoni godzinową należy skorzystać z wzoru:
൫߱௠௜௡ − ߱௚௢ௗ௭ ൯‫ = ݐ‬2ߨ݊
Załóżmy, że jest godzina 12oo. Posługując się tym wzorem podaj która będzie godzina (z dokładnością
do sekundy), gdy wskazówka minutowa pierwszy raz dogoni godzinową.
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 7
Zadanie 15 – Układ planetarny (12 pkt.)
Układ planetarny pewnej gwiazdy o masie M = 5·1030 kg zawiera dwie planety. Pierwsza z nich krąży
w odległości średniej R1 = 200 mln km.
Zadanie 15.1 (4 pkt.)
Wykaż, że jeden rok na tej planecie jest bardzo bliski jednemu rokowi na Ziemi?
Zadanie 15.2 (2 pkt.)
Oblicz średnią prędkość orbitalną tej planety.
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 8
Zadanie 15.3 (2 pkt.)
Wspomniana planeta jest kulą o średniej gęstości ρ = 3000 kg/m3 i promieniu r1 = 5000 km? Jakie
przyspieszenie grawitacyjne panuje na jej powierzchni?
Zadanie 15.4 (2 pkt.)
Wykaż, że wzór na pierwszą prędkość kosmiczną na orbicie o promieniu równym promieniowi
planety, ‫ = ݒ‬ඥ݃‫ ݎ‬, gdzie g – to przyspieszenie grawitacyjne
Zadanie 15.5 (2 pkt.)
W tym samym układzie planetarnym znajduje się druga planeta, której odległość jest czterokrotnie
większa. Skoro rok na planecie pierwszej jest w przybliżeniu równy rokowi ziemskiemu, to jak długo
trwa rok na drugiej planecie?
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 9
Zadanie 16 – Pralka (4 pkt.)
W czasie odwirowania bielizny, bęben pralki o średnicy 60 cm wykonuje 1800 obrotów na minutę.
Zadanie 16.1 (2 pkt.)
Jaką prędkość kątową ma bęben pralki?
Zadanie 16.2 (2 pkt.)
Jak wielka jest siła odśrodkowa bezwładności, działająca na koszulkę o masie 300 g? Przyjmij, że
wymiary koszulki są pomijalne.
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 10
Zadanie 17 – Układ Planeta - Księżyc (6 pkt.)
Pewna planeta o masie M = 5·1025 kg posiada swój Księżyc, który ma masę mniejszą od niej 400 razy.
Odległość między nimi R = 500 000 km.
Zadanie 17.1 (2 pkt.)
Jaka siła działałaby na ciało o masie 1 tony znajdujące się na linii prostej łączącej środki mas planety i
jej księżyca, dokładnie równoodległe od planety i księżyca?
Zadanie 17.1 (2 pkt.)
Wyznacz punkt między planetą i jej księżycem, w którym natężenie pola grawitacyjnego jest równe
zero?
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 11
Zadanie 17.3 (2 pkt.)
Jaki jest okres obiegu księżyca wokół tej planety?
PUNKTACJA
zadanie
punktów
na
10
otwarte
11 – Rzut pionowy
4
12 - Traktor
5
13 – Pole centralne i jednorodne
5
14 - Zegar
4
15 – Układ planetarny
12
16 - Pralka
4
17 – Układ planeta - księżyc
6
40
RAZEM OTWARTE
50
RAZEM
W procentach
100%
Włodzimierz Wolczyński – 14P2–FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM PODSTAWOWY Strona 12