background image

1

Prąd elektryczny 

– poziom rozszerzony

Zadanie 1. (9 pkt) 

Źródło: CKE 2005 (PR), zad. 29.

 

      

 

 

 

      

                 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      

        

    



 

  

      



                       

 

 

   

           

                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

           

 

  

  

  

  

  

  

 

 

Zadanie 1.1 (3 pkt)

Zadanie 1.2 (2 pkt)

background image

2

 

      

 

 

 

 

   

                   

        

   

 

 

 

 

 

 

 

 

   

                       

                        

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zadanie 1.3 (2 pkt)

Zadanie 1.4 (2 pkt)

background image

3

Zadanie 2. (10 pkt) 

Źródło: CKE 01.2006 (PR), zad. 26.

 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

5 

 

Arkusz II

 

25.5 (2 pkt) 

GĊstoĞü  wody  morskiej  roĞnie  wraz  ze  zwiĊkszaniem  gáĊbokoĞci.  Na  powierzchni  wynosi 

1025 kg/m

3

,  a  na  gáĊbokoĞci  okoáo  1000 m  osiąga  wartoĞü  1028 kg/m

3

.  Przy  dalszym 

wzroĞcie gáĊbokoĞci gĊstoĞü wody juĪ nie ulega zmianie. WyjaĞnij, jaki wpáyw na prĊdkoĞü 

tonącego sáoika ma fakt, Īe gĊstoĞü wody morskiej roĞnie wraz z gáĊbokoĞcią. Przyjmij, Īe na 

tonący  sáoik  dziaáa  siáa  oporu  wody  wprost  proporcjonalna  do  wartoĞci  prĊdkoĞci  toniĊcia 

sáoika. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

 

25.6 (1 pkt) 

Zapisz,  jaka  musi  byü  Ğrednia  gĊstoĞü  sáoika  wraz  z  zamkniĊtą  zawartoĞcią,  aby  mógá  on 

dotrzeü do dna morza, jeĞli gáĊbokoĞü w tym miejscu przekracza 1000 m. 

 

Odp.  ---------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

 

Zadanie 26. Silnik elektryczny (10 pkt) 

Silnik elektryczny na prąd staáy zasilany jest z baterii o SEM 

İ 

= 12 V. Podczas pracy silnika 

przez jego uzwojenia páynie prąd o natĊĪeniu I = 2 A, natomiast gdy wirnik tego silnika jest 

caákowicie zahamowany, przez jego uzwojenie páynie wiĊkszy prąd o natĊĪeniu I

0

 = 3 A. 

Opór wewnĊtrzny baterii pomijamy. 

 

26. 1 (2 pkt) 

W tym obwodzie wystĊpują siáy elektromotoryczne baterii i indukcji. OkreĞl i uzasadnij, czy 

te SEM skierowane są zgodnie, czy przeciwnie (nie uwzglĊdniamy SEM samoindukcji). 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

6 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

 

Arkusz II

 

26.2 (1 pkt) 

Zapisz prawo Ohma dla tego obwodu. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

 

26.3 (1 pkt) 

Podaj, jakie są wartoĞci obu SEM, gdy wirnik jest nieruchomy. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

 

26.4 (1 pkt) 

Oblicz wartoĞü oporu omowego uzwojenia silnika. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

 

26.5 (1 pkt) 

Podczas  pracy  silnika  czĊĞü  energii  jest  tracona  z  powodu  wydzielania  siĊ  ciepáa 

w uzwojeniu,  ze  wzglĊdu  na  niezerowy  opór  omowy.  Oblicz  moc  traconą  w  ten  sposób 

podczas pracy silnika. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

 

Zadanie 2.1 (2 pkt)

Zadanie 2.2 (1 pkt)

Zadanie 2.3 (1 pkt)

Zadanie 2.4 (1 pkt)

background image

4

6 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

 

Arkusz II

 

26.2 (1 pkt) 

Zapisz prawo Ohma dla tego obwodu. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

 

26.3 (1 pkt) 

Podaj, jakie są wartoĞci obu SEM, gdy wirnik jest nieruchomy. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

 

26.4 (1 pkt) 

Oblicz wartoĞü oporu omowego uzwojenia silnika. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

 

26.5 (1 pkt) 

Podczas  pracy  silnika  czĊĞü  energii  jest  tracona  z  powodu  wydzielania  siĊ  ciepáa 

w uzwojeniu,  ze  wzglĊdu  na  niezerowy  opór  omowy.  Oblicz  moc  traconą  w  ten  sposób 

podczas pracy silnika. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

 

 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

7 

 

Arkusz II

 

26.6 (2 pkt) 

Oblicz moc uĪyteczną silnika (jest to moc prądu w obwodzie pomniejszona o moc traconą 

z powodu strat cieplnych), gdy przez jego uzwojenie páynie prąd o natĊĪeniu I = 2A. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

 

26.7 (2 pkt) 

Oblicz sprawnoĞü silnika w warunkach opisanych w zadaniu 26.6. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

 

 

Zadanie 27. Rakieta (9 pkt) 

 

27.1 (3 pkt) 

WyprowadĨ wzór na pierwszą prĊdkoĞü kosmiczną i za jego pomocą oblicz jej wartoĞü dla 

Ziemi. 

 

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

                                                                   

Zadanie 2.5 (1 pkt)

Zadanie 2.6 (2 pkt)

Zadanie 2.7 (2 pkt)

background image

5

Zadanie 3. (10 pkt) 

Źródło: CKE 05.2006 (PR), zad. 23.

4 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

 

Arkusz II

 

Zadanie 23. Ogrzewacz wody (10 pkt) 

Turystyczny ogrzewacz wody zasilany jest z akumulatora samochodowego. Element grzejny 

wykonano  na  bocznej  powierzchni  szklanego  naczynia  mającego  ksztaát  walca.  Element 

grzejny tworzy kilka zwojów przewodzącego materiaáu w postaci paska o szerokoĞci 4 mm 

i gruboĞci 0,1 mm. Caákowita dáugoĞü elementu grzejnego wynosi 0,628 m. Opór elektryczny 

elementu grzejnego jest równy 0,60 ȍ. Siáa elektromotoryczna akumulatora wynosi 12,6 V, 

a jego opór wewnĊtrzny jest równy 0,03 ȍ. 

23.1 (3 pkt) 

Oblicz  moc  elementu  grzejnego  wykorzystywanego  w  ogrzewaczu  w  sytuacji  opisanej 

w treĞci zadania.  

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

23.2 (2 pkt) 

WykaĪ, Īe opór wáaĞciwy elementu grzejnego ma wartoĞü okoáo 3,8·10

-7 

ȍ·m.  

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Zadanie 3.1 (3 pkt)

Zadanie 3.2 (2 pkt)

background image

6

 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

5 

 

Arkusz II

 

23.3 (3 pkt) 

Oszacuj,  ile  razy  wydáuĪy  siĊ  czas  potrzebny  do  zagotowania  wody,  jeĪeli  napiĊcie  na 

zaciskach  elementu grzejnego zmaleje o 20%. ZaáóĪ, Īe opór elektryczny elementu grzejnego 

jest staáy, a straty ciepáa w obu sytuacjach są pomijalne. 

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

23.4 (2 pkt) 

Ogrzewacz  moĪe  byü  zasilany  ze  Ĩródáa  prądu  przemiennego  poprzez  ukáad  prostowniczy. 

Do zacisków A i B ukáadu doprowadzono z transformatora napiĊcie przemienne. Narysuj na 

schemacie, w miejscach zaznaczonych prostokątami, brakujące elementy póáprzewodnikowe 

tak, aby przez grzaákĊ páynąá prąd wyprostowany dwupoáówkowo*). Oznacz na schemacie za 

pomocą strzaáki kierunek przepáywu prądu przez grzaákĊ.    

*) wyprostowany dwupoáówkowo – prąd páynie przez grzaákĊ w obu póáokresach 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nr zadania 

23.1  23.2  23.3  23.4 

Maks. liczba pkt 

Wypeánia 

egzaminator!  Uzyskana liczba pkt 

 

 

 

 

Zadanie 3.3 (3 pkt)

Zadanie 3.4 (2 pkt)

background image

7

Zadanie 4. (12 pkt) 

Źródło: CKE 2007 (PR), zad. 2.

4 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

 

 

Poziom rozszerzony

 

1.6 (2 pkt)  

Wózek  po  uderzeniu  kulki  odjeĪdĪa,  natomiast  kulka  zaczyna  poruszaü  siĊ  ruchem 

drgającym, w którym niü podczas maksymalnego wychylenia tworzy z pionem kąt 27

o

. Podaj, 

czy w opisanej sytuacji moĪna dokáadnie obliczyü okres wahaĔ takiego wahadáa korzystając 

z zaleĪnoĞci 

g

l

2

T

S

 

. OdpowiedĨ uzasadnij

.

 

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

 

 

Zadanie 2. Prąd zmienny (12 pkt) 

Do  Ĩródáa  prądu  przemiennego  poprzez  ukáad  prostowniczy  doáączono  ĪarówkĊ,  w  której 

zastosowano wáókno wolframowe. Opór Īarówki podczas jej Ğwiecenia wynosiá 100 :.  

Na wykresie poniĪej przedstawiono zaleĪnoĞü natĊĪenia prądu elektrycznego páynącego przez 

ĪarówkĊ od czasu.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 (2 pkt)

 

 

Podaj,  jaką wartoĞü  oporu  (wiĊkszą,  czy  mniejszą  niĪ  100 :)  miaáo  wáókno  Īarówki  przed 

doáączeniem jej do Ĩródáa prądu. OdpowiedĨ uzasadnij.  

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

 

2.2 (2 pkt)  

OkreĞl,  analizując  wykres,  czĊstotliwoĞü  zmian  napiĊcia  Ĩródáa  prądu  przemiennego 

zasilającego ukáad prostowniczy.  

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

 

 

t, s 

0,02 

0,03 

0,01 

0,5 

I, A 

0,005

0,015

0,025 

0,4 
0,3 
0,2 

0,1 

 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

5 

 

Poziom rozszerzony

 

2.3 (2 pkt)  

Oblicz wartoĞü áadunku elektrycznego, jaki przepáynąá przez ĪarówkĊ w czasie 0,02 s.  

             

       

         

             

       

         

             

       

         

             

       

         

             

       

         

             

       

         

             

       

         

             

       

         

 

2.4 (4 pkt)  

Naszkicuj wykres ilustrujący zaleĪnoĞü napiĊcia na Īarówce od czasu. Na wykresie zaznacz 

odpowiednie  wartoĞci.  Wykres  sporządĨ  dla  przedziaáu  czasu  [0 s  –  0,03 s].  Dokonaj 

niezbĊdnych obliczeĔ. IndukcyjnoĞü obwodu pomiĔ.

  

obliczenia                 

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

wykres 

               

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

 

 

Nr zadania 

1.6 

2.1 

2.2 

2.3 

2.4 

Maks. liczba pkt 

Wypeánia 

egzaminator!  Uzyskana liczba pkt 

 

 

 

 

 

Zadanie 4.1 (2 pkt)

Zadanie 4.2 (2 pkt)

Zadanie 4.3 (2 pkt)

background image

8

 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

5 

 

Poziom rozszerzony

 

2.3 (2 pkt)  

Oblicz wartoĞü áadunku elektrycznego, jaki przepáynąá przez ĪarówkĊ w czasie 0,02 s.  

             

       

         

             

       

         

             

       

         

             

       

         

             

       

         

             

       

         

             

       

         

             

       

         

 

2.4 (4 pkt)  

Naszkicuj wykres ilustrujący zaleĪnoĞü napiĊcia na Īarówce od czasu. Na wykresie zaznacz 

odpowiednie  wartoĞci.  Wykres  sporządĨ  dla  przedziaáu  czasu  [0 s  –  0,03 s].  Dokonaj 

niezbĊdnych obliczeĔ. IndukcyjnoĞü obwodu pomiĔ.

  

obliczenia                 

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

wykres 

               

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

                       

           

 

 

Nr zadania 

1.6 

2.1 

2.2 

2.3 

2.4 

Maks. liczba pkt 

Wypeánia 

egzaminator!  Uzyskana liczba pkt 

 

 

 

 

 

6 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

 

 

Poziom rozszerzony

 

2.5 (2 pkt)  

Na  rysunkach  poniĪej  przedstawiono  schematy  dwóch  ukáadów  zasilających,  w  których 

zastosowano diody prostownicze.  

WskaĪ,  który  z  ukáadów  A  czy  B  zastosowano  w  sytuacji  opisanej  w  zadaniu.  Oznacz  na 

wybranym  przez  Ciebie  ukáadzie  znakami 

+

  , 

  oraz 

~

  prawidáową  biegunowoĞü  czterech 

zacisków ukáadu zasilającego.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zadanie 3. Wózek (12 pkt)  

Wózek z nadajnikiem fal ultradĨwiĊkowych, spoczywający w chwili 

t = 0, zaczyna oddalaü 

siĊ od nieruchomego odbiornika ruchem jednostajnie przyspieszonym. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 (2 pkt) 

Napisz, jakim ruchem i w którą stronĊ powinien poruszaü siĊ nieinercjalny ukáad odniesienia, 

aby opisywany w tym ukáadzie wózek pozostawaá w spoczynku.

 

 

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

 

 

      Ukáad A 

     Ukáad B 

odbiornik 

nadajnik 

G

Įr

u

6 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

 

 

Poziom rozszerzony

 

2.5 (2 pkt)  

Na  rysunkach  poniĪej  przedstawiono  schematy  dwóch  ukáadów  zasilających,  w  których 

zastosowano diody prostownicze.  

WskaĪ,  który  z  ukáadów  A  czy  B  zastosowano  w  sytuacji  opisanej  w  zadaniu.  Oznacz  na 

wybranym  przez  Ciebie  ukáadzie  znakami 

+

  , 

  oraz 

~

  prawidáową  biegunowoĞü  czterech 

zacisków ukáadu zasilającego.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zadanie 3. Wózek (12 pkt)  

Wózek z nadajnikiem fal ultradĨwiĊkowych, spoczywający w chwili 

t = 0, zaczyna oddalaü 

siĊ od nieruchomego odbiornika ruchem jednostajnie przyspieszonym. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 (2 pkt) 

Napisz, jakim ruchem i w którą stronĊ powinien poruszaü siĊ nieinercjalny ukáad odniesienia, 

aby opisywany w tym ukáadzie wózek pozostawaá w spoczynku.

 

 

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

 

 

      Ukáad A 

     Ukáad B 

odbiornik 

nadajnik 

G

Įr

u

6 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

 

 

Poziom rozszerzony

 

2.5 (2 pkt)  

Na  rysunkach  poniĪej  przedstawiono  schematy  dwóch  ukáadów  zasilających,  w  których 

zastosowano diody prostownicze.  

WskaĪ,  który  z  ukáadów  A  czy  B  zastosowano  w  sytuacji  opisanej  w  zadaniu.  Oznacz  na 

wybranym  przez  Ciebie  ukáadzie  znakami 

+

  , 

  oraz 

~

  prawidáową  biegunowoĞü  czterech 

zacisków ukáadu zasilającego.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zadanie 3. Wózek (12 pkt)  

Wózek z nadajnikiem fal ultradĨwiĊkowych, spoczywający w chwili 

t = 0, zaczyna oddalaü 

siĊ od nieruchomego odbiornika ruchem jednostajnie przyspieszonym. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 (2 pkt) 

Napisz, jakim ruchem i w którą stronĊ powinien poruszaü siĊ nieinercjalny ukáad odniesienia, 

aby opisywany w tym ukáadzie wózek pozostawaá w spoczynku.

 

 

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

 

 

      Ukáad A 

     Ukáad B 

odbiornik 

nadajnik 

G

Įr

u

Zadanie 4.4 (4 pkt)

Zadanie 4.5 (2 pkt)

background image

9

Zadanie 5. (12 pkt) 

Źródło: CKE 2008 (PR), zad. 4.

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

Poziom rozszerzony 

8

Zadanie 4. ĩarówka (12 pkt) 

Opór  elektryczny  wáókna  pewnej  Īarówki  w  temperaturze  0

o

C  wynosi  88,1 ȍ.  ĩarówkĊ 

doáączono do Ĩródáa prądu przemiennego o napiĊciu skutecznym 230 V. Podczas Ğwiecenia 

przez ĪarówkĊ páynąá prąd o natĊĪeniu skutecznym 261 mA, a opór wáókna Īarówki wskutek 

wzrostu temperatury wzrósá 

dziesiĊciokrotnie.  

Opór elektryczny wáókna zmienia siĊ wraz ze wzrostem temperatury zgodnie z zaleĪnoĞcią 

 

 

0

1

R R

T

D

 

 ˜ '

  

 
 

 

Zadanie 4.1 (2 pkt)  

Oblicz moc pobieraną przez Ğwiecącą ĪarówkĊ. 

 

                                 

 

                       

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Zadanie 4.2 (2 pkt)  

Oblicz natĊĪenie skuteczne prądu w Īarówce podczas wáączania zasilania, gdy temperatura 

wáókna wynosi 0

o

C.   

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Zadanie 4.3 (2 pkt)  

Oblicz przyrost temperatury wáókna Īarówki po wáączeniu Īarówki i rozgrzaniu siĊ wáókna.  
                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

gdzie:     

0

R   – opór w temperaturze 0

o

C, 

               Į  – temperaturowy 

wspóáczynnik 

wzrostu 

oporu, 

dla wáókna tej Īarówki jest równy 5·10

–3 

K

–1

, 

ǻT  – przyrost temperatury wáókna Īarówki. 

Zadanie 5.1 (2 pkt)

Zadanie 5.2 (2 pkt)

Zadanie 5.3 (2 pkt)

background image

10

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

Poziom rozszerzony 

9

Zadanie 4.4 (2 pkt)  

Do wáókna Ğwiecącej Īarówki zbliĪono biegun N silnego magnesu.  

Zapisz,  jak  zachowa  siĊ  wáókno  Īarówki  po  zbliĪeniu  magnesu,  gdy  Īarówka  jest  zasilana 

napiĊciem przemiennym, a jak, gdy jest zasilana napiĊciem staáym.   
 

                                                           

 

                                                         

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Zadanie 4.5 (2 pkt)  

Oblicz dáugoĞü  drutu  wolframowego,  z  którego  wykonano  wáókno Īarówki, jeĞli  wiadomo, Īe 

pole powierzchni przekroju poprzecznego drutu wynosi 8·10

 –11

 m

2

, a opór wáaĞciwy wolframu  

w temperaturze 0

o

C jest równy 5˜10

 –8 

 :˜m.  

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

Zadanie 4.6 (2 pkt)  

WyjaĞnij,  dlaczego  temperaturowy  wspóáczynnik  wzrostu  oporu  Į  dla  metali  ma  wartoĞü 

dodatnią, a dla póáprzewodników ma wartoĞü ujemną. 

 

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Nr zadania 

4.1.  4.2.  4.3.  4.4.  4.5.  4.6. 

Maks. liczba pkt 

Wypeánia 

egzaminator!  Uzyskana liczba pkt   

 

 

 

 

 

Zadanie 5.4 (2 pkt)

Zadanie 5.5 (2 pkt)

Zadanie 5.6 (2 pkt)

background image

11

Zadanie 6. (12 pkt) 

Źródło: CKE 2009 (PR), zad. 4.

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

Poziom rozszerzony 

8

 

Zadanie 3.6 (3 pkt) 

Po pewnym czasie miska wypeániáa siĊ wodą.  

Przedstaw  na  rysunku  dalszy  bieg  promienia  Ğwietlnego  wiązki  Ğwiatáa  laserowego 

skierowanego na powierzchniĊ wody równolegle do gáównej osi optycznej zwierciadáa.  
Wykorzystaj  informacjĊ,  Īe  zaznaczony  na  rysunku  punkt  F,  jest  ogniskiem  zwierciadáa 

przed wypeánieniem wodą

 

F

 

 

Zadanie 4. Fotorezystor (12 pkt) 

Fotorezystor 

jest 

póáprzewodnikowym 

elementem  Ğwiatáoczuáym.  Jego  opór 

elektryczny  zmienia  siĊ  pod  wpáywem 

padającego  Ğwiatáa.  Fotorezystory  wykonuje 

siĊ  najczĊĞciej  w  postaci  cienkiej  warstwy 

póáprzewodnika  (np.  z  siarczku  kadmu  CdS) 

naniesionej na izolujące podáoĪe. 

 

Zadanie 4.1 (2 pkt) 

Rysunki poniĪej przedstawiają ukáad pasm energetycznych dla póáprzewodnika, przewodnika  

i izolatora, zgodnie z teorią pasmową przewodnictwa ciaá staáych. 
a)  Zapisz pod rysunkami wáaĞciwe nazwy materiaáów (izolator, póáprzewodnik, przewodnik) 

Oznaczenia: pp - pasmo przewodnictwa, pw - pasmo walencyjne, pe - przerwa energetyczna 

 

 

 

 

............................................. 

 

.............................................. 

 

.............................................. 

b)  PodkreĞl nazwy tych pierwiastków, które są póáprzewodnikami.

 

 

miedĨ

 

Īelazo 

german 

rtĊü 

krzem 

 

Elektroda

Elektroda

Pod³o¿e

Œwiat³o

CdS

Wiązka Ğwiatáa 

laserowego 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

Poziom rozszerzony 

9

Zadanie 4.2 (1 pkt) 

Przez domieszkowanie wykonuje siĊ póáprzewodniki, w których noĞnikami wiĊkszoĞciowymi 

są elektrony lub dziury.  
Zapisz, jak nazywają siĊ noĞniki wiĊkszoĞciowe w póáprzewodniku typu n.

 

                                                             

                                                             

 

Informacja do zadania 4.3 i 4.4  

PoniĪszy  wykres  przedstawia  zaleĪnoĞü  natĊĪenia  prądu  páynącego  przez  fotorezystor 

od napiĊcia  przyáoĪonego  do  jego  zacisków  przy  piĊciu  róĪnych  wartoĞciach  natĊĪenia 

oĞwietlenia.  NatĊĪenie  oĞwietlenia

  E  (iloĞü  Ğwiatáa  padającą  na  jednostkĊ  powierzchni) 

podano w luksach, lx. 

4

0

0

3

2

1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

5

6

7

8

9

10

I, mA

U, V

E

=

60

0

lx

E

= 3

00

lx

= 10 lx

= 40

lx

=

100 lx

 

Zadanie 4.3 (3 pkt) 

Przeanalizuj  wykres  i  ustal,  jak  opór  elektryczny  fotorezystora  zaleĪy  od  natĊĪenia 

oĞwietlenia  (roĞnie,  maleje,  nie  ulega  zmianie).  WyjaĞnij  tĊ  zaleĪnoĞü,  odwoáując  siĊ  do 

mikroskopowych wáasnoĞci póáprzewodników. 

 

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Nr zadania 

3.6  4.1  4.2  4.3 

Maks. liczba pkt 

Wypeánia 

egzaminator!  Uzyskana liczba pkt   

 

 

 

Zadanie 6.1 (2 pkt)

Zadanie 6.2 (1 pkt)

Informacja do zadań 6.3 i 6.4

background image

12

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

Poziom rozszerzony 

9

Zadanie 4.2 (1 pkt) 

Przez domieszkowanie wykonuje siĊ póáprzewodniki, w których noĞnikami wiĊkszoĞciowymi 

są elektrony lub dziury.  
Zapisz, jak nazywają siĊ noĞniki wiĊkszoĞciowe w póáprzewodniku typu n.

 

                                                             

                                                             

 

Informacja do zadania 4.3 i 4.4  

PoniĪszy  wykres  przedstawia  zaleĪnoĞü  natĊĪenia  prądu  páynącego  przez  fotorezystor 

od napiĊcia  przyáoĪonego  do  jego  zacisków  przy  piĊciu  róĪnych  wartoĞciach  natĊĪenia 

oĞwietlenia.  NatĊĪenie  oĞwietlenia

  E  (iloĞü  Ğwiatáa  padającą  na  jednostkĊ  powierzchni) 

podano w luksach, lx. 

4

0

0

3

2

1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

5

6

7

8

9

10

I, mA

U, V

E

=

60

0

lx

E

= 3

00

lx

= 10 lx

= 40

lx

=

100 lx

 

Zadanie 4.3 (3 pkt) 

Przeanalizuj  wykres  i  ustal,  jak  opór  elektryczny  fotorezystora  zaleĪy  od  natĊĪenia 

oĞwietlenia  (roĞnie,  maleje,  nie  ulega  zmianie).  WyjaĞnij  tĊ  zaleĪnoĞü,  odwoáując  siĊ  do 

mikroskopowych wáasnoĞci póáprzewodników. 

 

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Nr zadania 

3.6  4.1  4.2  4.3 

Maks. liczba pkt 

Wypeánia 

egzaminator!  Uzyskana liczba pkt   

 

 

 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

Poziom rozszerzony 

10

Wykorzystując  fotorezystor,  którego  charakterystykĊ 

przedstawiono  na  poprzedniej  stronie,  zbudowano 

obwód elektryczny (rys).  

 

 

 

 

 

 

Zadanie 4.4 (3 pkt) 

Wyznacz natĊĪenie oĞwietlenia fotorezystora w przedstawionej sytuacji. Dokonaj niezbĊdnych 

obliczeĔ. Przyjmij, Īe mierniki są idealne, a opór wewnĊtrzny baterii jest równy zeru. 

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Zadanie 4.5 (3 pkt) 

Opornik  o  oporze  2 k:  i  fotorezystor,  którego  opór  zmienia  siĊ  w  granicach 

od  500 :do  2 k:  w  zaleĪnoĞci  od  natĊĪenia  oĞwietlenia,  moĪemy  poáączyü  ze  sobą 

szeregowo lub równolegle.  
Oblicz  i  wpisz  do  tabeli  odpowiednie  wartoĞci  oporów  zastĊpczych  dla  ukáadu  opornik  – 

fotorezystor, w zaleĪnoĞci od sposobu ich poáączenia i natĊĪenia oĞwietlenia fotorezystora. 

 

Rodzaj poáączenia 

sáabe oĞwietlenie (

= 10 lx) silne oĞwietlenie (= 600 lx) 

poáączenie szeregowe, opór w k:   

 

poáączenie równolegáe, opór w k:   

 

 

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

Zadanie 6.3 (3 pkt)

Zadanie 6.4 (3 pkt)

background image

13

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

Poziom rozszerzony 

10

Wykorzystując  fotorezystor,  którego  charakterystykĊ 

przedstawiono  na  poprzedniej  stronie,  zbudowano 

obwód elektryczny (rys).  

 

 

 

 

 

 

Zadanie 4.4 (3 pkt) 

Wyznacz natĊĪenie oĞwietlenia fotorezystora w przedstawionej sytuacji. Dokonaj niezbĊdnych 

obliczeĔ. Przyjmij, Īe mierniki są idealne, a opór wewnĊtrzny baterii jest równy zeru. 

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Zadanie 4.5 (3 pkt) 

Opornik  o  oporze  2 k:  i  fotorezystor,  którego  opór  zmienia  siĊ  w  granicach 

od  500 :do  2 k:  w  zaleĪnoĞci  od  natĊĪenia  oĞwietlenia,  moĪemy  poáączyü  ze  sobą 

szeregowo lub równolegle.  
Oblicz  i  wpisz  do  tabeli  odpowiednie  wartoĞci  oporów  zastĊpczych  dla  ukáadu  opornik  – 

fotorezystor, w zaleĪnoĞci od sposobu ich poáączenia i natĊĪenia oĞwietlenia fotorezystora. 

 

Rodzaj poáączenia 

sáabe oĞwietlenie (

= 10 lx) silne oĞwietlenie (= 600 lx) 

poáączenie szeregowe, opór w k:   

 

poáączenie równolegáe, opór w k:   

 

 

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

Zadanie 6.5 (3 pkt)

background image

14

Zadanie 7. (10 pkt) 

Źródło: CKE 2010 (PR), zad. 2.

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

poziom rozszerzony 

 

4

Zadanie 2. Czajnik elektryczny (10 pkt)

 

 

Do  czajnika  elektrycznego,  w  którym  grzaáka  ma  moc  2000 W,  wlano  0,6 kg  wody 

o temperaturze  13 °C.  Czajnik  wáączono  do  prądu  elektrycznego  i  woda  ogrzewaáa  siĊ  aĪ 

do zagotowania przez 2 minuty i 30 sekund. 

 

Zadanie 2.1 (2 pkt)  

Oblicz  pracĊ  prądu  elektrycznego  podczas  ogrzewania  wody  w  czajniku  do  momentu  jej 

zagotowania. 

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Zadanie 2.2 (2 pkt)  

Oblicz sprawnoĞü ogrzewania wody w czajniku. W obliczeniach przyjmij, Īe ciepáo wáaĞciwe 
wody jest równe 

K

kg

J

˜

4200

  i nie zmienia siĊ podczas ogrzewania wody. 

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Informacja do zadaĔ 2.3, 2.4 i 2.5 

W  poniĪszej  tabeli  przedstawiono  wyniki  pomiarów  wykonanych  podczas  doĞwiadczenia 

z czajnikiem elektrycznym. Temperatura początkowa wody w czajniku przed podáączeniem 

go do prądu byáa za kaĪdym razem zawsze taka sama i wynosiáa 13 °C. 

 

Masa wody, kg 

0,25  0,50  0,75  1,00  1,25  1,50 

SprawnoĞü ogrzewania wody, % 

57 

69 

76 

79 

81 

82 

 

Zadanie 2.3 (1 pkt)

  

Przeanalizuj  dane  w  tabeli  i  zapisz  wniosek  dotyczący  związku  wzglĊdnej  straty  energii 

z masą zagotowywanej wody.  

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

Zadanie 7.1 (2 pkt)

Zadanie 7.2 (2 pkt)

Zadanie 7.3 (1 pkt)

Informacja do zadań 7.3, 7.4 i 7.5

background image

15

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

poziom rozszerzony 

 

5

Zadanie 2.4 (3 pkt)

   

Narysuj wykres zaleĪnoĞci sprawnoĞci ogrzewania wody w czajniku od jej masy.  

 

 

Zadanie 2.5 (2 pkt)

 

WykaĪ,  korzystając  z  danych  w  tabeli  (lub  zawartych  na  wykresie),  Īe  bezwzglĊdne  straty 

dostarczonej do czajnika energii rosną wraz z masą ogrzewanej wody. 

 

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Nr zadania 

2.1  2.2  2.3  2.4  2.5 

Maks. liczba pkt 

Wypeánia 

egzaminator  Uzyskana liczba pkt   

 

 

 

 

Zadanie 7.4 (3 pkt)

Zadanie 7.5 (2 pkt)

background image

16

Zadanie 8. (10 pkt) 

Źródło: CKE 2010 (PR), zad. 3.

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

poziom rozszerzony 

 

6

Zadanie 3. Transformator (10 pkt) 

 

Transformator zasilono prądem przemiennym o napiĊciu skutecznym U

= 230 V, otrzymując 

na uzwojeniu wtórnym napiĊcie skuteczne U

2

 = 115 V. Do uzwojenia wtórnego doáączono 

ukáad skáadający siĊ z dwóch idealnych diodD

1

 i D

2

 oraz trzech oporników R

1

, R

2

 i R

3

*  Idealna  dioda  posiada  zerowy  opór  w  kierunku  przewodzenia  i  nieskoĔczenie  duĪy  opór 

  w kierunku zaporowym. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zadanie 3.1 (1 pkt)  

Oblicz maksymalne napiĊcie na uzwojeniu pierwotnym.  

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Zadanie 3.2 (1 pkt)  

Zapisz  nazwĊ  zjawiska,  dziĊki  któremu  energia  elektryczna  jest  przekazywana  z  uzwojenia 

pierwotnego do wtórnego.  

                                                           

                                                           

                                                           

 

Zadanie 3.3 (1 pkt)  

Uzupeánij poniĪsze zdanie, wybierając i wpisując wáaĞciwą nazwĊ materiaáu.  

(ferromagnetyk, paramagnetyk, diamagnetyk).  

 

Materiaá z którego wykonano rdzeĔ transformatora to ................................................................ 

 

Zadanie 3.4 (2 pkt)  

Zapisz,  na  którym  uzwojeniu  transformatora  (pierwotnym  czy  wtórnym)  nawiniĊto  wiĊcej 

zwojów i oblicz, ile razy wiĊcej.  

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

~

U

1

U

2

D

1

D

2

R

3

R

2

R

1

Zadanie 8.1 (1 pkt)

Zadanie 8.2 (1 pkt)

Zadanie 8.3 (1 pkt)

Zadanie 8.4 (2 pkt)

background image

17

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 

poziom rozszerzony 

 

7

Zadanie 3.5 (2 pkt)  

Przeanalizuj  schemat  elektryczny  zamieszczony  na  poprzedniej  stronie  i  uzupeánij  zdania, 

wybierając i wpisując wáaĞciwe dokoĔczenia. (szeregowo, równolegle)

 

 

JeĪeli diody w danej chwili spolaryzowane są w kierunku zaporowym, to oporniki poáączone 
są ........................................................ 
JeĪeli  diody  w  danej  chwili  spolaryzowane  są  w  kierunku  przewodzenia,  to  oporniki 
poáączone są ........................................................ 
 

Informacje do zadaĔ 3.6 i 3.7  

Wykorzystując transformator, zbudowano obwód elektryczny skáadający siĊ z kondensatora 

o pojemnoĞci 75 µF oraz idealnej diody (rysunek poniĪej). NapiĊcie skuteczne na zaciskach 

A  i  B  wynosiáo  115  V,  a  napiĊcie  miedzy  punktami  M  i  N  po  pewnym  czasie  osiągnĊáo 

wartoĞü równą 163 V.  

 

 

 

 

 

 

 

 

Zadanie 3.6 (1 pkt)

  

Oblicz áadunek elektryczny zgromadzony na kondensatorze w chwili, gdy napiĊcie na jego 

okáadkach wynosi 163 V.  

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Zadanie 3.7 (2 pkt) 

 

WykaĪ, Īe napiĊcie miedzy punktami M i N po pewnym czasie osiągnĊáo wartoĞü równą 163 V.  

WyjaĞnij, dlaczego po naáadowaniu kondensator nie bĊdzie siĊ rozáadowywaá.  

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

                                                           

 

Nr zadania 

3.1  3.2  3.3  3.4  3.5  3.6  3.7 

Maks. liczba pkt 

Wypeánia 

egzaminator  Uzyskana liczba pkt   

 

 

 

 

 

 

~

U

1

U

2

C

M

N

B

A

Zadanie 8.5 (2 pkt)

Informacje do zadań 8.6 i 8.7

Zadanie 8.6 (1 pkt)

Zadanie 8.7 (2 pkt)