background image

1

Indukcja elektromagnetyczna 

– poziom rozszerzony 

KLUCZ ODPOWIEDZI

Zadanie 1. (10 pkt) 

Źródło: CKE 01.2006 (PR), zad. 26.

25.6 

OkreĞlenie Ğredniej gĊstoĞci sáoika: 

3

1028

m

kg

s

t

U

 

 

 

Razem 11 

 

 

Numer zadania 

CzynnoĞci 

Punktacja 

Uwagi 

Stwierdzenie, Īe w obwodzie wystĊpują: 

SEM baterii 

H

 

i przeciwnie skierowana 

SEM indukcji

 

ind

H

.

 

26.1 

Powoáanie siĊ na reguáĊ Lenza lub inne 

poprawne wyjaĞnienie. 

26.2 

Zapisanie prawa Ohma dla tego obwodu: 

ind

IR

H

H

 



 

26.3 

 

ZauwaĪenie, Īe gdy wirnik jest nieruchomy: 

İ 

= 12 V i 

ind

0

H

 

  

26.4 

Powoáanie siĊ na definicjĊ oporu z 

uwzglĊdnieniem siáy elektromotorycznej 

baterii: 

0

4

R

I

H

 

  :

 

26.5 

Obliczenie mocy: 

W

16

0

2

2

 

 

 

I

I

R

I

P

H

 

OkreĞleniee wzoru na moc uĪyteczną: 

0

2

I

I

I

P

P

P

str

wl

H

H



 



 

 

26.6 

Obliczenie mocy uĪytecznej: 

P

 = 8 W 

 

OkreĞlenie sprawnoĞci: 

0

calk

I

P

I

100%

100%

P

K

H

H

H



 

˜

 

˜

 

26.7 

Obliczenie sprawnoĞci: 

%

33

%

100

3

1

|

˜

 

K

 

 

Z

ad

an

ie

 2

6.

 

Silnik 

elektryczny

 

Razem 10 

 

 

 

3

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

Zad

anie 1.

background image

2

Zadanie 2. (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 

W opisanej sytuacji  nie moĪna dokáadnie obliczyü okres wahaĔ takiego 
wahadáa. 

ZaleĪnoĞü 

2

l

T

g

S

 

 

pozwala na dokáadne obliczenie okresu wahaĔ wahadáa,

tylko dla maáych wychyleĔ (nie przekraczających kilku stopni). 

WartoĞü  oporu  przed  doáączeniem  Īarówki  do  Ĩródáa  prądu  byáa  mniejsza
niĪ 100 ȍ.  
Wáókno Īarówki wykonane jest z metalu, a opór elektryczny metali roĞnie wraz
ze wzrostem temperatury. 

Z wykresu moĪna odczytaü, Īe okres zmian napiĊcia Ĩródáa prądu przemiennego 

zasilającego ukáad prostowniczy wynosi  T = 0,02 s 

 

;

;

1

1

50Hz

0,02s

f

f

f

T

 

 

 

 

 

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 

 

 

 

 

 

sr

Q

I

Q I t

t

Q I t

Ÿ '

'

'

 

  '

'

  '

   

z wykresu I

sr

 jest równe w przybliĪeniu 0,35 A, zatem  

 

3

0,35A 0,02s;

7 10 C

Q

Q



'  

˜

'

˜

|

 

Dopuszcza siĊ oszacowanie pola powierzchni pod wykresem  I(t) 

U

max

 = I

max

·R  

 

U

max

 = 0,5 A·100 ȍ 

 

U

max

 = 50 V 

t, s 

0,020

0,030

0,010

50 

U, V 

Zadanie 2.1 (2 pkt)

Zadanie 2.2 (2 pkt)

Zadanie 2.3 (2 pkt)

background image

3

 

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 

 

 

 

 

 

sr

Q

I

Q I t

t

Q I t

Ÿ '

'

'

 

  '

'

  '

   

z wykresu I

sr

 jest równe w przybliĪeniu 0,35 A, zatem  

 

3

0,35A 0,02s;

7 10 C

Q

Q



'  

˜

'

˜

|

 

Dopuszcza siĊ oszacowanie pola powierzchni pod wykresem  I(t) 

U

max

 = I

max

·R  

 

U

max

 = 0,5 A·100 ȍ 

 

U

max

 = 50 V 

t, s 

0,020

0,030

0,010

50 

U, V 

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.

 

 

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                                                                 

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

                 

       

         

 

 

odbiornik 

nadajnik 

G

Įr

u

      Ukáad A 

     Ukáad B 

+
– 

~

~

 
Nieinercjalny  ukáad  odniesienia  powinien  poruszaü  siĊ  ruchem  jednostajnie
przyspieszonym. 
 
Ukáad odniesienia powinien poruszaü siĊ w prawo. 

Zadanie 2.4 (4 pkt)

Zadanie 2.5 (2 pkt)

background image

4

Zadanie 3. (10 pkt) 

Źródło: CKE 2010 (PR), zad. 3.

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii  

Klucz punktowania odpowiedzi – poziom rozszerzony 

 

 

4

Zadanie 2.4. 

Korzystanie z informacji  Narysowanie wykresu zaleĪnoĞci sprawnoĞci  

ogrzewania wody w czajniku od masy wody 

0–3 

 

1 p. – wyskalowanie i opisanie osi 

1 p. – naniesienie wszystkich punktów dla danych z tabeli 

1 p. – narysowanie wykresu 

 

 

Zadanie 2.5. 

Tworzenie informacji 

Wykazanie, Īe bezwzglĊdne straty energii dostarczonej 

do czajnika podczas zagotowywania w nim wody 

rosną wraz z masą wody znajdującej siĊ w czajniku 

0–2 

 

1 p. – wyznaczenie bezwzglĊdnych strat energii korzystając z zaleĪnoĞci:  

 

ǻE

i

 = (1/Ș

i

 - 1)·m

i

·c·ǻT  

 

 

0,75·

 m·c·ǻT;  0,45·(2m)·c·ǻT;  0,32·(3m)·c·ǻT;  0,27·(4m)·c·ǻT;  0,23·(5m)·c·ǻT;  

 

0,22·(6

m)·c·ǻT 

 

1 p. – porównanie przynajmniej dla dwóch mas wody wartoĞci bezwzglĊdnych strat energii 

i wykazanie, Īe teza postawiona w zadaniu jest prawdziwa  

Zadanie 3.1. 

Korzystanie z informacji  Obliczenie maksymalnego napiĊcia na uzwojeniu 

pierwotnym transformatora 

0–1 

 

1 p. – obliczenie maksymalnego napiĊcia na uzwojeniu pierwotnym transformatora 

max1

sk1

U

2 U

 

˜

 

U

max 

1

 § 325 V 

Zadanie 3.2. 

WiadomoĞci i rozumienie 

Zapisanie nazwy zjawiska, dziĊki któremu energia 

elektryczna przekazywana jest w transformatorze 

z uzwojenia pierwotnego do wtórnego 

0–1 

 

1 p. – zapisanie nazwy zjawiska: indukcja elektromagnetyczna 

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii  

Klucz punktowania odpowiedzi – poziom rozszerzony 

 

 

5

Zadanie 3.3. 

WiadomoĞci i rozumienie  Zapisanie zakoĔczenia zdania – podanie nazwy 

materiaáu, z którego wykonano rdzeĔ transformatora 

0–1 

 

1 p. – prawidáowe uzupeánienie zdania:   ferromagnetyk 
Zadanie 3.4. 

WiadomoĞci i rozumienie  Obliczenie ilorazu liczby zwojów nawiniĊtych na 

uzwojenia transformatora 

0–2 

 

1 p. – obliczenie stosunku liczby zwojów korzystając z przekáadni transformatora  
 

N

1

/

N

2

 = 

U

1

/U

2

 = 2 

1 p. – podanie prawidáowej odpowiedzi:  

Uzwojenie pierwotne ma 2 razy wiĊcej zwojów niĪ uzwojenie wtórne. 

Zadanie 3.5. 

WiadomoĞci i rozumienie 

Ustalenie i zapisanie zakoĔczenia zdaĔ – okreĞlenie 

sposobu poáączenia oporników w sytuacjach 

przedstawionych w zadaniu 

0–2 

 

1 p. – prawidáowe uzupeánienie pierwszego zdania: ... szeregowo 
1 p. – prawidáowe uzupeánienie zdania: ... równolegle

 

Zadanie 3.6. 

Korzystanie z informacji 

Obliczenie áadunku zgromadzonego na kondensatorze 

wáączonym w obwód  w chwili, gdy napiĊcie na jego 

okáadkach bĊdzie najwiĊksze 

0–1 

 

1 p. – obliczenie áadunku zgromadzonego na kondensatorze 

 

U

C

Q

U

Q

C

˜

 

 

 

 

Q § 12,2 mC  lub Q § 12 mC  lub  Q § 1,2·10

-2

 C

 

Zadanie 3.7. 

Tworzenie informacji 

Wykazanie, Īe napiĊcie na okáadkach kondensatora 

bĊdzie równe maksymalnemu napiĊciu na uzwojeniu 

wtórnym transformatora 

0–2 

 

1 p. – obliczenie napiĊcia maksymalnego  

AB

sk

MN

U

U

˜

 

2

max

  zatem 

V

163

|

MN

max

U

 

1 p. – zapisanie prawidáowego wyjaĞnienia np.: 

Kondensator  po  naáadowaniu  nie  bĊdzie  sie  rozáadowywaá,  poniewaĪ  w  ukáadzie 

znajduje  siĊ  dioda  poáączona  z  kondensatorem  w  kierunku  zaporowym  dla  prądu 

rozáadowania.

 

Zadanie 3.1 (1 pkt)

Zadanie 3.2 (1 pkt)

Zadanie 3.3 (1 pkt)

Zadanie 3.4 (2 pkt)

Zadanie 3.5 (2 pkt)

Zadanie 3.6 (1 pkt)

background image

5

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii  

Klucz punktowania odpowiedzi – poziom rozszerzony 

 

 

5

Zadanie 3.3. 

WiadomoĞci i rozumienie  Zapisanie zakoĔczenia zdania – podanie nazwy 

materiaáu, z którego wykonano rdzeĔ transformatora 

0–1 

 

1 p. – prawidáowe uzupeánienie zdania:   ferromagnetyk 
Zadanie 3.4. 

WiadomoĞci i rozumienie  Obliczenie ilorazu liczby zwojów nawiniĊtych na 

uzwojenia transformatora 

0–2 

 

1 p. – obliczenie stosunku liczby zwojów korzystając z przekáadni transformatora  
 

N

1

/

N

2

 = 

U

1

/U

2

 = 2 

1 p. – podanie prawidáowej odpowiedzi:  

Uzwojenie pierwotne ma 2 razy wiĊcej zwojów niĪ uzwojenie wtórne. 

Zadanie 3.5. 

WiadomoĞci i rozumienie 

Ustalenie i zapisanie zakoĔczenia zdaĔ – okreĞlenie 

sposobu poáączenia oporników w sytuacjach 

przedstawionych w zadaniu 

0–2 

 

1 p. – prawidáowe uzupeánienie pierwszego zdania: ... szeregowo 
1 p. – prawidáowe uzupeánienie zdania: ... równolegle

 

Zadanie 3.6. 

Korzystanie z informacji 

Obliczenie áadunku zgromadzonego na kondensatorze 

wáączonym w obwód  w chwili, gdy napiĊcie na jego 

okáadkach bĊdzie najwiĊksze 

0–1 

 

1 p. – obliczenie áadunku zgromadzonego na kondensatorze 

 

U

C

Q

U

Q

C

˜

 

 

 

 

Q § 12,2 mC  lub Q § 12 mC  lub  Q § 1,2·10

-2

 C

 

Zadanie 3.7. 

Tworzenie informacji 

Wykazanie, Īe napiĊcie na okáadkach kondensatora 

bĊdzie równe maksymalnemu napiĊciu na uzwojeniu 

wtórnym transformatora 

0–2 

 

1 p. – obliczenie napiĊcia maksymalnego  

AB

sk

MN

U

U

˜

 

2

max

  zatem 

V

163

|

MN

max

U

 

1 p. – zapisanie prawidáowego wyjaĞnienia np.: 

Kondensator  po  naáadowaniu  nie  bĊdzie  sie  rozáadowywaá,  poniewaĪ  w  ukáadzie 

znajduje  siĊ  dioda  poáączona  z  kondensatorem  w  kierunku  zaporowym  dla  prądu 

rozáadowania.

 

Zadanie 3.7 (2 pkt)