background image

 

 
 

KOD ZDAJ¥CEGO

 

 
 
 
 
 
 

MFA-W2A1P-021 

 

 
 

EGZAMIN MATURALNY 

 Z FIZYKI Z ASTRONOMI¥ 

 

Arkusz II 

 

Czas pracy 120 minut 

 

Instrukcja dla zdaj¹cego 
 
1. 

Proszê sprawdziæ, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 15 stron. 

Ewentualny brak nale¿y zg³osiæ przewodnicz¹cemu zespo³u 

nadzoruj¹cego egzamin. 

2. 

Proszê uwa¿nie czytaæ wszystkie polecenia. 

3. 

Rozwi¹zania i odpowiedzi  nale¿y zapisaæ czytelnie w miejscu 

na to przeznaczonym przy ka¿dym zadaniu. 

4. 

W rozwi¹zaniach zadañ rachunkowych trzeba przedstawiæ tok 

rozumowania prowadz¹cy do ostatecznego wyniku oraz 

pamiêtaæ o jednostkach. 

5. 

W trakcie obliczeñ mo¿na korzystaæ z kalkulatora. 

6. 

Proszê pisaæ tylko w kolorze niebieskim lub czarnym; nie pisaæ 

o³ówkiem. 

7. 

Nie wolno u¿ywaæ korektora. 

8. 

B³êdne zapisy trzeba wyraŸnie przekreœliæ.  

9. Brudnopis 

nie bêdzie oceniany.  

10. 

Obok ka¿dego zadania podana jest maksymalna liczba 

punktów, któr¹ mo¿na uzyskaæ za jego poprawne rozwi¹zanie. 

11. 

Do ostatniej kartki arkusza do³¹czona jest karta odpowiedzi

któr¹ wype³nia egzaminator. 

 

¯yczymy powodzenia! 

 
 
 
 
 
 

ARKUSZ II 

 

MAJ 

ROK 2002 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

 

Za poprawne 

rozwi

¹zanie 

wszystkich zadañ 

mo¿na otrzymaæ 

³¹cznie 60 punktów 

(Wpisuje zdaj¹cy przed rozpoczêciem pracy)  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PESEL ZDAJ¥CEGO 

 

 

Miejsce 

na naklejkê 

z kodem 

(Wpisuje zdaj¹cy przed 

rozpoczêciem pracy) 

background image

Zadanie 23. ( krople) 

 

Z kranu do szklanki kapa³y krople wody. 

 

Maciek mierzy³ zale¿noœæ wysokoœci s³upa wody powsta³ego z kropel wpadaj¹cych  
do 

szklanki od czasu ich wpadania. Wyniki pomiarów zamieœci³ w tabelce: 

Maciek oceni³ dok³adnoœæ pomiaru czasu na 0,5 minuty, a dok³adnoœæ pomiaru 

wysokoœci s³upa wody na 2 mm. 

Czas [min] 

10 

12 

16 

20 

W

ysokoœæ s³upa 

wody [cm] 

0 1,5 3,0 3,9 4,5 6,0 7,2 

Zadanie 23.1. (4 pkt) 

 

Narysuj wykres zale¿noœci wysokoœci s³upa wody w szklance od czasu wpadania kropel. 

W tym celu oznacz i wyskaluj osie, zaznacz punkty pomiarowe, nanieœ niepewnoœci 

wykreœl prawid³ow¹ krzyw¹. 

 

 

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ 

 

Arkusz II

 

 

background image

 

Zadanie 23.2. (4 pkt) 

 

Przeanalizuj otrzymany wykres i wykonaj nastêpuj¹ce polecenia: 

 

 

a. Przedstaw równaniem otrzyman¹ na wykresie zale¿noœæ wysokoœci s³upa wody  

od czasu h(t). 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

 

b. Oblicz tangens k¹ta nachylenia otrzymanego wykresu h(t). 
 

   Okreœl, jakiej wielkoœci fizycznej odpowiada ten tangens. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c.  Napisz, jakim ruchem podnosi³ siê poziom wody w szklance. 

 

 

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

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

 

Zadanie 23.3. (4 pkt) 

 

Korzystaj¹c z wykresu, wyznacz ciœnienie hydrostatyczne wywierane przez s³up wody 
na dno szklan

ki po 14 minutach kapania kropel. Gêstoœæ wody wynosi 1000 kg/m

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ 

3

 

Arkusz II

 

background image

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

U, V

I, A

Zadanie 24. (oœwietlenie) 

 

Wykres zamieszczony poni¿ej przedstawia charakterystykê pr¹dowo-napiêciow¹ 

¿arówki œwiat³a pozycyjnego samochodu. 

Œwiat³a pozycyjne samochodu tworz¹ obwód, sk³adaj¹cy siê z 4 ¿arówek po³¹czonych 

ze sob¹ równolegle, szeregowo do nich do³¹czonego opornika i akumulatora o napiêciu 

nominalnym 12 V. Opornik jest oporem zastêpczym przewodów i oporu wewnêtrznego 
akumulatora. 

 

Zadanie 24.1. (2 pkt) 

 

Na oprawce ka¿dej ¿arówki podana jest moc i maksymalne napiêcie zasilania. 
Wyznacz nom

inaln¹ wartoœæ mocy ¿arówki œwiat³a pozycyjnego, która powinna 

znaleŸæ siê na oprawce ¿arówki, je¿eli maksymalne napiêcie zasilania ¿arówki wynosi 
12 V. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Zadanie 24.2. (2 pkt) 

 

Czy pr¹d p³yn¹cy w ¿arówce spe³nia prawo Ohma? Uzasadnij krótko swoj¹ odpowiedŸ. 

 

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

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

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

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

 

4 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ 

 

Arkusz II

 

 

background image

Zadanie 24.3. (4 pkt) 

 

Przez 

ka¿d¹ z ¿arówek w³¹czon¹ w obwód œwiate³ pozycyjnych p³ynie pr¹d o natê¿eniu 

0,345 A. Udowodnij, ¿e wartoœæ oporu elektrycznego opornika znajduj¹cego siê w tym 

obwodzie przyjmuje jedn¹ z wartoœci przedzia³u  (0,5 

,   8 

). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zadanie 24.4. (4 pkt) 

 

Do obwodu œwiate³ pozycyjnych do³¹czono równolegle do pozosta³ych jeszcze jedn¹ 

identyczn¹ ¿arówkê oœwietlaj¹c¹ tablicê rejestracyjn¹. Wówczas natê¿enie pr¹du 
elek

trycznego w obwodzie wzros³o do wartoœci 1,715 A, a moc ka¿dej ¿arówki 

wynosi³a 3,69 W. Oblicz napiêcie na oporniku do³¹czonym do ¿arówek oraz  iloœæ 

ciep³a wydzielonego w oporniku w ci¹gu godziny œwiecenia ¿arówek. 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ 

5

 

Arkusz II

 

background image

Zadanie 25. (wahad³o) 

 

 

Uczniowie podczas lekcji wyznaczali masê Ziemi, wykorzystuj¹c wahad³o 
matema

tyczne. Do dyspozycji uczniów przygotowano nastêpuj¹ce przyrz¹dy: nici, 

obci¹¿niki o ma³ych rozmiarach, stoper, przymiar, haczyk przymocowany do sufitu 
sali. Ucznio

wie zapisali wyniki swoich pomiarów i obliczeñ w tabelce: 

 

D³ugoœæ 
waha

d³a [m] 

0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 

Œredni okres 

drgañ [s] 

1,43 1,73 1,99 2,24 2,45 2,66 2,83 3,00 3,17 

Masa Ziemi 
[

10

24

 kg] 

5,885 5,939 6,031 5,958 5,988 5,952 5,994 5,976 5,988 

 

Zadanie 25.1. (4 pkt) 

 

Korzystaj¹c z wielkoœci mierzonych w doœwiadczeniu, przedstaw sposób obliczenia 

masy Ziemi oraz sprawdŸ jednostkê obliczonej masy. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zadanie 25.2. (4 pkt) 

 

Zapisz w punktach czynnoœci wykonywane przez uczniów podczas doœwiadczenia. 

 

 

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

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

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

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

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

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

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

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

 
 
 

6 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ 

 

Arkusz II

 

 

background image

 

Zadanie 25.3. (2 pkt) 

 

Tablicowa wartoœæ masy Ziemi wynosi 5,975

10

24 

kg. Oszacuj niepewnoœæ pomiarow¹ 

wyznaczonej doœwiadczalnie przez uczniów masy Ziemi. Pos³u¿ siê metod¹ b³êdu 

wzglêdnego ä (wykorzystaj wzór:  

δ

=

%

100

A

A

A

t

p

t

,  gdzie A

t

- tab

licowa wartoœæ 

mierzonej wielkoœci, A

 -

 œrednia wartoœæ wyznaczanej wielkoœci). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zadanie 25.4. (2 pkt) 

 

Przeanalizuj i uzasadnij, czy masa wybranego obci¹¿nika i jego rozmiary oraz d³ugoœæ 

nici mog¹ mieæ wp³yw na otrzymane wyniki. 

 

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

 

 

 

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ 

7

 

Arkusz II

 

background image

Zadanie 26. (cyklotron) 

 

 

Na poni¿szym rysunku zamieszczono schemat wnêtrza cyklotronu s³u¿¹cego do 
przy

spieszania deuteronów (j¹der deuteru). 

 

Budowa cyklotronu

 

W cyklotronie jednorodne

 pola: elektryczne i magnetyczne s¹ skierowane do siebie 

prostopadle. 
 

Deuteron

Widok cyklotronu z góry

.

.

.

.

.

.

V

 

Zmieniaj¹ce siê pole elektryczne wystêpuje jedynie pomiêdzy duantami, a sta³e pole 
magnetyczne -

 wewn¹trz duantów. Masa deuteronu wynosi m = 3,3

10

-27

 kg, a ³adunek 

q = 1,6

10

-19

 C. 

 

Zadanie 26.1. (4 pkt) 

 

Miêdzy duantami wytwarza siê ró¿nicê potencja³ów  1,5

10

V. Deuteron wpada z 

du

antu do pola elektrycznego równolegle do jego linii z prêdkoœci¹ 10

m/s. Oblicz 

war

toœæ prêdkoœci deuteronu po przejœciu przez pole elektryczne. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ 

 

Arkusz II

 

 

background image

Zadanie 26.2. (1 pkt) 

 

Narysuj na schemacie tor, po którym bêdzie poruszaæ siê deuteron wewn¹trz duantu. 

 

 

 

Zadanie 26.3. (3 pkt) 

 

Promieñ toru deuteronu poruszaj¹cego siê z prêdkoœci¹ 1,82

10

7

 m/s wewn¹trz duantu 

wynosi

 0,25 m. Oblicz wartoœæ indukcji pola magnetycznego w cyklotronie. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

Zadanie 26.4. (4 pkt) 

 

Maksymalna energia deuteronu przyspieszonego w cyklotronie wynosi 13 MeV. Oblicz 

pêd deuteronu wychodz¹cego z cyklotronu. 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

B

V

Deuteron

.

.

.

Duant

 

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ 

9

 

Arkusz II

 

background image

 

Zadanie 27. (energia S³oñca) 

 

 

S³oñce – nasza dzienna gwiazda jest gigantyczn¹ kul¹ roz¿arzonej plazmy.  

Wodór stanowi 73% jej sk³adu chemicznego, a hel - 25%. Dlatego wewn¹trz S³oñca 

znajduje siê najwiêcej protonów (j¹der wodoru) i cz¹stek 

α

 (j¹der helu). Te pierwsze 

s¹ produktem wyjœciowym syntezy j¹drowej, a drugie -  produktem finalnym tej 
reakcji.  

Aby dwa protony mog³y ulec syntezie, cz¹stki musz¹ znaleŸæ siê w odleg³oœci oko³o 
10

-15

 m od siebie. Zbli¿enie j¹der na tak¹ odleg³oœæ jest utrudnione, gdy¿ pomiêdzy 

nimi wystêpuj¹ si³y elektrostatycznego odpychania. Czynnikiem sprzyjaj¹cym 
zacho

dzeniu reakcji miêdzy j¹drami wodoru oraz helu jest wysoka temperatura 

panuj¹ca w j¹drze S³oñca. 

Najbardziej energetycznym typem reakcji zachodz¹cym w S³oñcu jest cykl 
protono

wy, którego schemat przedstawiono na rysunku poni¿ej. 

 

H

1

1

D

1

2

D

1

2

γ

γ

e

e

+

+

ν

ν

-

-

He

He

3

3

2

2

He

4

2

H

1

1

H

1

1

H

1

1

H

1

1

H

1

1

H

1

1

H

1

1

 

 

 

 

Wydzielona podczas tego cyklu energia ma wartoœæ 4

10

-12 

J. 

 

 Odbiorcami energii wyprodukowanej w s³onecznym piecu j¹drowym s¹ wszystkie 

cia³a Uk³adu S³onecznego. Ziemia - trzecia planeta s³onecznej rodziny, obiegaj¹ca w 

ci¹gu roku orbitê oko³os³oneczn¹ o promieniu 1 jednostki astronomicznej (1,5

10

11 

m) 

-

 otrzymuje siedem razy mniej tej energii ni¿ Merkury. Do najwiêkszej planety 

na

szego uk³adu - Jowisza, obiegaj¹cego S³oñce w odleg³oœci 5 jednostek 

astronomicznych –

 dociera jej  bardzo ma³o, dlatego temperatura na powierzchni tej 

planety mie

œci siê w przedziale ( -140

°

C, -100

°

C). 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ 

 

Arkusz II

 

 

background image

 

Zadanie 27.1. (2 pkt) 

 

Przeanalizuj tekst i napisz, czy poni¿sze zdanie mog³oby znaleŸæ siê w treœci zadania. 

OdpowiedŸ uzasadnij, nie wykonuj¹c rachunków. 
 

Si³y grawitacji miêdzy protonami znajduj¹cymi siê wewn¹trz S³oñca przyczyniaj¹ siê 
do 

zbli¿ania tych cz¹stek do siebie na bardzo ma³e odleg³oœci. 

 

 
 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 

Zadanie 27.2. (4 pkt) 

 

Zak³adamy, ¿e œrednia energia kinetyczna ka¿dego protonu, bior¹cego udzia³ w reakcji 
synte

zy, mo¿e byæ zapisana wzorem: 

 

E

kœr

 = C

T ,  gdzie C = 2,07

10

-23 

J/K  , T - temperatura w K 

 

Oszacuj rz¹d wielkoœci temperatury, w której dwa odosobnione protony mog¹ zbli¿yæ 

siê do siebie, pokonuj¹c elektrostatyczn¹ barierê potencja³u. Przyjmij, ¿e sta³a 

elektrostatyczna k =

0

4

1

πε

= 9

10

2

2

C

m

N

  . 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ 

11

 

Arkusz II

 

background image

Zadanie 27.3. (3 pkt) 

 

Czêœci¹ sk³adow¹ cyklu protonowego (rys.) jest reakcja zamiany deuteru  D

2

1

 

w hel  He

3

2

. Napisz równanie tej reakcji i oblicz energiê wydzielon¹ podczas tej reakcji. 

Masa wodoru wynosi 1,6726

10

-27 

kg, masa deuteru 3,3434

10

-27

 kg, masa izotopu helu 

He

3
2

 5,0066

10

-27 

kg. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zadanie 27.4. (3 pkt) 

 

Oblicz okres obiegu Jowisza wokó³ S³oñca. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

12 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ 

 

Arkusz II

 

 

background image

MODEL ODPOWIEDZI DOZADAÑ ARKUSZA II 

UWAGA: za ka¿de poprawne rozwi¹zanie zadania inn¹ metod¹ ni¿ w modelu odpowiedzi 

przyznaje siê maksymaln¹ liczbê punktów. 

Wyniki obliczeñ mog¹ byæ podane w przybli¿eniu. 
zadanie 23.1. 

H, cm

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0

T, min

1

2

3

4

5

6

7

8

.

.

.

.

.

.

.

 

 

zadanie 23.2. 

a. Po analizie wykresu stwierdzamy, ¿e wysokoœæ s³upa wody w szklance jest liniow¹ funkcj¹ 

czasu kapania kropel; mo¿na to zapisaæ pos³uguj¹c siê matematyczn¹ zale¿noœci¹: 

 

h=A· t,  gdzie A jest wspó³czynnikiem kierunkowym prostej. 
  

 

b. Wspó³czynnik kierunkowy otrzymanej prostej mo¿emy obliczyæ korzystaj¹c  

z zale¿noœci: 

A = tg

α

min

12

5

,

cm

0,38 cm/min 

 

Jest on równy szybkoœci podnoszenia siê wody w szklance podczas kapania kropel. 

 

c. Woda w szklance podnosi³a siê ruchem jednostajnym. 

 

 
zadanie 23.3. 

Obliczamy ciœnienie wody na dno szklanki: 

dgh

S

dghS

S

dgV

S

mg

S

P

p

=

=

=

=

=

 

odczytujemy z wykresu wysokoœæ s³upa wody po czasie 14 min -  h = 5,2 cm = 0,052m; 

obliczamy ciœnienie p = 520 Pa. 

 

 

1

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ – maj 2002r. 

 

 

background image

zadanie 24.1. 

Odczytujemy z wykresu wartoœæ natê¿enia pr¹du I = 0,35 A dla napiêcia 12 V. 

P = UI = 4,2 W 

zadanie 24.2. 
Prawo Ohma nie jest spe³nione, charakterystyka I(U) nie jest lini¹ prost¹ (R 

 const.). 

zadanie 24.3. 

Z wykresu odczytujemy wartoœæ napiêcia na ¿arówkach, gdy p³ynie pr¹d o wartoœci 0,345 A 
U

¿

 = 11 V. 

Korzystamy z II prawa Kirchhoffa:     

ε

 = U

¿

+IR,   

gdzie I= 4

0,345A = 1,38A jest natê¿eniem pr¹du p³yn¹cego przez opornik. 

R = 

Ù

 

0,72

A

38

,

1

V

1

I

U

¿

=

=

ε

 

zadanie 24.4. 

Obliczamy napiêcie na ¿arówkach, wykorzystuj¹c wzór na moc pr¹du elektrycznego: 

P=U

¿

I

¿

      

    U

¿ 

=

¿

I

P

  ale  I

¿ 

5

I

     czyli      U

¿ 

=

V

 

10,76

5

=

I

P

 

Napiêcie na oporniku ma wartoœæ: 

U

ε

 -U

¿ 

= 1,24 V 

Obliczamy wydzielone na o

porniku ciep³o 

Q = UIt = 7655,8J=7,66 kJ 

zadanie 25.1. 

Korzystamy ze wzoru na okres wahad³a matematycznego: 

g

l

T

π

2

=

 

wstawiamy wzór na przyspieszenie grawitacyjne   g = 

2

R

GM

 

po przekszta³ceniach otrzymujemy wzór na masê Ziemi: 

M=

2

2

2

4

GT

lR

π

 

Sprawdzamy jednostkê: 

[M]=

[ ]

kg

N

N

kg

s

kg

m

N

m

m

=

=

2

2

2

2

 

zadanie 25.2. 

Przebieg czynnoœci: 

1. 

zmontowaæ 

 

wahad³o i zmierzyæ jego d³ugoœæ; 

2. wprawiæ 

 

wahad³o w ruch drgaj¹cy, zmierzyæ czas, np. 10 drgañ, obliczyæ œredni  okres 

drgañ; 

3. obliczyæ masê Ziemi; 

4. zmieniæ d³ugoœæ wahad³a i powtórzyæ doœwiadczenie. 
zadanie 25.3. 

Obliczamy œredni¹ wartoœæ masy Ziemi: 

M

œr 

= 5,968

10

24 

kg 

obliczamy niepewnoœæ pomiarow¹ za pomoc¹ metody b³êdu wzglêdnego: 

%

12

,

0

%

100

/

/

=

=

M

M

M

œr

δ

 

 

2

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ – maj 2002r. 

 

 

background image

 

zadanie 25.4. 

Masa ciê¿arka i jego rozmiary maj¹ wp³yw na stopieñ t³umienia drgañ, dlatego obci¹¿nik 
po

winien mieæ du¿¹ masê, ale ma³e rozmiary, ¿eby drgania mo¿na uznaæ za swobodne. 

D³ugoœæ nici powinna byæ na tyle du¿a, aby skonstruowane wahad³o mo¿na by³o traktowaæ 
jak waha

d³o matematyczne. 

 
zadanie 26.1. 

Prêdkoœæ deuteronu mo¿na obliczyæ korzystaj¹c z twierdzenia o pracy i energii: 

W = 

qU = E

k

 – E

k0 

2qU = mv

2

 – mv

0

s

m

10

38

m

2qU

v

v

5

2
0

+

=

 

 
 
zadanie 26.2. 

 

B

V

Deuteron

.

.

.

Duant

 

 
 
zadanie 26.3. 
 

Wykorzystujemy równanie ruchu deuteronu po okrêgu i wzoru na wartoœæ si³y Lorentza; 

qvB

F

   

oraz

r

mv

F

2

r

=

=

 

przekszta³camy tê równoœæ i wyliczamy indukcjê magnetyczn¹; 

qr

mv

B

=

 = 1.5 T 

 

zadanie 26.4. 
Wyra¿amy energiê deuteronu w d¿ulach E = 20,8

10

-13 

J; 

 

zapisujemy wzory na pêd i energiê kinetyczn¹ 

2

mv

E

 

oraz

 

mv

p

2

k

=

=

 

obliczamy pêd deuteronu: 

k

2mE

p

=

= 11,72

10

-20

 kgm/s 

 
 

3

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ – maj 2002r. 

 

 

background image

zadanie 27.1. 

Si³y grawitacji s¹ du¿o mniejsze od odpychaj¹cych si³ elektrostatycznych dla dwóch 
protonów, dla

tego nie mog¹ one byæ odpowiedzialne za zbli¿anie siê protonów do siebie. 

Zdanie zawarte w zadaniu jest fa

³szywe. 

Mo¿na to udowodniæ ( ale nie jest to wymagane): 

 m

= 1,67*10

-27

 kg, G = 6,6· 10

-11

2

2

kg

m

N

 

Korzystamy z prawa powszechnej grawitacji i prawa Coulomba : 

36

2

2

e

g

2

2

e

2

2

g

10

8

,

0

ke

Gm

=

F

F

r

ke

=

F

 

oraz

      

r

Gm

=

F

=

 

Si³a grawitacji w stosunku do si³y elektrycznej jest zbyt ma³a, aby mog³a powodowaæ 

zbli¿anie siê protonów. 

 
zadanie 27.2. 
 

Z tekstu odczytujemy odleg³oœæ protonów r = 10

-15

 m. 

Energia kinetyczna dwóch protonów wyra¿a siê wzorem  E

kœr 

= 2CT 

a potencjalna:        E

=

ke

r

2

 

Porównujemy energie: 

2CT = 

ke

r

2

 

K

 

10

5,57

10

10

14

,

4

10

)

6

,

1

(

10

9

2

=

T

9

15

23

38

2

9

2

=

=

Cr

ke

 

zadanie 27.3. 
 
Po przeanalizowaniu rysunku piszemy równanie reakcji syntezy deuteru w hel; 

 

γ

+

+

He

H

D

3

2

1

1

2

1

 

 

obliczamy ró¿nicê mas j¹der na pocz¹tku i koñcu reakcji: 

 

M

= 5,0160

10

-27

 kg;         M

= 5,0066

10

-27

kg; 

 

M = 0,0094

10

-27 

kg; 

 

Obliczamy iloœæ energii wydzielonej podczas reakcji: 

E = c

2

M= 0,0846 

10

—11

 J 

 
 

4

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ – maj 2002r. 

 

 

background image

zadanie 27.4. 
 
Korzystamy z III prawa Keplera: 

lat

 

11,2

a

a

T

T

a

a

T

T

3

1

3
2

2

1

2

3
2

3

1

2

2

2

1

=

=

=

odczytujemy z tekstu a

1

=1 j.a; . a

2

=5 j.a.;  T

1

=1 rok 

 

5

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ – maj 2002r. 

 

 

background image

KARTOTEKA I SCHEMAT PUNKTOWANIA – ARKUSZ II 

UWAGA

: za ka¿de poprawne rozwi¹zanie zadania inn¹ metod¹ ni¿ w modelu odpowiedzi 

przy

znaje siê maksymaln¹ liczbê punktów. 

 
Zadanie 23. (krople) 
 

Nr 

zadania 

Standard 

Czynnoœci 

Liczba punktów 

 

∗ 

oznaczenie i wyskalowanie osi; 

1 pkt 

 

∗ 

naniesienie punktów pomiarowych; 

1 pkt 

3d 

∗ 

zaznaczenie niepewnoœci 
pomiarowych; 

1 pkt 

23.1. 

 

∗ 

narysowanie prostej najlepszego 
dopasowania. 

1 pkt 

4 pkt 

 

∗ 

zapisanie równania prostej h = At;  

1 pkt 

 

∗ 

obliczenie tg

α

 dla narysowanej prostej  

1 pkt 

3e 

∗ 

okreœlenie wspó³czynnika A jako 
szyb

koœci; 

1 pkt 

23.2. 

 

∗ 

poprawne okreœlenie ruchu 
podnosze

nia siê cieczy w naczyniu  

(ruch jednostajny); 

1 pkt 

4 pkt 

 

∗ 

Odczytanie z wykresu wysokoœci s³upa 
wody w szklance po 14 minutach; 

1 pkt 

4a 

∗ 

zapisanie wzoru na ciœnienie 
hydrostatyczne; 

1 pkt 

 

∗ 

zamiana jednostek; 

1 pkt 

23.3. 

 

∗ 

obliczenie wartoœci ciœnienia 

 

(oko³o520 Pa) 

1 pkt 

4 pkt 

Razem 

12 pkt 

 
 

Zadanie 24. (oœwietlenie) 

Nr 

zadania 

Standard 

Czynnoœci 

Liczba punktów 

∗ 

odczytanie z wykresu dla napiêcia  

U = 12 V  maksymalnej wartoœci 
nat

ê¿enia pr¹du  mog¹cego p³yn¹æ 

przez ¿arówkê I = 0,35 A ; 

1 pkt 

24.1. 2a 

∗ 

obliczenie wartoœci mocy ze wzoru 

P=UI = 4,2 W. 

1 pkt 

2 pkt. 

∗ 

charak

terystyka nie spe³nia prawa 

Ohma; 

1 pkt 

24.2. 

 1b 

∗ 

wykres I(U) nie jest lini¹ prost¹. 

1 pkt 

 

2 pkt 

 
 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ – maj 2002r. 

 

 

background image

 

∗ 

Odczytanie z wykresu napiêcia na 

¿arówkach dla I = 0,345 A, U

¿

 = 11 V; 

1 pkt 

∗ 

obliczenie napiêcia na oporniku 

U

= 1 V; 

1 pkt 

∗ 

wykorzystanie I prawa Kirchhoffa do 

obliczenia natê¿enia pr¹du p³yn¹cego 
przez opornik I = 1,38 A;

 

1 pkt 

24.3. 4a 

∗ 

wykorzystanie prawa Ohma do 
obliczenia oporu opornika R = 0,72 

1 pkt 

4 pkt. 

∗ 

Obliczenie natê¿enie pr¹du p³yn¹cego 

przez ¿arówkê z wykorzystaniem 

 

I prawa Kirchhoffa, I = 0,343 A; 

1 pkt 

∗  

obliczenie napiêcia na ¿arówkach z 

wykorzystaniem wzoru na moc,  

P = 

¿

¿

I

U

¿

¿

I

P

U

=

 

U

¿

 = 10,76 V; 

1 pkt 

∗ 

wykorzystanie ³¹czenia szeregowego 

oporników i wyliczenie wartoœci 
napi

êcia na oporniku, U

R

 = 1,24V; 

1 pkt 

24.4. 2b 

∗ 

obliczenie ciep³a wydzielonego na 
oporniku, Q = U

It 

Q = 1,24

1,715

3600=7655,8 J = 7,66 kJ. 

1 pkt 

4 pkt 

 

Razem 

12 pkt 

 

Zadanie 25. (wahad³o) 
 

Nr 

zadania 

Standard 

Czynnoœci Liczba 

punktów 

∗ 

Wykorzystanie wzoru na okres 
waha

d³a; 

1 pkt 

∗ 

wyprowadzenie wzoru na 

przyspieszenie grawitacyjne g =

2

R

GM

1 pkt 

∗ 

podstawienie wzoru na przyspieszenie  
i wyznaczenie masy; 

1 pkt 

25.1. 3a 

∗ 

sprawdzenie jednostki masy. 

1 pkt 

4 pkt 

 
 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ – maj 2002r. 

 

 

background image

 

Wypisanie czynnoœci: 

 

∗ 

zmontowaæ

 

 wahad³o i zmierzyæ jego 

d³ugoœæ; 

1 pkt 

 

25.2. 

∗ 

wprawiæ

 

 wahad³o w ruch drgaj¹cy, 

mierzyæ

 

 czas,  np.  10  drgañ, 

obli

czyæ okres œredni drgañ; 

1 pkt 

 

podstawiæ mierzone wartoœci 

 

i obliczyæ

 

 masê Ziemi; 

1 pkt 

 

3b 

∗ 

zmieniæ

 

 d³ugoœæ

 

 wahad³a  

i powtórzyæ

 

 doœwiadczenie 

1 pkt 

4 pkt 

∗ 

obliczenie œredniej wartoœci

 

 masy 

Ziemi M

œ r

= 5,968

10

24 

kg; 

1 pkt 

25.3 3c 

∗ 

obliczenie niepewnoœci pomiarowej za 

pomoc¹ b³êdu wzglêdnego 

δ

=0,12%; 

1 pkt 

2 pkt. 

∗ 

wyjaœnienie wp³ywu rozmiarów i masy 
ci

ê¿arka na otrzymane wyniki; 

1 pkt 

25.4 3f 

∗ 

wyjaœnienie wp³ywu d³ugoœci nici 

1 pkt 

2 pkt. 

 

Razem 

12 pkt. 

 
 
 
Zadanie 26. (cyklotron) 

Nr 

zadania 

Standard 

Czynnoœci Liczba 

punktów 

∗ 

Zapi

sanie wzoru na energiê ³adunku 

uzyskan¹ w polu elektrycznym; 

1 pkt 

∗ 

zapisanie zasady zachowania energii 

dla poruszaj¹cego siê deuteronu; 

1 pkt 

∗ 

przekszta³cenie wzoru i wyznaczenie 

prêdkoœci koñcowej deuteronu; 

1 pkt 

26.1. 2b 

∗ 

obliczenie wartoœci prêdkoœci 
deuteronu  v 

 38

10

m/s. 

1 pkt 

4 pkt 

26.2. 1b 

∗ 

Prawid³owe narysowanie toru 
deuteronu w polu magnetycznym. 

1 pkt 

1 pkt 

∗ 

Zapisanie równania ruchu deuteronu  

i wstawienie si³y Lorentza; 

1 pkt 

∗ 

przekszta³cenie wzoru i wyliczenie 
indukcji magnetycznej; 

1 pkt 

26.3. 2b 

∗ 

obliczenie wartoœci indukcji 
magnetycznej B = 1,5 T. 

1 pkt 

3 pkt 

 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ – maj 2002r. 

 

 

background image

 

∗ 

Wyra¿enie energii w d¿ulach  
E = 20,8

10

-13

J; 

1 pkt 

∗ 

zapisanie wzorów na pêd i energiê 
ki

netyczn¹; 

1 pkt 

∗ 

wyra¿enie pêdu jako funkcji energii; 

1 pkt 

26.4. 2a 

∗ 

obliczenie wartoœci pêdu  

p = 11,72

10

-20 

kgm/s. 

1 pkt 

4 pkt 

 

Razem 

12 pkt 

 
 

Zadanie 27. (S³oñce) 
 

Nr 

zadania 

Standard 

Czynnoœci Liczba 

punktów 

∗ 

stwierdzenie, ¿e si³y elektrostatycznego 

odpychania s¹ dla dwóch protonów 
du

¿o wiêksze od si³ grawitacji; 

1 pkt 

27.1. 4b 

∗ 

stwierdzenie, ¿e cytowane zdanie jest 

fa³szywe; 

1 pkt 

2 pkt 

∗ 

Porównanie energii kinetycznej z 
ener

gi¹ potencjaln¹ protonów; 

1 pkt 

∗ 

przekszta³cenie wzoru i wyliczenie 
temperatury; 

1 pkt 

∗ 

wyselekcjonowanie z treœci zadania 

odleg³oœci miêdzy protonami r=10

-15 

m; 

1 pkt 

27.2. 4b 

∗ 

oszacowanie rzêdu wartoœci 
temperatury T

 10

9

 K. 

1 pkt 

4 pkt 

∗ 

Napisanie równania reakcji syntezy 
deuteru w hel; 

1 pkt 

∗ 

obliczenie ró¿nicy mas j¹der na 
po

cz¹tku i koñcu reakcji 

∗ ∆

M = 0,0094 

10

-27

 kg ; 

1 pkt 

27.3. 2a 

∗ 

obliczenie energii wydzielonej podczas 
reakcji; E = 0,0846

10

-11

 J.  

1 pkt 

3 pkt 

∗ 

Selekcja danych z treœci zadania; 

1 pkt 

∗ 

zapisanie III prawa Keplera;  

1 pkt 

27.4. 2a 

∗ 

obliczenie wartoœci okresu obiegu 
Jo

wisza wokó³ S³oñca; 

 T

2

 = 11,2 lat. 

1 pkt 

3 pkt 

 Razem 

12 pkt 

 
 
 

Egzamin maturalny z fizyki z astronomi¹ – maj 2002r.