1
Zadanie 1. (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 1.1 (2 pkt)
Zadanie 1.2 (1 pkt)
Zadanie 1.3 (1 pkt)
Zadanie 1.4 (1 pkt)
Indukcja elektromagnetyczna
– poziom rozszerzony
2
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 1.5 (1 pkt)
Zadanie 1.6 (2 pkt)
Zadanie 1.7 (2 pkt)
3
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
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
2
2
2
2
4
Wypeánia
egzaminator! Uzyskana liczba pkt
Zadanie 2.1 (2 pkt)
Zadanie 2.2 (2 pkt)
Zadanie 2.3 (2 pkt)
4
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
2
2
2
2
4
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
0
x
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
0
x
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
0
x
G
Įr
u
Zadanie 2.4 (4 pkt)
Zadanie 2.5 (2 pkt)
5
Zadanie 3. (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
1
= 230 V, otrzymując
na uzwojeniu wtórnym napiĊcie skuteczne U
2
= 115 V. Do uzwojenia wtórnego doáączono
ukáad skáadający siĊ z dwóch idealnych diod* D
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 3.1 (1 pkt)
Zadanie 3.2 (1 pkt)
Zadanie 3.3 (1 pkt)
Zadanie 3.4 (2 pkt)
6
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
1
1
1
2
2
1
2
Wypeánia
egzaminator Uzyskana liczba pkt
~
U
1
U
2
C
M
N
B
A
Zadanie 3.5 (2 pkt)
Informacje do zadań 3.6 i 3.7
Zadanie 3.6 (1 pkt)
Zadanie 3.7 (2 pkt)