Kuratorium Oświaty w Katowicach
KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI I ASTRONOMII
DLA UCZNIÓW SZKÓŁ GIMNAZJALNYCH
FINAŁ WOJEWÓDZKI
17 marca 2010 r.
WITAJ FINALISTO KONKURSU
Gratulujemy! Jesteś juŜ finalistą konkursu z fizyki i astronomii.
Dzisiaj, podobnie jak na poprzednich etapach masz do rozwiązania dwa
zadania rachunkowe, jedno zadanie problemowe i test mieszany składający
się z 10 pytań-zadań.
Rozwiązanie kaŜdego zadania zapisz czytelnie piórem lub długopisem
w wyznaczonym miejscu.
Odpowiedzi na pytania testowe zaznacz bezpośrednio na teście. JeŜeli
pomyliłeś się i chcesz zmienić odpowiedź, zaznacz to w sposób czytelny, nie
budzący wątpliwości Komisji, która będzie go oceniała.
Na rozwiązanie zadań rachunkowych i testu masz 90 minut.
Za poprawne rozwiązanie zadań rachunkowych moŜesz otrzymać
w sumie 30 punktów. Za kaŜde poprawnie rozwiązane pytanie testowe
otrzymujesz 1 punkt. W sumie za rozwiązanie testu i zadań rachunkowych moŜesz
uzyskać 40 punktów.
Aby zostać LAUREATEM KONKURSU musisz uzyskać minimum 90% moŜliwych
do zdobycia punktów, czyli co najmniej 36 punktów.
W punktacji za zadania nie przyjmuje się punktów mniejszych niŜ 0,5.
śyczymy powodzenia!
Zadanie
Zad. 1
Zad. 2
Zad. 3
Test
Razem
punkty
Czas pracy: 90 minut
Zadanie 1 (11 punktów)
Stalowe naczynie w kształcie walca o promieniu dna 10 cm i masie 2,7 kg włoŜono do
większego naczynia z wodą, tak Ŝe pływa ono w nim swobodnie. Oblicz, jak głęboko będzie
zanurzone to naczynie, jeśli wsypiemy do niego ryŜ o masie 1200 g i wlejemy wodę o
masie 800 g. Gęstość wody wynosi
3
1000
m
kg
.
Zadanie 2 ( 12 punktów)
Dwie spirale grzejne (kaŜda dostosowana do napięcia 230 V) o mocy 400 W i 600 W
połączono szeregowo i włączono do źródła napięcia 230 V. Układ ten wykorzystano do
ogrzewania 2 kg wody. Oblicz, o ile stopni wzrośnie temperatura wody po czasie 10 minut
ogrzewania, jeŜeli wiadomo, Ŝe 30% dostarczanej energii nie jest wykorzystane na
ogrzanie wody. Ciepło właściwe wody wynosi
C
kg
J
0
4200
⋅
.
Zadanie problemowe (7 punktów)
Na zadanie domowe uczniowie mieli wykonać tekturowe, prostopadłościenne pudełka, które
posiadają z boku po cztery okienka (A, B, C, D). Na lekcji przez otwór A skierowano
równoległe wiązki promieni. Napisz, co znajduje się wewnątrz pudełek 1. i 2. jeŜeli
promienie wychodzą z nich tak jak na rysunkach? Uzupełnij poniŜsze rysunki.
TEST
1.
Na duŜym pustym placu rowerzysta przejechał ruchem jednostajnym z
szybkością
s
m
2
z punktu O do
punktu K wzdłuŜ drogi
przedstawionej na rysunku I.
Która z linii na wykresie II
odpowiada zaleŜności drogi (s)
od czasu (t) w ruchu
rowerzysty?
A) 1,
B) 2,
C) 3,
D) 4.
2.
Wykres przedstawia zaleŜność wartości pędu od
czasu w ruchu ciała o masie 2 kg. Szybkość tego
ciała w chwili t = 5 s była równa:
A)
s
m
4
,
0
,
B)
s
m
1
,
C)
s
m
2
,
D)
s
m
5
,
2
.
3.
Która z przedstawionych na rysunku gwiazd jest Gwiazdą Polarną?:
A) 1,
B) 2,
C) 3,
D) 4.
4.
Co się stanie, gdy naelektryzowany ujemnie elektroskop dotkniesz
przewodnikiem trzymanym w ręce?
A) nastąpi uziemienie, poniewaŜ ujemny ładunek przepłynie przez przewodnik do
mojego ciała,
B) nastąpi zobojętnienie, gdyŜ ładunki ujemne przepłyną do przewodnika i
rozłoŜą się w nim równomiernie,
C) część ładunku z elektroskopu przepłynie do przewodnika, który naelektryzuje
się ujemnie,
D) nic się nie stanie.
5.
Wrzątek w czajniku w porównaniu z wodą w oceanie ma:
A) mniejszą energię wewnętrzną i mniejszą średnią energie kinetyczną
cząsteczek,
B) mniejszą energię wewnętrzną i większą średnią energie kinetyczną
cząsteczek,
C) większą energię wewnętrzną i mniejszą średnią energie kinetyczną
cząsteczek,
D) większą energię wewnętrzną i większą średnią energie kinetyczną cząsteczek.
6.
Drgająca z częstotliwością 680 Hz membrana
głośnika wytwarza falę akustyczną, której
szybkość wynosi
s
m
340
. Ile wynosi długość tej
fali i długość odcinka AB?
A)
λ
=0,5 m; AB = 2 m,
B)
λ
=0,5 m: AB = 1 m,
C)
λ
=2 m; AB = 4m,
D)
λ
=2 m; AB = 8 m.
7.
Na pudło (jak na rysunku) działają w płaszczyźnie poziomej dwie siły o
wartościach F
1
= 300 N i F
2
= 400 N tak, Ŝe
zaczęło się poruszać z przyspieszeniem
2
10
s
m
a
=
.
Masa pudła wynosi:
A) 50 g,
B) 5 kg,
C) 50000 g,
D) 5,5 kg.
8.
Zasada działania transformatora oparta jest na:
A) działaniu stałego pola magnetycznego na uzwojenie wtórne,
B) działaniu zmiennego pola magnetycznego na uzwojenie wtórne,
C) działaniu stałego pola elektrycznego na uzwojenie wtórne,
D) przepływie prądu z obwodu pierwotnego do obwodu wtórnego.
9.
W polu elektrycznym umieszczono pojemnik K z polonem (rysunek). WyróŜnione
na rysunku wiązki promieniowania 1, 2, 3 to
odpowiednio:
A)
γ
β
α
,
,
,
B)
α
γ
β
,
,
,
C)
β
α
γ
,
,
,
D)
β
γ
α
,
,
.
10.
W niejednorodnym polu elektrostatycznym umieszczono identyczne ładunki
próbne. Na który ładunek działa największa siła elektryczna?
A) Na 1,
B) Na 2,
C) Na 3,
D) Na wszystkie działa jednakowa siła.
KLUCZ ODPOWIEDZI
We wszystkich zadaniach przyjmujemy stałą punktację:
•
0,5 p. za wypisanie pełnych danych;
•
0,5 p. za słowną odpowiedź do zadania;
•
1 p. za poprawny rachunek jednostek w całym zadaniu;
•
1 p. za poprawne rachunki na danych liczbowych.
Dodatkowe punkty za kolejne kroki podane są w kluczu odpowiedzi. Maksymalną ilość punktów przyznajemy za
prawidłowo rozwiązane zadanie inną metodą.
Za kaŜdą dobrą odpowiedź w teście przyznajemy 1 p.
Zadanie 1 (11 punktów)
Dane:
Szukane:
r = 10 cm = 0,1 m
h
1
= ?
m
r
= 1200 g = 1,2 kg
m
w
= 800 g = 0,8 kg
m
n
= 2,7 kg
3
1000
m
kg
w
=
ρ
Rozwiązanie
w
r
n
w
Q
Q
Q
F
+
+
=
1p.
g
h
S
F
w
w
⋅
⋅
⋅
=
1
ρ
1p.
2
r
S
⋅
=
π
1p.
g
m
Q
n
n
⋅
=
,
g
m
Q
r
r
⋅
=
,
g
m
Q
w
w
⋅
=
3p.
g
m
g
m
g
m
g
h
r
w
r
n
w
⋅
+
⋅
+
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
1
2
π
ρ
1p.
2
1
r
m
m
m
h
w
w
r
n
⋅
⋅
+
+
=
π
ρ
1p.
[ ]
[ ]
m
m
m
m
kg
kg
h
15
,
0
4
,
31
7
,
4
1
,
0
14
,
3
1000
8
,
0
2
,
1
7
,
2
2
3
2
1
≈
=
⋅
⋅
⋅
+
+
=
Odp. : Naczynie zanurzy się na głębokość 0,15 m.
Zadanie 2 ( 12 punktów)
Dane:
Szukane:
P
1
= 400 W
?
=
∆
t
P
2
= 600 W
U = 230 V
m = 2 kg
τ
= 10 min. = 600 s
k = 30% = 0,3
C
kg
J
c
0
4200
⋅
=
Rozwiązanie:
1
2
1
P
U
R
=
,
2
2
2
P
U
R
=
1p.
2
1
R
R
R
c
+
=
1p.
Moc połączonych grzałek
c
R
U
P
2
=
1p.
⇒
2
1
2
1
2
2
1
2
2
P
P
P
P
P
U
P
U
U
P
+
⋅
=
+
=
1p.
Praca prądu płynącego przez grzałki
τ
⋅
=
P
W
1p.
Sprawność układu η = 1-k
E
W
k
∆
=
−
)
1
(
1p.
t
c
m
E
∆
⋅
⋅
=
∆
1p.
τ
⋅
−
=
∆
⋅
⋅
P
k
t
c
m
)
1
(
1p.
⇒
c
m
P
P
P
P
k
c
m
P
k
t
⋅
⋅
+
⋅
⋅
−
=
⋅
⋅
⋅
−
=
∆
τ
τ
2
1
2
1
)
1
(
)
1
(
1p.
[ ]
C
C
J
s
s
J
C
J
s
W
C
kg
J
kg
s
W
W
t
o
0
0
0
2
12
12
8400
600
240
7
,
0
4200
2
600
400
600
400
600
7
,
0
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
=
∆
Odp. : Temperatura wody wzrośnie o 12
0
C.
Zadanie 3 ( 7 punktów)
W pudełku 1. – jest zwierciadło płaskie (1p.) ustawione tak, Ŝe kąt padania promieni wynosi 45
0
(1p.).
W pudełku 2. – dwa zwierciadła płaskie (1p.) tworzące ze sobą kąt 90
0
(1p.) tak, Ŝe na kaŜde z nich promienie
padają pod kątem 45
0
(1p.) .
Dodatkowo po 1p. za kaŜdy dobrze wykonany rysunek.
Test: 1C); 2B); 3D); 4A); 5B); 6A); 7C); 8B); 9A); 10A)