Kuratorium Oświaty w Katowicach
KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI I ASTRONOMII
DLA UCZNIÓW SZKÓA
GIMNAZJALNYCH
Etap II
21 stycznia 2010 r.
Drogi Uczestniku Konkursu
Dzisiaj przystępujesz do kolejnego, drugiego etapu Konkursu.
Masz do rozwiÄ…zania dwa zadania rachunkowe, jedno zadanie
problemowe i test mieszany składający się z 10 pytań-zadań.
RozwiÄ…zanie ka\
dego zadania zapisz czytelnie piórem lub długopisem w
wyznaczonym miejscu.
Odpowiedzi na pytania testowe zaznacz bezpośrednio na teście. Je\
eli
pomyliłeś się i chcesz zmienić odpowiedz
, 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 mo\
esz otrzymać
w sumie 30 punktów. Za ka\
de poprawnie rozwiÄ…zane pytanie testowe
otrzymujesz 1 punkt. W sumie za rozwiązanie testu i zadań rachunkowych mo\
esz
uzyskać 40 punktów.
Aby przejść do drugiego etapu musisz uzyskać minimum 85% mo\
liwych do
zdobycia punktów, czyli co najmniej 34 punkty.
W punktacji za zadania nie przyjmuje się punktów mniejszych ni\
0,5.
śyczymy powodzenia!
Zadanie Zad. 1 Zad. 2 Zad. 3 Test Razem
punkty
Czas pracy: 90 minut
Zadanie 1 (13 punktów)
Pociąg elektryczny o masie 6 ton ruszył ze stacji ruchem jednostajnie przyspieszonym i w
m
ciągu 15 sekund osiągnął prędkość 10 . Oblicz średnie natę\
enie prÄ…du elektrycznego
s
płynącego przez uzwojenie silnika, je\
eli silnik ten jest zasilany napięciem 600 V. Opory
ruchu wynoszą 8000 N. Zakładamy, \
e tylko połowa energii elektrycznej jest zamieniana na
pracÄ™.
Zadanie 2 (9 punktów)
Do kalorymetru, zawierajÄ…cego mieszaninÄ™ 2 kg wody i 1 kg lodu o temperaturze 0oC
wlewamy wrzÄ…cÄ… wodÄ™ (o temperaturze 100oC).
Oblicz masę wrzącej wody, którą trzeba wlać do naczynia, aby uzyskać wodę o
temperaturze 20oC. Pomiń ciepło pobrane przez naczynie.
J J
CiepÅ‚o wÅ‚aÅ›ciwe wody: 4,2 Å"103 , ciepÅ‚o topnienia lodu: 335 Å"103 .
kg Å"0 C kg
Zadanie problemowe (8 punktów)
Wyjaśnij, dlaczego roztopiony smalec zaczyna krzepnąć od spodu naczynia, a woda
odwrotnie  od góry. Napisz jak w omawianych procesach zmienia się energia wewnętrzna
wody i smalcu?
TEST
1. Ruchami Browna nazywamy:
A) chaotyczne ruchy widzialnej czÄ…stki spowodowane uderzeniami czÄ…steczek
ośrodka,
B) chaotyczny ruch cząstek ośrodka,
C) ruch drgający cząsteczek ciała stałego,
D) chaotyczne ruch małych \
ywych organizmów.
2. Zmierzono szerokość pudełka i zapisano wynik uwzględniając niepewność
pomiaru: (70Ä… 1) mm. Oznacza to, \
e rzeczywista szerokość pudełka zawarta
jest w granicach:
A) od 60,01 mm do 70,01 mm,
B) od 69 mm do 71 mm,
C) od 69,1 mm do 70,1 mm,
D) od 68 mm do 72 mm.
3. Ró\
nica szybkości samochodów w sytuacji przedstawionej na rysunku wynosi:
m km m m
A) 5 , B) 1,8 , C) 50 , D) 32 .
s h s s
4. Spośród wymienionych ni\
ej procesów zaznacz te, w których substancje
pobierajÄ… energiÄ™:
1) topnienie śniegu, 2) wrzenie wody, 3) skraplanie tlenu,
4) parowanie wody z powierzchni jeziora, 5)  schnięcie prania,
6) tworzenie siÄ™ kostek lodu w zamra\
alniku,
7) topnienie kostek lodu w soku pomarańczowym.
5. Młot kafaru (rysunek) uderza we wbijaną w ziemie rurę z prędkością o wartości
m
7 . Z jakiej wysokości nad rurą spadał młot?
s
A) 2,5 m,
B) 5 m,
C) 7 m,
D) 11 m.
6. Jeden gruby, czy dwa cienkie koce o łącznej grubości tego koca lepiej ochronią
przed zimnem?
A) jeden gruby,
B) dwa cienkie,
C) w obu przypadkach ochroniÄ… jednakowo,
D) zale\
y to od rodzaju pogody (wiatr, wilgotność).
7. Zaznacz, które z poni\
szych stwierdzeń dotyczących dz
więku jest fałszywe?
A) wysokość dz
więku zale\
y od ciśnienia powietrza,
B) natÄ™\
enie dz
więku zale\
y od amplitudy rozchodzenia siÄ™ dz
więku,
C) dz
więk rozchodzi się w postaci fali podłu\
nej,
D) wysokość dz
więku zale\
y od częstotliwości drgań z
ródła dz
więku.
8. Je\
eli długość przewodnika zmniejszymy dwukrotnie, zwiększając jednocześnie
dwukrotnie jego średnicę, to jego opór:
A) zmaleje ośmiokrotnie, B) zmaleje czterokrotnie,
C) zmaleje dwukrotnie, D) nie zmieni siÄ™.
9. Do kulki elektroskopu naładowanego dodatnio przyło\
ono pałeczkę (rysunek
obok). Czy pałeczka była naelektryzowana?
A) nie
B) tak  Å‚adunkiem dodatnim,
C) tak  Å‚adunkiem ujemnym,
D) mogła być naelektryzowana lub nie.
10. Uczeń zaprojektował model hamulca hydraulicznego. Jakie jest ciśnienie płynu
w cylindrze 2 w porównaniu z ciśnieniem w cylindrze 1 przy naciskaniu hamulca?
A) takie samo,
B) mniejsze ze względu na długi przewód łączący oba cylindry,
C) mniejsze ze względu na małą powierzchnię szczęki hamulcowej,
D) większe, poniewa\
tłok w cylindrze 2 ma większą powierzchnię ni\
tłok
w cylindrze 1.
KLUCZ ODPOWIEDZI
We wszystkich zadaniach przyjmujemy stałą punktację:
" 0,5 p. za wypisanie pełnych danych;
" 0,5 p. za słowną odpowiedz
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 ka\
dÄ… dobrÄ… odpowiedz
w teście przyznajemy 1 p. W przypadku pytania 4  1p. za pełną poprawną
odpowiedz
.
Zadanie 1  13 punktów
Dane: Szukane:
m = 6 t = 6000 kg I = ?
t = 15 s
m
v = 10
s
Fop = 8000N
U = 600 V
· = 50%
RozwiÄ…zanie
W = · Å" Eel 1p.
W
W = · Å"U Å" I Å"t 1p. stÄ…d I = 1p.
· Å"U Å"t
Siła wypadkowa działająca na tramwaj Fw = F - Fop 1p.
gdzie F  siła pochodząca od silnika tramwaju F = Fop + ma 1p.
v m Å" v
a = 1p. stÄ…d F = Fop + 1p.
t t
Droga w ruchu jednostajnie przyspieszonym bez prędkości początkowej:
2 2
a Å"t v Å" t v Å" t
s = = = 1p.
2 2 Å"t 2
m Å" v v Å" t
ëÅ‚ öÅ‚
Praca W = F Å" s = Fop + Å" 1p.
ìÅ‚ ÷Å‚
t 2
íÅ‚ Å‚Å‚
m Å" v v Å" t m Å" v
ëÅ‚ öÅ‚ ëÅ‚ öÅ‚
Fop + Å" Fop + Å" v
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
t 2 t
íÅ‚ Å‚Å‚ íÅ‚ Å‚Å‚
NatÄ™\
enie prądu płynącego w uzwojeniu silnika I = = 1p.
· Å"U Å" t U
6000 Å"10
ëÅ‚8000 + öÅ‚
Å"10
ìÅ‚ ÷Å‚
15 N Å" m J Å" C A Å" s
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
I = = 200 = 200 = 200[A]
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
600 s Å"V s Å" J s
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
Odp. : Przez uzwojenie silnika płynie prąd o średnim natę\
eniu 200 A.
Zadanie 2  9 punktów
Dane: Szukane:
mwody = 2 kg m = ?
mlodu = 1 kg
Tl = 00C
Tw =1000C
Tk = 200C
J
cw = 4,2 Å"103
kg Å"o C
J
cl = 335 Å"103
kg
RozwiÄ…zanie:
CiepÅ‚o oddane przez wrzÄ…ca wodÄ™ Q1 = m Å" cw Å"(Tw - Tk ) 1p.
CiepÅ‚o pobrane przez lód na stopienie Q2 = ml Å" cl 1p.
CiepÅ‚o pobrane przez wodÄ™ na ogrzanie Q3 = (mw + ml )Å" cw Å"Tk 1p.
Q1 = Q2 + Q3 1p.
m Å" cw Å"(Tw - Tk )= ml Å" cl +(mw + ml )Å" cw Å"Tk 1p.
ml Å" cl + (mw + ml ) Å" cw Å"Tk
m = 1p.
cw Å"(Tw - Tk )
J
îÅ‚ Å‚Å‚
kg Å"
ïÅ‚ śł
1Å" 335 Å"103 + (1+ 2)Å" 4,2 Å"103 Å" 20 kg 335000 + 3Å" 4200 Å" 20
ïÅ‚ śł
m = = [kg]E" 1.75[kg]
J
4,2 Å"103 Å" (100 - 20) 336000
ïÅ‚ śł
Å"0 C
ïÅ‚ śł
kg Å"0 C
ðÅ‚ ûÅ‚
Odp. : Nale\
y dodać około 1,75 kg wrzącej wody.
Zadanie 3 - 8 punktów
Warstwy smalcu o ni\
szej temperaturze mają większą gęstość (1p.) dlatego opadają na dół (1p.), stąd proces
krzepnięcia rozpoczyna się od spodu naczynia (1p.).
Woda w temperaturze bliskiej temperaturze krzepnięcia wykazuje anomalną rozszerzalność temperaturową (1p.),
warstwy wody mają mniejszą gęstość, unoszą się do góry (1p.) i proces krzepnięcia rozpoczyna się od powierzchni
cieczy (1p.).
Podczas krzepnięcia zarówno woda jak i smalec oddają energię do otoczenia (1p.), czyli energia wewnętrzna
maleje (1p.).
Test: 1A); 2B); 3A); 4  1, 2, 4, 5, 7); 5A); 6B); 7A); 8A); 9b); 10A).