Zeszyt ćwiczeń i zadań z fizyki

Zestaw ćwiczeń i zadań utrwalających i uzupełniających z zakresu fizyki i astronomii.

Zeszyt zawiera treści podzielone ze względu na zagadnienia

Oznaczenia stosowane przy numeracji zadań:

..¹ - zagadnienia o małym stopniu trudności bazujące na podstawowych wzorach i nieskomplikowanym stopniu matematycznym lub testy z wiedzy podstawowej

/ sposób oznaczenia zadania skierowanego do ucznia mającego problemy edukacyjne/

..² - zadania o średnim stopniu trudności, zawierające zagadnienia podstawowe z elementami przekształceń matematycznych lub testy z zagadnień dodatkowych

/ sposób oznaczenia zadania skierowanego do ucznia chcącego poprzez ćwiczenia rozwinąć lub utrwalić posiadana wiedze i umiejętności/

..^* - zadania o rozwiniętym stopniu trudności, wymagające zgłębienia wiedzy podstawowej

/ sposób oznaczenia zadania skierowanego do ucznia chcącego rozwinąć i poszerzyć swoje wiadomości i umiejętności z zakresu fizyki/

Niektóre wielkości i stałe fizyczne i astronomiczne /wartości przybliżone/

przyspieszenie ziemskie - g = 9,81 m/s²

stała grawitacji - G = 6,67 . lO^-11 N· m²/ kg²

liczba Avogadra - N A = 6,02 . 10²³ mol^-1

stała gazowa - R = 8,31J J/mol· K

stała Boltzmanna - k = 1,38· 10^-23 J/K

stała przesunięć Wiena - C = 2,90 . 10^-3 m . K

stała Plancka - h = 6,63 . 10^-34 J. s

stała Rydberga - R = 1,097· 10⁷ m^-1

ładunek elektronu - e = 1,6 . 10^-19 C

jednostka masy atomowej - u = 1,66.10^-27 kg

masa elektronu -me= 9,11.10^-31 kg

masa protonu - m p = 1,67· 10^-27 kg

masa neutronu - m_n = 1,67.10^-27 kg

prędkość światła - c - 2,99793 . 10⁸ m/s

prędkość dźwięku w powietrzu - 340 m/s

przenikaln. elektr. próżni-ε_o= 8,85 .1O-¹² C²/ N m²

przenikaln. magnet. próżni - μ o = 4 π·10^-7 N / A ²

1. Ruch i siły

Zad 1.1¹

Samochód przebył pierwszy odcinek trasy S₁ = 180 km w czasie t₁ = 2,5 h , a drugi odcinek
S₂ = 120 km z prędkością V = 80 km/h. Oblicz prędkość średnią na całej trasie.

Zad 1.2¹

Ciało rusza z miejsca z przyspieszeniem a = 4 m/s² i porusza się w czasie t = 5s. Oblicz prędkość średnią.

Zad 1.3¹

Ciało przebywa ruchem jednostajnie przyspieszonym w ciągu piątej sekundy od chwili ruszenia drogę 3,6 m. Oblicz przyspieszenie.

Zad 1.4¹

Łódka odbija od brzegu z predk0oscią ½ m/s. Prąd rzeki spycha łódkę na środek rzeki z prędkością 8/10 m/s. Oblicz prędkość wypadkową lodki i kąt o jaki się odchyli.

Zad 1.5²

Dwaj sąsiedzi nie zdążyli wsiąść do tramwaju. Jeden z nich poszedł pieszo do domu odległego o 1 km z prędkością 5 km/h a drugi zaczekał na tramwaj, który nadjechał po 10 minutach. Tramwaj porusza się ze średnią prędkością 24 km/h. Oblicz, który z sąsiadów był wcześniej w domu.

Zad 1.6²

Prędkość ciała rozłożona na dwie składowe o jednakowych wartościach V1=V2= 6 m/s. Kąt pomiędzy tymi wektorami wynosi 120 stopni. Znajdź wartość i kierunek prędkości ciała.

Zad 1.7²

Samochód sportowy w czasie 8 s od chwili ruszenia z miejsca może osiągnąć prędkość 1000 km/h . Oblicz jego średnie przyspieszenie na odpowiadającym temu czasowi odcinku drogi.

Zad 1.8²

Odległość miedzy 2 przystaniami motorówka przebywa z nurtem rzeki w ciągu 10 min, a pod prąd w ciągu 30 min. W jakim czasie odległość te przepłynie wrzucone do wody koło ratunkowe

Zad 1.9¹

Przyśpieszenie pewnego ciała wynosi 2 cm/ s² . Podaj przyjmując V_p = 0 ile wynosi prędkość ciała po czasie 1 s i 2 s.

Zad 1.10²

Oblicz czas trwania 1 obrotu karuzeli, której krzesełka odległe o 6 m od osi obrotu poruszają się z prędkością π m/s.

Zad 1.11²

Znajdź wartość prędkości liniowej, kątowej i przyspieszenia dośrodkowego wynikającego z obrotu Ziemi dookoła osi dla ciała znajdującego się na równiku. Promień Ziemi wynosi r = 6,37 * 10⁶ m. / T= 24 h=86400 s /

Zad 1.12¹

Kamień szlifierski o średnicy 20 cm wykonuje 1200 obrotów na minutę. Z jaką prędkością lecą iskry podczas szlifowania przedmiotu?

Zad 1.13¹

Znajdź masę ciała poruszającego się po prostej, które pod działaniem siły o wartości 30 N w czasie 5 s zmienia swą prędkość z 15 m/s na 30 m/s

Zad 1.14¹

Jaką drogę przebyło ciało poruszające się ruchem jednostajnym z prędkością v = 5 m/s w ciągu 5 s?

Zad 1.15^*

Dwa jednorodne walce o promieniu R₁ = R i R₂ = 2R staczają się bez poślizgu z równi pochyłej. Oblicz stosunek prędkości tych walców u podstawy równi.

Zad 1.16^*

Z jaką prędkością stoczy się bez poślizgu pełny walec po powierzchni pochyłej z wysokości 3m ?

Zad 1.17²

Na wykresie przedstawiono zależność drogi s pewnego ciała od czasu t. Równanie drogi jako funkcji czasu tego ciała jest następujące:

1. 
   s = 10 t

2. s = 2t + 10 s[m]

3. 
   s = 10 t + 0,2 t

4. 
   
   s = 5 t - t² 40

10

t[s]

5 10 15

Zad 1.18¹

Siłę odśrodkową bezwładności przedstawia na rysunku wektor oznaczony symbolem:

1. F₁ F₁

2. 
   
   F₂

3. F₃

4. F₄

F₂ F₄

F₃

Zad 1.19¹

Drugą zasadę dynamiki określa związek :

1. F = 0 ⇒ v = const i a = 0

2. F = const ⇒ a = const

3. F = const ⇒ a ≠ const

Zad 1.20¹

Jakie przyśpieszenie ciału o masie 2 kg nada siła o wartości 4 N

Zad 1.21²

Dwie kule o masie m₁ = 5g i m₂ = 2g poruszają się w kierunkach prostopadłych do siebie
z prędkościami V₁ = 60m/s i V₂ = 2m/s. Oblicz wartość sumy pędów tych kul.

Zad 1.22²

Na wózek o masie 200 kg stojący na poziomym torze wskakuje chłopiec o masie 50 kg biegnący z prędkością 9 m/s skierowaną równolegle do toru. Z jaką prędkością odjedzie wózek?

Zad 1.23²

Jak zmieni się siła tarcia kinetycznego w ruchu sanek po wodzie nieobciążonych oraz w przypadku, gdy na sankach siedzi chłopiec o ciężarze 400 N. Ciężar sanek wynosi 200 N a współczynnik tarcia 9/10.

Zad 1.24²

Pod działaniem stałej siły ciało o masie 25 kg przebyło w czasie 5 s drogę 75 cm. Oblicz wartość siły działającej na to ciało przyjmując, że prędkość początkowa = 0.

Zad 1.25²

1. Określ wartość i kierunek pędu ciał po zderzeniu takim jak na rysunku.

masy ciał wynoszą m₁ i m₂ a pędy odpowiednio p i 2p

Zad 1.26¹

Oblicz pęd ciała o masie 1 tony poruszającego się z prędkością ½ m/s .

Zad 1.27¹

Na dwa ciała działają jednakowe siły nadając im przyspieszenie a₁ = 0,8 m/s² i a₂ = 3,2 m/s² Oblicz stosunek mas m₁ i m₂ tych ciał.

Zad 1.28¹

Jakie byłoby przyspieszenie ciała o masie 1 kg w przypadku a i b gdyby przyłożono do niego siły tak jak pokazuje rysunek:

a) F₁ = 3 N , F₂ = 1,5 N b) F₁ = F₃ = 2 N , F₂ = F₄ =3 N

Zad 1.29²

Rozważ problem zderzających się kul bilardowych.

1. dorysuj tory kul po zderzeniu

2. ile kul odskoczy w przypadku b) i c) ?

3. oszacuj prędkości kul po zderzeniu w porównaniu z prędkością kuli przed zderzeniem

a) b)

v v

c) d)

v v

Zad 1.30¹

Jakie byłoby przyspieszenie ciała o masie 1 kg w przypadku a i b gdyby przyłożono do niego siły tak jak pokazuje rysunek:

a) F₁ = 2,5 , F₂ = 1N , F₃ = 1,5 N b) F₁ = F₂ = F₃ = 1,5 N

Zad 1.31¹

Uzupełnij zdania , używając zwrotów : potoczy się do przodu , potoczy się do tyłu , układem inercjalnym , układem nieinercjalnym

1. Na podłodze jadącego autobusu leży piłka. Przez pewien czas pozostawała w tym samym miejscu . Jakim układem odniesienia dla piłki podczas trwania obserwacji jest autobus ?

2. Podczas hamowania autobusu piłka …………………….

Jak teraz nazwiesz układ odniesienia , jakim jest dla piłki autobus ?

3. Gdy autobus znów rusza , piłka , która podczas trwania postoju zatrzymała się , ……………………… Jakim układem odniesienia dla piłki i wszystkich obiektów , które się w nim znajdują jest autobus?...........................................

Zad 1.32¹

Kierowa autobusu zawiesił maskotkę w taki sposób , że podczas jazdy mogła się ona wychylać swobodnie do przodu , do tyłu , na prawo , na lewo . Odpowiedz na pytania i zaznacz zdania w których autobus był nieinercjalnym układem odniesienia

1. Jak odchyli się maskotka , gdy autobus rusza z miejsca ?

2. Jak odchyli się maskotka , gdy autobus przyspiesza ?

3. Jak odchyli się maskotka , gdy autobus jedzie wzdłuż prostoliniowego odcinka drogi nie zmieniając prędkości ?

4. Jak odchyli się maskotka , gdy autobus zwalnia ?

5. Jak odchyli się maskotka , gdy autobus zatrzymuje się ?

6. Jak odchyli się maskotka , gdy autobus skręca w prawo ?

7. Jak odchyli się maskotka , gdy autobus skręca w lewo ?

Zad 1.33²

Co się stanie z obiektem , któremu nadano szybkość tak dużą , że znalazł się poza obszarem przyciągania Ziemi?

Zad 1.34¹

Podaj wartość siły, która dział na każdy ze sznurków w sytuacji przedstawionej na rysunku :

• 
  
  na sznurek nr 1 działa siła F₁ =.................

• na sznurek nr 2 działa siła F₂ =................. 1

• 
  na sznurek nr 3 działa siła F₃ =................. 1 N

2

2 N

3

5 N

Zad 1.35²

Przyspieszenie a klocków o masach m₁=5 kg i m₂=10 kg pokazanych na rysunku (pomijamy tarcie i masę linki łączącej klocki) jest równe:

1. a = 1 m/s²

2. a = 1,5 m/s²

3. a = 2 m/s²

4. a = 2,5 m/s²

F₂ = 5 N F₁= 20 N

m₂ m₁

Zad 1.36²

Tarcza pokazana na rysunku obraca się ze stałą prędkością kątową.

r_A>r_B

A

Szybkości liniowe v_A i v_B punktów A i B tarczy oraz ich szybkości kątowe ω_A i ω_B spełniają związki:

1. v_{A =} v_{B ;} ω_A > ω_B

2. v_A < v_B; ω_A > ω_B

3. v_A > v_B; ω_A = ω_B

4. v_{A =} v_{B ;} ω_A < ω_B

Zad 1.37²

Średnica kół autobusu jadącego z prędkością 72 km/h wynosi 80 cm . Ile razy na sekundę obracają się koła tego autobusu?

2 Energia i jej przemiany

Zad 2.1²

Punkt drgający ma dla fazy α = 60^o prędkość 20 cm/s. Amplituda A = 10cm. Oblicz okres jego drgań.

Zad 2.2²

Moc silnika wynosi 50 kW. Oblicz jego siłę ciągu, gdy silnik pracuje całą mocą a prędkość wynosi 0,5 m/s.

Zad 2.3^*

Po jakim czasie wychylenie x wahadła osiągnie połowę amplitudy (w chwili t = 0, x = 0 ) jeżeli okres wahadła wynosi 3,6 s?

Zad 2.4²

Na nieruchomy klocek o masie 1 kg zaczęła działać stała siła wypadkowa o wartości 6 N. Oblicz energię kinetyczną nadaną mu w czasie 2 s.

Zad 2.5²

Ile wynosi energia kinetyczna podczas swobodnego spadku ciała, po przebyciu przez ciało ¾ drogi?

Zad 2.6²

Stosunek długości dwóch wahadeł l₁ : l₂ = 4 : 9. W jakim stosunku są okresy ich ruchu?

Zad 2.7²

Sportowiec o masie 80 kg podczas skoku wzwyż osiąga przy odbiciu prędkość 5 m/s w czasie t = 0,02s. Jaka jest moc rozwijana w tym momencie przez sportowca?

Zad 2.8¹

Przez przewód o oporze 10 Ω płynie prąd o natężeniu 0,5 A .Jakie napięcie panuje na końcach przewodu?

Zad 2.9²

Oblicz opór przewodu, przez którego przekrój przepłynął w ciągi 1,5 minuty ładunek 45 C , gdy do jego końców przyłożono napięcie 12 V.

Zad 2.10¹

O jakim natężeniu prąd będzie płynął przez przewód o oporze 1100 Ω , jeżeli do jego końców przyłożymy napięcie 220 V?

Zad 2.11¹

Oblicz opór pręta aluminiowego o długości 2,5 cm i przekroju prostokątnym 1 cm x 5 cm.

Opór właściwy dla Al wynosi 24 10^-9 Ω m.

Zad 2.12¹

Oblicz długość pręta żelaznego o tym samym oporze co pręt aluminiowy z poprzedniego zadania ,jeżeli pręt żelazny ma przekrój w kształcie koła o średnicy 15 mm.

Zad 2.13¹

Ile lodu o temperaturze 0° C należy wrzucić do 314g wody o temperaturze 60° C aby oziębić ją do temperatury 15° C ?

Zad 2.14²

Do naczynia zawierającego 6 kg wody o temperaturze 17° C włożono 1 kg cynku ogrzanego do temperatury 100° C. Temperatura tej wody wzrosła do 18,3 °C. Oblicz ciepło właściwe cynku.

Zad 2.15¹

W naczyniu znajduje się 20 g wody o temperaturze 15°C . Do tego naczynia wlewamy

50 g wody o temperaturze 100ºC. Oblicz temperaturę końcową mieszaniny.

Zad 2.16¹

Do 500 g wody o temperaturze 50° C wrzucono 50 g lodu o temperaturze -10°C. Oblicz temperaturę końcową mieszaniny.

Zad 2.17²

W naczyniu znajduje się 200g rtęci o temperaturze 20º C . Ile wody o temperaturze 100º C należy wlać do rtęci aby temperatura jej wzrosła do 50 ºC. Ciepło właściwe rtęci wynosi 0,033 cal/gº C.

Zad 2.18²

W naczyniu znajduje się 1,4 kg wody o temperaturze 100°C . Do tego naczynia wlewamy

7 kg wody chłodnej wskutek czego temperatura spadla do 28 ºC . Oblicz temperaturę wody chłodnej.

Zad 2.19²

Do 280 g wody o temperaturze 16° C wrzucono 40 g lodu o temperaturze 0°C. Oblicz ciepło topnienia lodu jeśli temperatura końcowa mieszaniny wynosi 4º C.

Zad 2.20²

Do 2 kg nafty o temperaturze 15º C wrzucono 1 kg mosiądzu ogrzanego do temperatury

100º C. Temperatura nafty wzrosła do 22º C. Oblicz ciepło właściwe nafty , jeżeli ciepło właściwe mosiądzu wynosi 0,094 cal/g ºC.

Zad 2.21²

Potencjał tuż przy powierzchni kulistej kropli wody mającej ładunek 3*10^-10 C wynosi 500V . Oblicz promień kuli.

Zad 2.22²

W jakim czasie grzałka elektryczna o mocy 200 W zagotuje 250 g wody o temperaturze 20°C ?

Zad 2.23¹

Jaką średnicę musi mieć drut miedziany aby stawiał opór elektryczny 10 Ω ?

Zad 2.24¹

Oblicz opór żarówki 40 W.

Zad 2.25¹

Mamy rurkę szklaną o średnicy 3 mm wypełnioną rtęcią. Oblicz długość tej rurki jeżeli rtęć stawia opór elektryczny 2 Ω , a opór właściwy rtęci wynosi 0,94 Ω mm²/m .

Zad 2.26²

Jaki jest opór jednego z przewodów rozgałęzienia jeśli w ciągu 5 sekund przepływa przez niego ładunek 1 C , a w drugim przewodzie o oporze 2 Ω płynie prąd o wartości 1 A.

Zad 2.27¹

Jaka ilość ciepła wydzieli się w obwodzie w ciągu 2 godzin jeśli natężenie prądu płynącego przez obwód wynosi 2 A a napięcie źródła 220 V ?

Zad 2.28²

W żyrandolu świeci się 5 żarówek 60 W przez 5 godzin dziennie. Jaki będzie koszt zużycia energii elektrycznej w ciągu 30 dni jeśli za 1 kWh /kilowatogodzinę/ płaci się 1,8 zł ?

Zad 2.29²

Określ prawdziwość zdań

1. Praca siły ciężkości spadającego swobodnie kamienia zwiększa energię kinetyczną tego kamienia o wartość wykonanej pracy

2. Praca siły równoważącej ciężar kamienia przemieszczanego na wysokość 2m powoduje wzrost energii potencjalnej układu : kamień-Ziemia o tę pracę

3. Spadochroniarz na pewnym etapie swojego ruchu ku powierzchni Ziemi spada ruchem jednostajnym. Podczas tego ruchu ciężar spadochroniarza wraz z ekwipunkiem wykonuje pracę ujemną

4. Podczas ruchu opisanego w (3) rośnie energia kinetyczna spadochroniarza

5. Podczas ruchu opisanego w (3) maleje energia potencjalna układu : spadochroniarz-Ziemia

6. Aby zatrzymać obiekt o energii kinetycznej 1600 kJ trzeba wykonać pracę 3200kJ

7. Aby rozpędzić obiekt o masie 1 kg do szybkości 10m/s trzeba wykonać pracę 50 J

8. Piłka rzucona ku górze , wzniesie się najwyżej na taką wysokość , na jakiej energia potencjalna układu: piłka - Ziemia wzrośnie o wartość równą połowie energii kinetycznej jaką miała ona w chwili wyrzucania

9. Wzrost energii wewnętrznej układu oznacza wzrost jego temperatury

10. Ciepło może być przekazywane tylko od ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej

11. W czasie gdy pracę wykonuje różna od zera siła wypadkowa działająca na obiekt np. siła grawitacji spadającego jabłka oraz siły oporu , energia kinetyczna tego obiektu nie zmienia się

12. Przy podnoszeniu krzesła , energia potencjalna układu krzesło-Ziemia rośnie

13. Podczas wznoszenia się ku górze piłki maleje energia potencjalna układu piłka-Ziemia a rośnie energia kinetyczna piłki

14. Na skutek działania sił tarcia maleje energia wewnętrzna ciał oddziałujących poprzez tarcie

15. Opadająca na ziemię ołowiana kulka zaryła się w piasku . Do chwili uderzenia w ziemię rosła energia kinetyczna kulki , a malała energia potencjalna układu kulka-Ziemia

16. Chwili uderzenia kulki z zadania (5) w ziemię maleje energia kinetyczna kulki oraz energia potencjalna układu

17. Praca związana z odciśnięciem przez kulkę wgłębienia wykonana jest kosztem jedynie energii kinetycznej kulki

Zad 2.30²

Przesuwając po poziomym stole klocek o masie 1 kg z jednego miejsca w inne odległe o 1 m pracę wykonały dwie siły : siła jaką przesuwano klocek wykonała pracę o wartości 14j oraz siła tarcia wykonała pracę o wartości 7 J.

Odpowiedz na pytania:

1. jaki znak ma praca siły tarcia?

2. jaka część pracy wykonanej przez siłę przesuwającą klocek , zwiększyła energię kinetyczną tego klocka?.

Zad 2.31²

Dwa samochody , jeden o masie 800 kg , a drugi o masie 1200 kg , poruszają się z taką samą prędkością.

1. który z nich ma większą energię kinetyczną ?

2. jaka praca jest potrzebna do zatrzymania każdego z tych samochodów? Pomijamy siły oporu.

Zad 2.32¹

. W danym ośrodku rozchodzi się fala o długości 30 cm i okresie 0, 1s.

Wynika z tego że prędkość tej fali ma wartość :

1. 0,03m/s

2. 0, 3m/s

3. 3m/s

4. 30m/s

5. 300m/s

Zad 2.33¹

Fale interferujące ulegają wygaszeniu w danym punkcie ośrodka sprężystego ,

jeżeli w punkcie tym fazy ich:

1. są zgodne i okresy równe

2. są przeciwne i amplitudy równe

3. różnią się o π /2 i prędkości są równe

4. różnią się o π i długości fal są równe

5. są przeciwne i częstotliwości równe

Zad 2.34²

Jeżeli fala po przejściu z jednego ośrodka do drugiego zmniejsza swoją długość to :

1. częstotliwość tej fali wzrosła

2. częstotliwość tej fali zmalała

3. prędkość tej fali wzrosła

4. prędkość tej fali zmalała

5. prędkość tej fali nie uległa zmianie

Zad 2.35²

W wężu gumowym wytworzono fale stojące w których odległości węzłów od najbliższych

strzałek wynoszą 50 cm. Jeżeli prędkość rozchodzenia się fali wynosi 4 m/s to

częstotliwość tej fali wynosi :

1. 8,08 Hz

2. 0,5 Hz

3. 2 Hz

4. 4 Hz

5. 8 Hz

Zad 2.36²

W powietrzu pierwsze ciało drga z częstotliwością 10 Hz , drugie - 19000 Hz , a trzecie - 22000 Hz. Ultradźwięki wytwarza ciało :

1. pierwsze

2. drugie

3. trzecie

4. pierwsze i trzecie

5. drugie i trzecie

Zad 2.37²

Oblicz okres wahadła o długości 1 m na Księżycu. Przyspieszenie „księżycowe stanowi 1/6 przyspieszenia ziemskiego

Zad 2.38^*

Punkt drga ruchem harmonicznym o amplitudzie 0,1m i dla fazy 45˚ posiada prędkość 0,2m/s.

Oblicz ile wynosi przyspieszenie punktu dla tej fazy ruchu..

Zad 2.39²

Narysuj rozkład sił działających na wahadło matematyczne. Wykaż ,że siła odpowiadająca za jego ruch jest siłą harmoniczną.

Zad 2.40²

Równanie drogi w ruchu harmonicznym dane jest w postaci :

X(t) = 0,2sin(2πt)

Ile wynosi :

1. amplituda

2. prędkość kątowa ω

3. okres

4. maksymalna prędkość

5. maksymalne przyspieszenie

Zad 2.41¹

Oblicz ile wynosi długość wahadła o okresie 2 s

Zad 2.42²

Punkt drga ruchem harmonicznym o amplitudzie 0,1m i okresie 2s. Oblicz prędkość i przyspieszenie tego punktu dla fazy 45˚.

Zad 2.43²

Opisz jak zmienia się energia w procesie drgania obciążnika na sprężynie.

Zad 2.44²

Na rysunku przedstawiono drgania ciała zawieszonego na sprężynie:

1. wskaż położenie równowagi tego ciała

2. opisz wychylenia literami A i B

3. stosując naniesiony opis określ jak zmienia się całkowita energia mechaniczna ciała miedzy kolejnymi zaznaczonymi na rysunku położeniami

Zad 2.45²

W jednym z podanych przykładów nie jest wykonana praca mechaniczna. Wskaż, który to przykład:

1. Kot Mruczek wychodzi po drabinie na dach

2. Michał przenosi siatkę z zakupami ze sklepu do domu

3. Monika pcha pusty wózek

4. Narciarz jest wciągany przez wyciąg na górkę

Zad 2.46²

Na rysunku przedstawiono drgania ciała zawieszonego na sprężynie:

1. wskaż położenie równowagi tego ciała

2. opisz wychylenia literami A i B

3. stosując naniesiony opis określ jak zmienia się prędkość ciała miedzy kolejnymi zaznaczonymi na rysunku położeniami

Zad 2.47¹

Sztangista podnosi sztangę o masie 120 kg na wysokość 2 m nad poziom podestu. Wartość energii mechanicznej sztangi zwiększyła się o:

1. 6000 J

2. 2400 J

3. 600 J

4. 240

Zad 2.48²

Janek i jego pies biegną tak, że ich prędkości są jednakowe. Masa Janka jest cztery razy większa od masy psa. Zatem:

1. Janek i pies maja równe energie kinetyczne

2. Energia kinetyczna Janka jest cztery razy większa niż psa

3. Energia kinetyczna Janka jest cztery razy mniejsza niż psa

4. Energia kinetyczna Janka jest dwa razy większa niż psa

Zad 2.49¹

Jeśli nadamy ciału o masie 8 kg prędkość 15 m/s to jego energia mechaniczna wzrośnie o:

1. 550 J

2. 90 J

3. 900 J

4. 225 J

Zad 2.50¹

Jaki jest poziom natężenia rozmowy, jeśli natężenie dźwięku wynosi 10^-10 W/m²?

Zad 2.51²

Z jaką prędkością porusza się źródło dźwięku, jeśli natężenie emitowanej przez nie fali wynosi 1100 Hz, a docierającej do obserwatora 1180 Hz. Czy źródło przybliża się czy oddala od obserwatora?

Zad 2.52¹

Podczas pracy odkurzacz emituje dźwięk, którego poziom natężenia wynosi 90 dB. Oblicz natężenie tego dźwięku.

Zad 2.53²

Jaka jest częstotliwość fali emitowanej przez poruszające się z prędkością 80 km/h źródło dźwięku, jeśli do obserwatora dociera fala o częstotliwości 1010 Hz?

Zad 2.54²

Jaka moc osiąga człowiek ,który wyciągnął wiadro z wodą o ciężarze 50 N ze studni o głębokości 5 m w czasie 12 s?

Zad 2.55²

Samochód napędzany silnikiem o mocy 44000W porusza się ruchem jednostajnym po linii prostej i w czasie 10 s pokonuje odległość 200m. Oblicz wartość siły napędzającej ten samochód.

3. Efekty relatywistyczne

Zad 3.1²

Jaki czas upłynął miedzy dwoma kolejnymi zdarzeniami w układzie spoczywającym jeśli w układzie poruszającym się względem niego z prędkością v = 0,99 c czas miedzy tymi zdarzeniami wyniósł 100 lat:

1. 100 lat

2. 71 lat

3. 710 lat

4. 7,1 lat

Zad 3.2¹

Długość pręta znajdującego się w rakiecie, według obserwatora także będącego w tej rakiecie wynosi 1 m. Rakieta porusza się z prędkością 0,6 c względem Ziemi. Oblicz długość tego pręta według obserwatora stojącego na Ziem.

Zad 3.3¹

Pojazd kosmiczny leci z prędkością 0,8 c względem Ziemi. W pojeździe tym upłynęło 10 lat. Oblicz ile lat upłynęło w tym samym czasie na Ziemi.

Zad 3.4¹

Z rakiety lecącej w kierunku Ziemi z prędkością 0,8 c wystrzelono pocisk, którego prędkość względem rakiety wynosi 0,6 c. Z jaka prędkością pocisk ten zbliża się do Ziemi?

Zad 3.5¹

Jeśli na Ziemi upłynęło 20 lat to ile lat w tym samym czasie upłynęło w rakiecie lecącej z prędkością 0,8 c?

Zad 3.6²

O ile wzrośnie masa ciała, jeśli w stanie spoczynku wynosiła 4 kg, gdy ciało to nabierze prędkości 0,6 c.

Zad 3.7¹

Oblicz ile energii jest ukryte w masie 20 kg.

Zad 3.8²

Z jaką szybkością powinien poruszać się pręt w kierunku swojej długości, aby nieruchomy obserwator określił jego długość jako dwukrotnie mniejszą od długości spoczynkowej?

Zad 3.9²

Do jakiej szybkości powinien być rozpędzony elektron aby jego masa była dwukrotnie większa od masy spoczynkowej?

Zad 3.10²

Dwie rakiety poruszają się w przeciwne strony z prędkościami 0,9c. Oblicz szybkość jednej rakiety zmierzoną przez obserwatora w drugiej rakiecie.

Zad 3.11²

W przeciwne strony jednocześnie wysłano dwa promienie światła. Oblicz szybkość jednego promienia względem drugiego.

Zad 3.12²

W statku kosmicznym poruszającym się względem Ziemi czas płynie trzykrotnie wolniej niż na Ziemi. Jaka jest prędkość tego statku względem Ziemi?

Zad 3.13²

O ile wzrosłaby masa Twojego ciała jeśli poruszałbyś się z prędkością 0,8c?

Zad 3.14²

Pewien astronauta w dniu narodzin swojej córki miał 30 lat. W tym dniu wyleciał w kosmos. Jak długo musi on lecieć z prędkością równą 0,8c, aby po powrocie był rówieśnikiem swojej córki?

Zad 3.15^*

Energia kinetyczna cząstek α wysyłanych podczas rozpadu promieniotwórczego jądra radu wynosi 2 MeV. Oszacuj:

1. energię spoczynkową cząstki α /masa cząstki wynosi około 6,646·10^-27 kg/

2. energię całkowitą swobodnej cząstki α, emitowanej przez jądro radu

3. szybkość tej cząstki

Zad 3.16^*

Cząstka o masie m porusza się z szybkością v. Stosunek energii kinetycznej cząstki do wartości jej pędu wynosi A= 0,5· 10⁸ m/s. Oblicz:

1. szybkość tej cząstki, posługując się 1) wzorami klasycznymi, 2) wzorami relatywistycznymi na energię i wartość pędu

2. do jakiej wartości dąży A, gdy v→ c.

4. Oddziaływania w przyrodzie

Zad 4.1²

W polu magnetycznym o indukcji B = 2T porusza się proton. Ile wynosi okres obiegu protonu?

Zad 4.2²

Jak wysoko wzniesie się ciało wyrzucone pionowo w górę z prędkością 50 m/s?

Zad 4.3²

Jak zmieni się okres wahadła sekundowego ( T = 2s ) gdy przeniesiemy je na Księżyc?

Zad 4.4^*

Kulka o masie 10 g i ładunku 2 x 10^-9 C znajduje się w jednorodnym polu elektrostatycznym
o natężeniu 3000 V/m. Jaką drogę przebędzie w czasie 30s?

Zad 4.5²

Pod jakim kątem do poziomu należy wyrzucić ciało, aby jego maksymalne wzniesienie było równe połowie zasięgu?

Zad 4.6²

W polu jednorodnym o natężeniu 15 N/C umieszczono ciało o masie 1 g i ładunku 6 μC. Oblicz prędkość i drogę przebytą przez to ciało w czasie 4 s .

Zad 4.7¹

Ile wynosi ciężar ciała o masie 78 kg?

Zad 4.8¹

Jaki ciężar maja na Ziemi ciała o masach: / przyjmij g = 10 m/s²/

1. m₁ = 0,1 kg

2. m₂ = 1 t

Zad 4.9¹

Dwa ładunki przyciągają się z siła 20 N. Gdy ładunek jednego zmniejszymy 2 razy

to siła z którą będą się przyciągać będzie równa :

1. 2 N

2. 5 N

3. 10 N

4. 40 N

Zad 4.10¹

Na ładunek 0,5*10^-8 C umieszczony w polu działa siła 3*10^-4 N. Oblicz natężenie pola w tym punkcie oraz wartość ładunku wytwarzającego to pole , jeżeli dany punkt ośrodka jest oddalony od ładunku o 0,1 m.

Zad 4.11^*

Odległość między sąsiednimi protonami w jądrze atomu jest rzędu 10-¹⁵ m. Ładunek protonu wynosi e = 1,6' 10-¹⁹ C, a jego masa mp = 1,67 ·10-²⁷kg .

Oszacuj rząd wielkości:

1. wartości siły elektrostatycznego odpychania między dwoma sąsiednimi protonami znajdującymi się w jądrze atomu,

2. wartości siły grawitacyjnego przyciągania między dwoma są­siednimi protonami znajdującymi się w jądrze atomu.

3. Ile wynosi rząd wielkości ilorazu wartości sił: elektrycznej i gra­witacyjnej między protonami? Czy siła grawitacji może zrówno­ważyć siły odpychania elektrostatycznego protonów w jądrze?

Zad 4.12^*

W wierzchołkach regularnego sześciokąta o boku a zamocowano sześć małych kulek naelektryzowanych ładunkami o takich samych wartoś­ciach bezwzględnych q ; cztery z nich są dodatnie, dwa ujemne.

1. Narysuj trzy różne konfiguracje tych ładunków, dla których war­tości natężeń pól elektrostatycznych w środku sześciokąta są różne. Oblicz te wartości.

2. Czy potencjał w środku sześciokąta zależy od konfiguracji ła­dunków? Ile wynosi ten potencjał?

Zad 4.13^*

Dodatnie ładunki punktowe: q₁ = 36 nC i q₂ = 1 nC umocowano w od­ległości wzajemnej l= 70 cm

1. Oblicz współrzędne punktów na osi x, w których wektory na­tężeń E₁ i E₂ pola elektrostatycznego, wytworzonego przez układ ładunków q₁ i q₂ mają takie same wartości;

2. W którym punkcie wypadkowe natężenie E pola, wytworzonego przez układ ładunków jest równe zeru? Oblicz potencjał w tym punkcie;

Zad 4.14²

Średni promień orbity Wenus wynosi 1,08⋅10¹¹m. Jaki jest okres obiegu planety wokół Słońca?

Zad 4.15²

Jak zmieni się wartość siły grawitacji , jeśli masy ciał wzrosną pięciokrotnie, a odległość miedzy ich środkami wzrośnie dwukrotnie?

Zad 4.16²

Oblicz siłę oddziaływania grawitacyjnego człowieka o masie 85 kg z Ziemią.

Zad 4.17²

Maksymalna siła jaką człowiek może użyć do podniesienia przedmiotu ma wartość 0,9 kN. Oblicz jaką masę mógłby ten człowiek podnieść na Księżycu

Zad 4.18^*

W jakiej odległości miedzy Ziemia i Księżycem należy umieścić ciało, aby siły oddziaływania tego ciała z Ziemią i Księżycem się równoważyły?

Zad 4.19²

Oblicz wartość przyśpieszenia grawitacyjnego przy powierzchni Ziemi. Masa Ziemi wynosi M = 5,98⋅ 10²⁴kg, a jej promień R=6,37⋅ 10⁶ m.

Zad 4.20²

Z jaką najmniejsza prędkością należy wyrzucić ciało w kierunku poziomym z wysokości 30 m, aby spadło nie bliżej od miejsca rzutu niż 14 m?

Zad 4.21²

Z pewnych wysokości spadają dwa ciała. Prędkość jednego przy uderzeniu o Ziemię jest 3 razy większa od prędkości drugiego. Jaki jest stosunek wysokości z jakich spadają te ciała

Zad 4.22²

Z jaką prędkością należy wyrzucić ciało w kierunku poziomym aby spadło pić razy dalej niż wysokość z której jest wyrzucane?

Zad 4.23^*

Z jakim przyspieszeniem porusza się winda , jeśli pasażer o ciężarze 650N, stojąc na wadze zaobserwował wzrost swojego ciężaru o 45 N?

Zad 4.24²

W jakim stosunku są do siebie siły grawitacyjnego i elektrostatycznego oddziaływania dwóch elektronów oddalonych o 1 m?

Zad 4.25²

Jakie jest natężenie pola elektrostatycznego w połowie odległości między dwoma ładunkami /w linii prostej/ oddalonymi o 2 m o wartościach -1 μC i 2 μC?

Zad 4.26²

Odległość między 2 ładunkami zwiększono 6-krotnie. Jak należy zmienić ładunki tych ciał, aby ich siła oddziaływania elektrostatycznego się nie zmieniła?

Zad 4.27²

Czy proton w jądrze wodoru przyciąga krążący po orbicie elektron z taka sama siłą jak elektron proton czy nie? Uzasadnij odpowiedź.

Zad 4.28²

Jakie powinno być natężenie pola elektrostatycznego, które powoduje ,że ładunek o wartości 3⋅ 10^-13 C uderzy o powierzchnię siłą 2⋅ 10^-7N ?

Zad 4.29¹

Oblicz wartość indukcji pola magnetycznego w odległości 5 cm od przewodnika prostoliniowego z prądem o natężeniu 2 A.

Zad 4.30²

Oblicz wartość indukcji pola magnetycznego, które działa siłą 3mN zakrzywiającą tor ruchu ładunku o wartości 2 mC poruszającego się prostopadle do linii pola magnetycznego z prędkością 340 m/s.

Zad 4.31²

Prostopadle do linii sił pola magnetycznego o indukcji 0,02 T nadano protonowi prędkość 15 km/s. Oblicz, jaki będzie promień okręgu, po którym będzie się on poruszał i częstotliwość jego ruchu.

Zad 4.32²

Jaka siła elektromotoryczna powstanie w obwodzie wskutek zmiany strumienia indukcji magnetycznej przenikającej przez ten obwód o wartości 5 Wb w czasie 0,01 s?

Zad 4.33^*

Samolot o rozpiętości skrzydeł 24 m leci z południa na północ z prędkością 240 km/h. Oblicz jaka siła elektromotoryczna wyindukuje się miedzy końcami skrzydeł? Wartość składowej pionowej indukcji magnetycznej pola magnetycznego Ziemi wynosi 1,4⋅ 10⁴T.

5. Własności materii

Zad 5.1¹

Do budowy rdzenia transformatorów i elektromagnesów używa się:

1. Diamagnetyków

2. Paramagnetyków

3. Ferromagnetyków miękkich

4. Ferromagnetyków twardych

Zad 5.2¹

Do szklanej rurki nalano rtęci. Jej cząsteczki:

1. Nie oddziałują z cząsteczkami szkła

2. Oddziałują z cząsteczkami szkła, tworząc menisk wypukły

3. Oddziałują z cząsteczkami szkła, tworząc menisk wklęsły

4. Oddziałują z cząsteczkami szkła, tworząc menisk wklęsły lub wypukły

Zad 5.3²

Butle z tlenem przeniesiono z piwnicy do pomieszczenia o temperaturze 20⁰ C. Manometr pokazał, że ciśnienie gazu wzrosło o 5%. Oblicz temperaturę panującą w piwnicy.

Zad 5.4¹

Niewielki pręt z nieznanej substancji został umieszczony w jednorodnym silnym polu magnetycznym i ustawił się wzdłuż linii tego pola. Pręt wykonany jest z substancji:

1. Diamagnetycznej

2. Paramagnetycznej

3. Ferromagnetycznej

4. Ferromagnetycznej lub paramagnetycznej

Zad 5.5²

Początkowe parametry gazu p₀,V₀,T₀,podczas przemiany uległy zmianie na 2p₀,3V₀. Jak zmieniła się temperatura gazu doskonałego?

Zad 5.6¹

Oblicz masę dwutlenku węgla w butli o masie 15 l, jeżeli w temperaturze 27⁰ C ciśnienie wynosi 5x10⁵ Pa.

Zad 5.7¹

Proces parowania cieczy następuje w :

1. Każdej temperaturze i powoduje obniżenie temperatury

2. Każdej temperaturze i powoduje wzrost temperatury

3. Każdej temperaturze i nie powoduje zmiany temperatury

4. Ściśle określonej temperaturze, zwanej temperaturą wrzenia

Zad 5.8¹

Zmiana energii wewnętrznej gazu wynosiła 850 J. W tym czasie gaz pobrał ciepło 1350 J i:

1. wykonał pracę 2200 J

2. wykonał pracę 500 J

3. nad gazem wykonano pracę 500J

4. nad gazem wykonano pracę 2200J

Zad 5.9¹

Energia wewnętrzna stałej masy gazu zmalała o 1450 J. W tym czasie gaz oddał ciepło 550 J i:

1. wykonał pracę 2000 J

2. wykonał pracę 900 J

3. nad gazem wykonano pracę 900J

4. nad gazem wykonano pracę 2000J

.

Zad 5.10²

W butli turystycznej o objętości 3 dm³ w temperaturze 25^oC znajduje się 2,2 ⋅10²³ czasteczek gazu. Oblicz ciśnienie panujące w butli.

Zad 5.11²

Na wykresie w układzie p(T) przedstawiono kolejne przemiany stałej masy gazu, począwszy od punktu 1 przez 2 do 3.

P(Pa) 2 3

1

T(K)

Uzupełnij tabelę

	Nazwa przemiany	Parametr stały	Parametry zmienne Rośnie/maleje	Prawo przemiany	Wzór opisujący tę przemianę
1 - 2			ciśnienie rośnie, objętość maleje
2-3		ciśnienie			V1/T1 = V2/T2
3-1	izochoryczna			Charlesa

Zad 5.13^*

Struna gitary ma długość 75 cm. Oblicz maksymalną długość fali dźwiękowej, która może w niej powstać

6. Porządek i chaos w przyrodzie Elementy termodynamiki

Zad 6.1²

Określ prawdziwość zdań:

1. Temperaturę gazu można odczytać z wykresu przedstawiającego rozkład prędkości Maxwella

2. Temperaturę gazu można zmierzyć lub obliczyć , znając masę cząsteczki gazu , stałą Boltzmana oraz średnią szybkość cząsteczek tego gazu

3. Jeśli między dwoma ciałami następuje przepływ ciepła , wówczas energia układu izolowanego złożonego z tych dwóch ciał rośnie

4. Silnik cieplny nie może działać bez chłodnicy

Zad 6.2²

W drugiej kolumnie opisano proces któremu poddano pewną ilość gazu. W pozostałych dwóch określono co dzieje się z energią wewnętrzną gazu oraz z jego temperaturą .

Wpisz w kolumnę trzecią i piątą P lub F

1	2	3	4	5
PROCES	ENERGIA WEWNĘTRZNA	PRAWDA CZY FAŁSZ	TEMPERATURA	PRAWDA CZY FAŁSZ
Doprowadzenie ciepła	Rośnie		Maleje
Zmniejszenie objętości przez szybkie wciśnięcie tłoka (bez wymiany ciepła z otoczeniem )	Maleje		Rośnie
Przesunięcie tłoka w kierunku przeciwnym także bez wymiany ciepła z otoczeniem	Maleje		Maleje
Odprowadzenie ciepła	Rośnie		Maleje

Zad 6.3¹

Wyjaśnij pojęcia :

• Ciepło topnienia

• Punkt krytyczny

• Punkt potrójny

• Para nasycona sucha

Zad 6.4¹

Omów na czym polega proces parowania i od czego zależy jego szybkość.

Zad 6.5^*

Do wanny nalaliśmy 100 litrów wody o zbyt wysokiej temperaturze 42°C. Chcemy ją ochłodzić do 38° C. Oblicz:

1. objętość chłodnej wody o temperaturze 18° C, której należa­łoby w tym celu dolać do wanny,

2. masę lodu o temperaturze O°C,

3. masę lodu o temperaturze -10° C, który należałoby w tym celu wrzucić do gorącej wody.

Pomiń ciepło pobrane przez wannę. Ciepła właściwe wody i lodu wynoszą odpowiednio:

4200 J/ kg K ; 2100 J/ kg K ; ciepło topnienia lodu 3,4⋅ 10⁵ J/kg

Zad 6.6^*

Jacek, wróciwszy z kolegą ze szkoły w upalny dzień stwierdził, że butelka wody mineralnej stoi na stole w kuchni zamiast w lodówce. Chcąc szybko ostudzić wodę, wlał ja do szklanek i zamierzał wrzucić do niej kilka ko­stek lodu. Kolega poradził, że lepiej będzie wlać wodę do termosu i do wody w termosie wrzucić lód.

1. Czy kolega miał rację? Wyjaśnij, dlaczego.

2. Jacek wlał do termosu 0,4 litra wody i wrzucił kilka kostek lodu. każda o masie około 4 g. Oszacuj, ile takich kostek naleŻ) wrzucić do wody, jeśli jej temperatura wynosiła około 24° C. a Jacek chce ją ochłodzić o 10° C. Kostki lodu zostały wyję­te z zamrażarki, gdzie temperatura wynosi -10° C. Ciepło właściwe wody i lodu wynoszą odpowiednio 4200 J/ kg K ; 2100 J/ kg K ; ciepło topnienia lodu 3,4⋅ 10⁵ J/kg. Pomijamy ciepło wymienione między wodą a termosem.

3. Co można by dodatkowo zrobić, aby woda w termosie po wrzuceniu lodu szybciej ostygła?

Zad 6.7^*

Kawałek lodu wyjęto z lodówki i położono na spodeczku w kuchni, w któ­rej temperatura była równa 20° C. Po pewnym czasie lód stopił się. Nieprawdą jest, że:

1. entropia wody powstałej z lodu jest większa niż entropia lodu,

2. energia wewnętrzna wody powstałej z lodu jest większa niż energia wewnętrzna lodu,

3. temperatura lodu podczas topnienia była równa 0° C,

4. energia wewnętrzna rozważanej substancji nie zmieniła się, bo temperatura lodu podczas topnienia była stała..

Zad 6.8^*

Plastikowy woreczek z wodą o temperaturze 10°C włożono do zamrażalnika.

Po pewnym czasie woda zamarzła, a temperatura lodu obniżyła się do -10°C.

Wybierz zdanie fałszywe:

1. energia wewnętrzna zawartości woreczka zmniejszała się przez cały czas trwania procesu,

2. energia wewnętrzna wody i lodu podczas obniżania temperatu­ry zmniejszała się, a podczas krzepnięcia wody pozostawała stała,

3. entropia lodu w 0° C była mniejsza od entropii wody w 0° C,

4. podczas wszystkich kolejno zachodzących procesów substan­cja zawarta w woreczku oddawała ciepło otoczeniu.

Zad 6.9¹

Silnik Carnota pracuje w przedziale temperatury od 0^oC do 70^oC. Oblicz jego sprawność.

Zad 6.10¹

Idealny silnik cieplny o sprawności 25 % wykonał pracę równą 800 J. Oblicz ilość ciepła oddanego do chłodnicy.

7. Optyka geometryczna i falowa

Zad 7.1²

W jakiej odległości od soczewki dwuwypukłej należy umieścić przedmiot, aby otrzymać obraz powiększony 2 razy? Ogniskowa wynosi 60cm.

Zad 7.2²

Przedmiot ustawiono w odległości 3cm od soczewki o zdolności skupiającej 50 dioptrii. W jakiej odległości powstanie obraz?

Zad 7.3²

Ustawiając świece w odległości 10 cm od zwierciadła kulistego uzyskano jej obraz pozorny powiększony 3 razy. Jaka jest wartość ogniskowej tego zwierciadła?

Zad 7.4¹

Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia zachodzi w przypadku, gdy:

1. Kąt padania jest kątem odbicia

2. Kąt padania jest większy od kąta granicznego

3. Kąt padania jest mniejszy od kąta granicznego

4. Kąt padania jest równy kątowi granicznemu

Zad 7.5¹

Promień światła pada pod kątem 21⁰ . Kąt, jaki utworzy promień padający z promieniem odbitym wynosi:

1. 24 stopnie

2. 42 stopnie

3. 48 stopni

4. 45 stopni

Zad 7.6¹

Przy jakim kacie padania światła promień odbity będzie prostopadły do promienia padającego:

1. 90 stopni

2. 35 stopni

3. 45 stopni

4. 180 stopni

Zad 7.7¹

Której z barw przyporządkowuje się najkrótszą długość fali świetlnej:

1. Fioletowej

2. Czerwonej

3. Zielonej

4. żółtej

Zad 7.8^*

Promień świetlny przechodzi z bursztynu o współczynniku załamania 1,55 do powietrza. Oblicz prędkość światła bursztynie. Czy możliwe jest zjawisko w tym procesie zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia. Jeśli tak oblicz sinus kąta granicznego i wykonaj rysunek.

Zad 7.9¹

Która z barw widmowych po przejściu przez pryzmat odchyla się od pierwotnego kierunku o najmniejszy kąt:

1. Fioletowa

2. Zielona

3. Pomarańczowa

4. Czerwona

Zad 7.10¹

Który z przypadków określa prawidłową kolejność ułożenia fal elektromagnetycznych od najkrótszej do najdłuższej:

1. Promienie X, światło widzialne, podczerwień, fale długie

2. Podczerwień, światło białe, promienie X, fale długie

3. Fale długie, światło widzialne, promienie X, podczerwień

4. światło widzialne, fale długie, , podczerwień, promienie X

Zad 7.11²

Prędkość światła w ośrodku innym niż próżnia jest:

1. stała, niezależna od barwy

2. największa dla barwy czerwonej

3. największa dla barwy żółtej

4. największa dla barwy fioletowej

Zad 7.12¹

Ogniskowa soczewki o zdolności skupiającej 2D wynosi:

1. 20 cm

2. 50 cm

3. 1 m

4. 2 m

Zad 7.13²

W odległości 50 cm od soczewki skupiającej o ogniskowej 25 cm powstał obraz:

1. rzeczywisty, powiększony, odwrócony

2. rzeczywisty, pomniejszony, odwrócony

3. rzeczywisty, odwrócony, równy

4. pozorny, prosty, powiększony

Zad 7.14²

Patrząc z mostu Kuba ocenił, że głębokość rzeki wynosi h = 1,5 m. Oblicz rzeczywistą głębokość rzeki. Wykonaj rysunek. Współczynnik załamania wody n = 1,33.

Zad 7.15²

Światło biegnące w powietrzu pada na polistyrenowa płytkę pod kątem 33^o, a załamuje się w nim pod kątem 22^o. Oblicz prędkość rozchodzenia się światła w polistyrenie.

Zad 7.16²

Przedmiot umieszczono w odległości x od soczewki skupiającej o ogniskowej 15 cm. Jego obraz powstał w odległości 25 cm od soczewki. Wykonaj rysunek. Oblicz odległość przedmiotu od soczewki oraz jej powiększenie.

Zad 7.17¹

Promień świetlny przechodząc przez soczewkę ulega głównie zjawisku:

1. interferencji

2. dyfrakcji

3. odbicia

4. załamania

Zad 7.18²

Promień świetlny przechodzi przez pryzmat wykonany ze szkła i umieszczony w wodzie. Po przejściu przez pryzmat promień:

1. odbija się od jego powierzchni zgodnie z prawem odbicia

2. odchyla się o pewien kąt od kierunku promienia padającego na pryzmat

3. porusza się w kierunku prostopadłym do promienia padającego na pryzmat

4. porusza się w kierunku równoległym do promienia padającego na pryzmat

Zad 7.19²

Świecącą strzałkę o wysokości 1,5 cm umieszczono w odległości 8 cm od soczewki skupiającej o ogniskowej 6 cm. Oblicz odległość obrazu od soczewki i wysokość obrazu oraz podaj jego cechy. Wykonaj rysunek.

Zad 7.20^*

Zaprojektuj doświadczenie pozwalające wyznaczyć ogniskową soczewki skupiającej.

Zad 7.21²

Zdolność skupiająca lupy wynosi 24 D. Oblicz powiększenie lupy oraz jej ogniskową.

Zad 7.22²

Jacek dobrze widzi zarówno z odległości 25 cm jak i 1m. Oblicz, o ile się zmienia zdolność skupiająca soczewek oczu Jacka.

8. Elementy fizyki kwantowej

Zad 8.1²

Z jaką prędkością fotoelektron opuszcza płytkę, na którą pada promieniowanie o długości fali
0,4x10^-5 m jeżeli praca wyjściowa wynosi 3eV?

Zad 8.2¹

Oblicz długość fali odpowiadającej elektronowi, którego prędkość wynosi 100 km/s, m_e = 9⋅10^-31 kg.

Zad 8.3¹

Oblicz masę i pęd fotonu , któremu odpowiada fala o długości 0,4 μm.

Zad 8.4²

Oblicz długość fali fotonu, którego energia równa się energii spoczynkowej elektronu.

Zad 8.5¹

Oblicz pęd fotonu o energii 9 ⋅ 10 ^-19 J.

Zad 8.6²

Oblicz stosunek energii fotonu promieniowania rentgenowskiego o długości 5 ⋅ 10^-9m. do energii fotonu światła fioletowego o długości 4 ⋅ 10^-7m.

Zad 8.7²

Określ prawdziwość zdań. Obok zdań przedstawiających prawdę wstaw literę P, fałsz F.

1. Dla każdego materiału istnieje częstotliwość graniczna poniżej której efekt fotoelektryczny nie zachodzi.

2. Prędkość elektronów wybijanych z płytki metalowej zależy od częstotliwości promieniowania.

3. Efekt fotoelektryczny zachodzi natychmiast lub nie zachodzi wcale.

4. Efekt fotoelektryczny wyjaśniono na bazie zderzenia cząstek fotonu i elektronu związanego w sieci krystalicznej

5. Praca wyjścia to energia fotoelektronu zużyta na pokonanie sił wiążących elektron w sieci.

6. Energia potrzeba na wybicie elektronu z sieci jest zależna od rodzaju materiału i równa pracy wyjścia

7. Dla każdego materiału istnieje przedział częstotliwości- dla częstotliwości powyżej i poniżej tej granicy efekt nie zachodzi.

8. Prędkość elektronów wybijanych z płytki metalowej nie zależy od częstotliwości promieniowania.

9. Efekt fotoelektryczny w pewnych sytuacjach może zachodzić z opóźnieniem

10. Energia fotonu powiększona o prace wyjścia jest równa energii kinetycznej elektronu.

11. Efekt nie zachodzi jeśli energia kinetyczna elektronów jest dużo większa od zera

Zad 8.8¹

Uzupełnij poniższą tabelkę wpisując przynajmniej po jednym przykładzie w każde pole

	Zjawiska ( doświadczenia ) które świadczą o falowym charakterze	Zjawiska ( doświadczenia ) które świadczą o korpuskularnym charakterze
Światło
Materia

Zad 8.9^*

Wykaż że z warunku stacjonarnych orbit kwantowych Bohra wynika , że orbitami dozwolonymi są te na obwodzie których może się ułożyć całkowita liczba długości fali de Broglie,a.

Zad 8.10^*

Jaki sens fizyczny mają promienie orbit bohrowskiego modelu atomu wodoru w modelu falowym?

Zad 8.11²

Masz do dyspozycji szklankę , filiżankę porcelanową , kubek fajansowy. W którym z nich i dlaczego podasz kawę tak ,aby była jak najdłużej gorąca , a w którym herbatę aby jak najszybciej wystygła?

Zad 8.12²

Posługując się kalkulatorem oblicz odpowiednie wartości i uzupełnij tabelkę:

Rodzaj cząstki	Elektron o ładunku e=1,6*10^-19 C i masie me=9,11*10^-31 kg rozpędzony w mikroskopie elektronowym za pomocą różnicy potencjałów U=10 kV	Piłka o masie m=0,1 kg rzucona z prędkością v=30 m/s
Pęd cząstki	p=√2meUe =	P=mv =
Długość fali de Broglie'a	λ= h/p	λ= h/p

Zad 8.13²

Musisz podać gościom lody . Jedni proszą o lody owocowe inni o lody śmietankowe. Masz pucharki do lodów szklane , metalowe i kryształowe. W których pucharkach podasz lody aby nie były zbyt zmarznięte i żeby za szybko się nie rozpuściły?

Zad 8.14^*

Wyjaśnij , dlaczego nie można z dowolną dokładnością określić położenia i pędu fotonów.

Zad 8.15²

W jaki sposób długość fali de Broglie'a odpowiadająca elektronowi poruszającemu się po stacjonarnej orbicie w modelu Bohra atomu wodoru zależy od głównej liczby kwantowej n ?

Zad 8.16²

Promienie słoneczne padają na powierzchnię lodu. Promień odbity jest całkowicie spolaryzowany. Oblicz kąt załamania oraz wysokość Słońca nad horyzontem. Współczynnik załamania lodu wynosi 1,31.

Zad 8.17²

Praca wyjścia elektronu z płytki wykonanej z berylu wynosi 3,4 eV. Oblicz, ile wynosi długofalowa granica zjawiska fotoelektrycznego dla berylu oraz jakiej częstotliwości fali ona odpowiada. W jakiej części widma leży ta fala?

Zad 8.18²

Oblicz pęd fotonu dla promieniowania o długości fali 720 nm. Z jaka szybkością musiałby poruszać się elektron, aby miał ten sam pęd?

Zad 8.19²

Z poruszającą się cząstką jest związana długość fali de Broglie'a. Oblicz długość fali de Broglie'a skojarzonej z elektronem poruszającym się z v = 0,95c. Oblicz prędkość piłeczki tenisowej o masie 65 g, z którą skojarzona jest fala de Broglie'a o długości 1,4⋅ 10^-34 m.

Zad 8.20²

Mikroskop elektronowy w porównaniu z mikroskopem optycznym ma:

1. Większe powiększenie i większą zdolność rozdzielczą

2. Większe powiększenie i mniejsza zdolność rozdzielczą

3. Mniejsze powiększenie i większą zdolność rozdzielczą

4. Mniejsze powiększenie i mniejsza zdolność rozdzielczą

Zad 8.21²

Moc źródła światła wynosi 25 W. Oblicz ilość fotonów wysyłanych ze źródła w ciągu 1 s, jeśli wysyła ono tylko światło niebieski o długości fali 440 nm.

Zad 8.22¹

Stała siatki dyfrakcyjnej, mająca na 1mm 200 rys wynosi:

1. 2,5 ⋅ 10^-6m

2. 4,0 ⋅ 10^-6m

3. 5,0 ⋅ 10^-6m

4. 7,5 ⋅ 10^-6m

Zad 8.23¹

Za pomocą szklanej siatki dyfrakcyjnej można wyznaczyć:

1. współczynnik załamania szkła

2. prędkość światła w szkle

3. długość fali świetlnej w szkle

4. długość fali świetlnej w powietrzu

Zad 8.24¹

Foton e energii E ma długość fali i pęd odpowiednio:

1. λ = c/v ; p = E/c²

2. λ = hc/E; p = E/c

3. λ = hc/E; p = E/c²

4. λ = c²/v; p = E/c

Zad 8.25

Samochód o masie m = 1.3 t porusza się z prędkością v = 220 km/h wyznaczoną z dokładnością Δv = 5 km/h. Oblicz niepewność położenia samochodu.

9. Budowa atomu i jądra atomowego

Zad 9.1¹

Oblicz prędkość elektronu na pierwszej orbicie w atomie wodoru.

Zad 9.2¹

Oblicz wartość promienia pierwszej orbity atomu wodoru.

Zad 9.3²

Energia elektronu na pierwszej orbicie dozwolonej w atomie wodoru ma wartość E = -13,6 eV. Przeskakując z tej orbity na trzecią, jak dużą wartość energii kwantu pochłania elektron?

Zad 9.4¹

Uszereguj elementy budowy ciał ( kwark, cząsteczka, lepton, atom, proton) od największego do najmniejszego (niepodzielnego)

Zad 9.5¹

Orbita stacjonarna w atomie Bohra określona jest warunkiem:

1. m_e v _e r = n h /2π

2. h/ 2π m v_e = nλ

3. E = mv²/2

Zad 9.6²

Co dzieje się wewnątrz atomu gdy przechodzi on ze stanu podstawowego do stanu wzbudzonego? - pokaż na rysunku.

Zad 9.7²

Narysuj schemat wszystkich przejść elektronu w atomie wodoru z powłoki 4 na 1 i przyporządkuj każdemu przejściu odpowiednia serie widmową.

Zad 9.8²

Po jakim czasie rozpadło się 75% polonu
o średnim czasie życia τ = 200 dni.

Zad 9.9²

Oblicz energie wiązania dla jądra
jeśli masa jądra M_j = 15,0128 u.

Zad 9.10¹

Uzupełnij reakcje:

Zad 9.11¹

Jaką funkcje w reaktorze jądrowym spełniają:

1. reflektor

2. chłodziwo

3. moderator

4. pręty kontrolne i bezpieczeństwa

Zad 9.12²

Jądro
uległo kolejno przemianom

β^- , α, α, β^- ,α, α, β^-, α, α, α, β^-, α, β^-

Jądro jakiego pierwiastka powstało ?

Zad 9.13²

Jądro
uległo kolejno przemianom

α, β^- , β^- , α, α, α, α, α, β^-, β^- , α, β^-, β^- , α;

Jądro jakiego pierwiastka powstało ?

Zad 9.14^*

Oblicz długość fali odpowiadającą długofalowej i krótkofalowej granicy serii Lymana.

Zad 9.15²

Czas połowicznego rozpadu trytu
wynosi około 12 lat, a czas połowicznego rozpadu żelaza
wynosi około 3 lat. Na podstawie tych informacji uzupełnij tabelę. Po jakim czasie w obu próbkach będzie taka sama liczba atomów?

Czas (w latach)	Liczba atomów
		Tryt ⋅ 10^10	Żelazo ⋅ 10^10
0		768
3	-
6	-
9	-
12
15	-
18	-
21	-
24
27	-
30	-
33	-
36	1,5

Zad 9.16²

Uzupełnij tabelę, wiedząc że czas połowicznego rozpadu dla cezu wynosi 30 lat. Określ wiek próbki, jeśli jej aktywność zmniejszyła się trzykrotnie.

Czas (w latach)			30
	12,5 %	25 %		100 %

Zad 9.17¹

Promieniotwórczy izotop kobaltu
w wyniku emisji cząstki przekształca się w izotop
w wyniku emisji:

1. cząstki α

2. protonu

3. pozytonu

4. elektronu

Zad 9.18²

Oblicz długość fali emitowanej przez wodór przy przejściu elektronu z orbity trzeciej na drugą. Do jakiej serii widmowej należy obserwowana linia oraz jaką ma ona barwę.

Zad 9.19²

Uran
rozpada się tworząc trwały izotop ołowiu
. Oblicz liczbę rozpadów α i β^-.

Zad 9.20¹

Promieniotwórczy izotop uranu
w wyniku emisji cząstki przekształca się w jądro

Emitowaną cząstką jest:

1. cząstka α

2. proton

3. pozyton

4. elektron

Zad 9.21¹

W wyniku naturalnego rozpadu β jądra atomowego powstaje:

1. cząstka α

2. cząstka α i nowe jądro atomowe

3. elektron

4. elektron, antyneutrino i nowe jądro atomowe

Zad 9.22²

Energie wiązania jąder
i
wynoszą odpowiednio E₁= 4,74 ⋅ 10^-12J i E₂= 34,20 MeV. Oblicz energie wiązania przypadającą na jeden nukleon dla poszczególnych pierwiastków. Porównaj te energie.

Zad 9.23²

Atom wodoru przy przejściu elektronu z orbity trzeciej na drugą emituje falę, która leży w serii:

1. Lymana

2. Balmera

3. Paschena

4. Bracketta

Zad 9.24¹

Jednostką aktywności źródła w układzie SI jest:

1. Rad

2. Rentgen

3. Grej

4. Bekerel

Zad 9.25¹

Reaktory jądrowe mogą być używane do:

1. Produkcji sztucznych izotopów promieniotwórczych

2. Naświetleń medycznych

3. Operacji laparoskopowych

4. Likwidacji odpadów promieniotwórczych

Zad 9.26¹

W reaktorze jądrowym rdzeń jest otoczony moderatorem. Będzie on najlepiej spełniał swoje zadanie, gdy zostanie wykonany z:

1. Betonu

2. Miedzi

3. Ołowiu

4. Grafitu

10. Budowa i ewolucja Wszechświata

Zad 10.1¹

Po Wielkim Wybuchu nastąpił 3-minutowy gwałtowny etap rozwoju Wszechświata. Etap następujący po nim można podzielić na następujące ery:

Era tworzenia nowych atomów /ewolucja chemiczna/

Era tworzenia układów planetarnych

Era rozprzęgania materii i promieniowania

Era powstawanie galaktyk i metagalaktyk

1. uporządkuj podane etapy rozwoju Wszechświata w kolejności od pierwszego do ostatniego

2. uzupełnij zdania:

Tworzenie się protonów i neutronów z kwarków odbywało się w erze.......................................

Erę, w której można było obserwować oddziaływania miedzy cząsteczkami i je opisać za pomocą znanych nam praw fizyki, nazywamy..............................................

Zad 10.2²

Uzupełnij tekst wpisując w puste miejsce odpowiednie wyrazy.

Gwiazdy ciągu głównego diagramu Hertzsprunga- Russella zmieniaja swój skład chemiczny. W gwiazdach cięższych od Słońca dominuje cykl..................................................................... Gdy w jądrze temperatura wynosi około 100 mln K, rozpoczynają się reakcje, które zamieniają ............................ w ...................................., potem w ............................................. a następnie w................................................... swój żywot gwiazda kończy jako.......................

Zad 10.3¹

Planety poruszające się po orbitach eliptycznych zmieniają swoje położenie względem Słońca. Gdy planeta znajdzie się najbliżej Słońca mówimy, że osiągnęła:

1. aphelium

2. peryhelium

3. odległość zerową

4. jedną jednostkę astronomiczną

Zad 10.4¹

Zaznacz zdanie fałszywe. Teoria geocentryczna sformułowana przez Galileusza mówi o tym, że:

1. Ziemia jest środkiem Wszechświata

2. Słońce jest środkiem Wszechświata

3. Cały układ planetarny jest zamknięty sferą gwiazd stałych

4. Planety krążą po epicyklach, których środki poruszają się po deferentach

Zad 10.5²

O rozszerzania się Wszechświata może świadczyć:

1. Informacja przesłana przez sondę SOHO

2. Informacja przesłana na Ziemię przez teleskop Hubble'a

3. Efekt Dopplera, czyli przesuniecie linii widmowych gwiazd w kierunku fioletu

4. Efekt Dopplera, czyli przesuniecie linii widmowych gwiazd w kierunku czerwieni

Zad 10.6¹

Wskaż zdanie fałszywe. Teoria heliocentryczna sformułowana przez Kopernika mówi o tym, ze:

1. Planety krążą po orbitach kołowych

2. Słońce jest środkiem Wszechświata

3. Ziemia jest środkiem Wszechświata

4. Cały układ planetarny jest zamknięty sferą gwiazd stałych

Zad 10.7¹

Świecące jądro galaktyki, czyli obiekt o małych rozmiarach i bardzo dużej jasności absolutnej to:

1. Gwiazda neutronowa

2. Obłok gazowy

3. Kwazar

4. Pulsar

Zad 10.8¹

Pierwszy, trwający do 3 minut gwałtowny etap rozwoju Wszechświata, który nastąpił po Wielkim Wybuchu, można podzielić na następujące ery:

Era tworzenia materii

Era nukleosyntezy

Era Plancka

Era wielkiej unifikacji

Era inflacji

1. Uporządkuj podane etapy w kolejności od pierwszego do ostatniego

2. Uzupełnij zdania.

Tworzenie się atomów wodoru i helu miało miejsce w erze........................................................ Modele kosmologiczne zakładają, że Wszechświat będzie się powiększał , a otaczająca nas materia zostanie pochłonięta przez czarne dziury, temperatura zaś zmaleje do 0 K. Ta koncepcja nazywana jest teorią........................................................................

Zad 10.9¹

Końcowym etapem gwiazdy o masie znacznie większej od masy Słońca jest:

1. Supernowa

2. Czerwony olbrzym

3. Niebieski olbrzym

4. Biały karzeł

Zad 10.10²

Według teorii Wielkiego Wybuchu najwcześniej powstały:

1. Gwiazdy

2. Układy planetarne

3. Kwarki

4. Atomy

Zad 10.11¹

Gwiazda, zanim stanie się gwiazdą ciągu głównego, jest:

1. czerwonym olbrzymem

2. gwiazdą neutronową

3. supernową

4. protogwiazdą

Zad 10.12¹

Gwiazda znajdująca się najbliżej Ziemi to:

1. Alfa Centauri

2. Syriusz

3. Słońce

4. Aldebaran

Zad 10.13¹

Fale radiowe docierające do Ziemi rejestrowane są za pomocą:

1. lunety Galileusza

2. lunety Keplera

3. teleskopu optycznego

4. radioteleskopu

Zad 10.14²

Każdy swobodny neutron rozpada się w wyniku słabych oddziaływań. Kwark dolny zamienia się na kwark górny i emituje bozon W^-, który rozpada się na elektron i antyneutrino. Uzupełnij schemat ideowy tego rozpadu. Zapisz równanie reakcji.

Zad 10.15¹

Pierwszy układ planetarny poza Układem Słonecznym odkrył:

1. Stephen Hawking

2. Edwin Powell Hubble

3. Aleksander Wolszczan

4. Arno Penzias i Robert Wilson

Zad 10.16¹

Promieniowanie tła, nazwane promieniowaniem reliktowym, odkrył w 1965 roku:

1. Stephen Hawking

2. Edwin Powell Hubble

3. Aleksander Wolszczan

4. Arno Penzias i Robert Wilson

1

Opracowała: Bożena Gudz

F₁

F₂ F₄

F₃

F₁

F₂

F₂

F₁ F₃

F₁

F₂

F₃

u

d

s

O

^B

---