Matura — Fizyka (Poziom rozszerzony) 2021 — arkusz z rozwiązaniami
Matura — Fizyka (Poziom rozszerzony) 2021 — arkusz z rozwiązaniami
Arkusz maturalny z fizyki (poziom rozszerzony) 2021 — wszystkie zadania z pełnymi rozwiązaniami krok po kroku, odpowiedziami i rysunkami. Rozwiązuj online na matematix.pl.
Z wysokości $h_1=5{,}0$ m nad punktem $P$ rzucono poziomo kulkę K$_1$; upadła w odległości $d$ od $P$. Z wysokości $h_2=2{,}0$ m rzucono poziomo kulkę K$_2$ — upadła także w odległości $d$. ($g=9{,}8\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.)
Oblicz iloraz $\dfrac{v_{01}}{v_{02}}$ prędkości początkowych kulek. Wynik zaokrąglij do dwóch cyfr znaczących.
Wartość prędkości początkowej kulki K$_1$ wynosi $v_{01}=7{,}9\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Oblicz wartość $v_{k1}$ prędkości kulki K$_1$ tuż przed uderzeniem w podłoże.
Ciało $\mathcal{B}$ (masa $m$) na nici o długości $l$ porusza się jednostajnie po okręgu w płaszczyźnie poziomej (wahadło stożkowe); nić odchylona od pionu o kąt $\alpha$.
Na diagramie (dana jest $\vec F_g$) narysuj i oznacz wektor siły reakcji nici $\vec F_n$ oraz wektor siły wypadkowej $\vec F_w$ (dośrodkowej). Zachowaj proporcje.
Dokończ zdania: 1) jeżeli wzrośnie prędkość ciała $\mathcal{B}$, to kąt $\alpha$ [A się zwiększy / B się nie zmieni / C się zmniejszy]; 2) wtedy wartość siły napięcia nici [D wzrośnie / E pozostanie taka sama / F zmaleje].
Wyprowadź wzór na okres $T$ obiegu ciała $\mathcal{B}$ po okręgu w zależności od $l$, $g$ i $\alpha$.
Rowerzysta ruszył z miejsca mikrofonu i jechał po linii prostej; głośnik na rowerze wysyła $f_0=500$ Hz. Wykres przedstawia zarejestrowaną częstotliwość $f(t)$ ($v_d=340\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$).
W każdym wierszu wpisz ruch głośnika [A zbliżał się / B oddalał się / C nieruchomy] oraz wartość jego prędkości [D rosła / E malała / F stała, różna od zera / G równa 0].
Największą wartość prędkości podczas oddalania oznaczamy $v_{od}$, a podczas zbliżania $v_{zb}$. Oblicz stosunek $\dfrac{v_{od}}{v_{zb}}$ (zaokrągl do trzech cyfr znaczących).
Dwa satelity S1, S2 krążą wokół Ziemi po orbitach kołowych o promieniach $r_1\lt r_2$ (silniki wyłączone, jednakowe masy).
Oceń prawdziwość (P/F): 1) odległość S1–S2 pozostaje stała; 2) prędkość orbitalna S1 zależy od jego masy; 3) siła grawitacji na S2 jest siłą dośrodkową; 4) siła grawitacji na S2 ma mniejszą wartość niż na S1.
Satelita S3 porusza się po orbicie o promieniu $r_2$ z włączonymi silnikami, z prędkością $v_3$ większą od prędkości orbitalnej na tym promieniu. Na którym rysunku poprawnie narysowano dodatkową siłę $\vec F$?
Promień orbity S1 wynosi $r_1=6770$ km, masa Ziemi $M_Z=5{,}97\cdot10^{24}$ kg. Oblicz okres obiegu satelity S1. ($G=6{,}67\cdot10^{-11}$.)
Dwa poziome pręty ($d=0{,}05$ m) w jednorodnym polu $B=0{,}8$ T (zwrot $\odot$ — przed płaszczyznę). Poprzeczkę przesuwano w lewo z $v=2\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$; amperomierz wskazał $I=2$ A.
Zaznacz strzałką kierunek prądu przez amperomierz oraz narysuj wektor siły elektrodynamicznej $\vec F_{ed}$ działającej na poprzeczkę.
Poprzeczka porusza się ze stałą prędkością. Oblicz wartość poziomej siły zewnętrznej $\vec F$.
Oblicz całkowity opór elektryczny $R$ obwodu.
Prądnica ($f=25$ Hz, $|U_{max}|=6{,}0$ V, sinusoidalnie) zasila obwód z diodami D1, D2 i opornikami $R_1=20\ \Omega$, $R_2=30\ \Omega$. Dioda przewodzi w jedną stronę (opór $0$), w drugą nie (opór $\infty$). W pierwszej połowie okresu zacisk A jest „+".
Narysuj wykresy $I_1(t)$ (przez $R_1$) i $I_2(t)$ (przez $R_2$) dla $t=0$ do $0{,}10$ s (prąd od A do B dodatni).
Oblicz ciepło wydzielone w całym obwodzie (na obu opornikach łącznie) w czasie $10$ s pracy prądnicy.
Azot ($m=1{,}4$ kg, $\mu=28$ g/mol) w zamkniętym zbiorniku ogrzewano ($A\to B$, wykres $p(T)$ — odcinek prostej). Zero bezwzględne $\approx-273^\circ$C.
Na podstawie danych z wykresu udowodnij, że przemiana $A$–$B$ jest izochoryczna.
Oceń prawdziwość (P/F). W przemianie izochorycznej $A$–$B$: 1) siła parcia gazu wykonała pracę; 2) energia wewnętrzna gazu rosła; 3) gaz pobrał ciepło z otoczenia.
Oblicz objętość azotu w stanie końcowym $B$. ($R=8{,}31\,\tfrac{\text{J}}{\text{mol·K}}$.)
Siła parcia, z jaką azot w stanie początkowym $A$ działa na $1\text{ cm}^2$ płaskiej ścianki, ma wartość ___ N.
Ciepło molowe azotu przy stałej objętości $\approx21\,\tfrac{\text{J}}{\text{mol·K}}$. Ciepło wymienione przez azot z otoczeniem w przemianie $A$–$B$ wynosi (w zaokrągleniu do dwóch cyfr znaczących)
Uczniowie soczewką skupiającą S1 uzyskali na ekranie ostry obraz $D'$ świecącej diody $D$. Na rysunku 1 zaznaczono $D$, $D'$, oś optyczną i ekran.
Wyznacz konstrukcyjnie położenie soczewki S1 (oznacz S1) oraz jednego z jej ognisk ($F_1$).
W drugim doświadczeniu obserwowano przez soczewkę S2 obraz $D''$ diody $D$. Na rysunku 2 dane są: $D$, oś, ognisko $F_2$ oraz obserwator.
Wyznacz konstrukcyjnie i oznacz położenie obrazu $D''$.
Oceń prawdziwość (P/F). Obserwowany przez soczewkę obraz $D''$ jest: 1) rzeczywisty; 2) odwrócony; 3) powiększony.
Elektron w atomie wodoru na poziomie $n=4$. $f_{45}$ — częstotliwość fotonu pochłoniętego przy $4\to5$, $f_{46}$ — przy $4\to6$; energie odpowiednio $E_{45}$, $E_{46}$. Dokończ: $f_{45}$ ___ $f_{46}$ [A $>$ / B $=$ / C $\lt $], ponieważ energie spełniają [1 $E_{45}>E_{46}$ / 2 $E_{45}=E_{46}$ / 3 $E_{45}\lt E_{46}$].
Elektron przeszedł z $n=4$ na niższy poziom, emitując foton o energii $2{,}55$ eV. Wyznacz numer poziomu, na który przeszedł elektron. ($E_n=-\tfrac{13{,}6}{n^2}$ eV.)
Doświadczenie Millikana. Bez pola kropelka (masa $m$, ładunek $q$) opada pionowo ze stałą prędkością $v$; siła oporu $F_{op}\sim v$. Po włączeniu pola kropelka wznosi się pionowo ze stałą prędkością $2v$.
Oblicz iloraz $\dfrac{F_e}{F_g}$ — siły elektrycznej działającej na wznoszącą się kropelkę do siły grawitacji.
Nieruchoma kropelka: $m=6{,}53\cdot10^{-14}$ kg, $E=2{,}00\cdot10^5\,\tfrac{\text{N}}{\text{C}}$, $g=9{,}81\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$. Oblicz, jaką całkowitą wielokrotnością $n$ ładunku elementarnego $e$ jest ładunek tej kropelki.
Podczas rozpadu jądra plutonu $^{239}$Pu powstają jądro helu $^4$He oraz jądro X. Zapisz równanie reakcji (z liczbami masowymi i atomowymi) i podaj nazwę jądra X.
Oceń prawdziwość (P/F): 1) masa jądra $^{239}$Pu jest większa od sumy mas produktów rozpadu; 2) produkty rozpadu uzyskują energię kinetyczną; 3) masa jądra $^{239}$Pu jest większa od sumy mas oddzielnych nukleonów tworzących to jądro.
Pierwszy miesiąc za 0 zł.
Bez zobowiązań. Rezygnujesz, kiedy chcesz.
Załóż konto w 2 minuty. Opłaty pojawiają się dopiero po zalogowaniu i wyborze planu. Możesz zawiesić, zmienić lub anulować plan w każdej chwili. Dołącz do ponad 600 korepetytorów którzy już pracują mądrzej.