Matura CKE Maj 2010 – Fizyka Podstawowa

Zadanie 1. (1 pkt)
Po przelocie samolotu powstaje smuga kondensacyjna spalin, tworząc na niebie ślad (rysunek). Ślad ten przedstawia

Zadanie 2. (1 pkt)
Do pionowo zawieszonej nitki przymocowano 3 niewielkie ołowiane kulki. Odległość między stołem a pierwszą kulką wynosiła $10\text{ cm}$, a odległości pomiędzy kolejnymi kulkami wynosiły $30\text{ cm}$ i $50\text{ cm}$ odpowiednio (rysunek). Następnie przecięto sznurek ponad kulką $\text{k}_3$ i kulki zaczęły swobodnie spadać. Czas, po którym pierwsza kulka uderzyła w stół w porównaniu z czasem, jaki upłynął między uderzeniami kolejnych kulek o powierzchnię stołu jest

Zadanie 3. (1 pkt)
W satelicie krążącym po kołowej orbicie na wysokości znacznie mniejszej od promienia Ziemi, uruchomiony został silnik i wartość prędkości względem Ziemi wzrosła do $11,2\text{ km/s}$. Satelita ten

Zadanie 4. (1 pkt)
Jednym z izotopów stosowanych do sterylizacji żywności jest izotop kobaltu $^{60}_{27}\text{Co}$. Jest to izotop nietrwały i ulega samorzutnie przemianie $\beta^-$. Wskutek tego rozpadu powstaje jądro pierwiastka, którego liczba protonów w jądrze wynosi

Zadanie 5. (1 pkt)
W półprzewodnikach domieszkowych typu n, w stosunku do półprzewodników samoistnych, mamy do czynienia z

Zadanie 6. (1 pkt)
Spośród przedstawionych poniżej zestawów jednostek wybierz ten, który zawiera tylko podstawowe jednostki układu SI.

Zadanie 7. (1 pkt)
Wykonaną z przewodnika kulkę A naelektryzowano i następnie zbliżono do niej (bez zetknięcia) wiszące na izolujących nitkach metalowe, lekkie, nienaelektryzowane, identyczne kulki $\text{k}_1$ i $\text{k}_2$. Przy nitkach wiszących pionowo (rysunek) kulki $\text{k}_1$ i $\text{k}_2$ byłyby odległe od kulki A odpowiednio o $5$ i $10\text{ cm}$. Po ustaleniu się stanu równowagi prawdą jest, że nitki, na których zawieszone są kulki,

Zadanie 8. (1 pkt)
Wewnątrz zwojnicy o długości $5\text{ cm}$ wytworzono pole magnetyczne o indukcji $2\text{ mT}$ i umieszczono wzdłuż jej osi prostoliniowy przewodnik, przez który płynie prąd o natężeniu $1\text{ mA}$ (rysunek). Wartość siły elektrodynamicznej działającej wewnątrz zwojnicy na przewodnik wynosi

Zadanie 9. (1 pkt)
Jednobarwna wiązka światła przechodzi kolejno przez trzy różne ośrodki (rysunek). Jeżeli kąty $\alpha$, $\beta$, $\gamma$ spełniają warunek: $\alpha > \gamma > \beta$, to bezwzględne współczynniki załamania ośrodków spełniają warunek

Zadanie 10. (1 pkt)
Wszystkie gwiazdy podzielone zostały na 7 zasadniczych typów widmowych. Oznaczone zostały one wielkimi literami O, B, A, F, G, K, M, których kolejność odpowiada malejącej temperaturze gwiazd. Gwiazdami należącymi do typów K i M mogą być

Zadanie 11. Spadający kamień (5 pkt)
Z wysokości $20\text{ m}$ upuszczono swobodnie mały kamień.

Zadanie 12. Trzy siły (2 pkt)
Na rysunku obok przedstawiono układ trzech sił działających na klocek, który pozostawał w spoczynku. Wartości sił wynosiły odpowiednio $F_1 = 30\text{ N}$, $F_2 = 40\text{ N}$.
Oblicz wartość siły $\vec{F}_3$.

Zadanie 13. Klocek (4 pkt)
Klocek o masie $1\text{ kg}$ przesuwano po poziomej powierzchni ruchem jednostajnym, działając na niego siłą o wartości $3\text{ N}$.

Zadanie 14. Silnik parowy (3 pkt)
Poniżej przedstawiono schemat tłokowego silnika parowego oraz cykl przemian termodynamicznych związanych z jego pracą. W silniku parowym gorąca para wodna pod wysokim ciśnieniem jest wprowadzana z kotła do cylindra. Ulega tam rozprężaniu najpierw pod stałym ciśnieniem, a następnie, gdy dopływ pary jest już zamknięty, rozprężanie odbywa się bardzo szybko, bez wymiany ciepła z otoczeniem – co powoduje częściowe skroplenie się pary. Wracający tłok, przy otwartym kanale wylotowym, wypycha z cylindra do skraplacza mieszaninę wody i pary. Następnie cykl pracy silnika się powtarza.

Zadanie 15. Pole elektrostatyczne (4 pkt)
Poniżej przedstawiono wykres zależności wartości natężenia pola elektrostatycznego, wytworzonego przez punktowy ładunek dodatni, od odwrotności kwadratu odległości od tego ładunku $E(1/r^2)$.

Zadanie 16. Odtwarzacz (4 pkt)
W najnowszych nagrywarkach i odtwarzaczach stosuje się tzw. błękitny laser (Blue Ray). Dotychczas w urządzeniach tych wykorzystywano lasery czerwone, które emitują fale o długości $605\text{ nm}$. Fale wytwarzane przez błękitny laser są krótsze, mają długość $405\text{ nm}$, co pozwala zapisywać więcej danych na jednej płycie.

Zadanie 17. Zwierciadło kosmetyczne (5 pkt)
Podczas zabiegów kosmetycznych stosuje się zwierciadła sferyczne wklęsłe, w celu uzyskania powiększonych obrazów określonych fragmentów twarzy. W odległości $20\text{ cm}$ od takiego zwierciadła, którego ogniskowa wynosi $100\text{ cm}$, umieszczono świecący przedmiot. Powiększenie otrzymanego obrazu w tym zwierciadle wynosi $1,25$.

Zadanie 18. Fotoefekt (3 pkt)
Poniżej zamieszczono wykres zależności kwadratu maksymalnej wartości prędkości $v^2_{\text{max}}$ wybitych z katody fotoelektronów od energii $E$ fotonów padających na fotokatodę.
W tabeli podano wartości pracy wyjścia dla materiałów, z których wykonywane są fotokatody.

Rodzaj materiału	Praca wyjścia
Cez	$3,0 \cdot 10^{-19}\text{ J}$
Cer	$4,14 \cdot 10^{-19}\text{ J}$
Potas	$3,2 \cdot 10^{-19}\text{ J}$
Wapń	$5,2 \cdot 10^{-19}\text{ J}$

Zadanie 19. Czujnik dymu (3 pkt)
Wiele izotopów promieniotwórczych znajduje zastosowanie w technice. Jednym z nich jest izotop ameryku $^{241}\text{Am}$, który znalazł zastosowanie w czujnikach dymu. Produkuje się go, bombardując neutronami izotop plutonu $^{239}\text{Pu}$. Powstałe jądra ulegają samorzutnemu rozpadowi, w wyniku którego powstają jądra ameryku $^{241}\text{Am}$. Te z kolei rozpadają się i powstają cząstki alfa oraz praktycznie trwałe jądra neptuna $_{93}\text{Np}$ ($T_{1/2} \approx 2 \cdot 10^6\text{ lat}$).

Zadanie 20. Akcelerator (3 pkt)
Akcelerator to urządzenie, w którym można przyśpieszać do dużych prędkości cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym.

Zadanie 21. Ziemia (1 pkt)
Ruch obrotowy Ziemi wokół własnej osi powoduje zmianę wartości ciężaru ciała na różnych szerokościach geograficznych.
Ustal i podkreśl w zamieszczonej poniżej tabeli, w którym miejscu wpływ ruchu obrotowego Ziemi wokół własnej osi na ciężar ciała jest największy.
[lista_do_wyboru]

Zadanie 22. Dwa naczynia (3 pkt)
Do dwóch identycznych szklanych naczyń, w kształcie prostopadłościanów, które połączono rurką z zamkniętym zaworem Z (rysunek poniżej), nalano wody. Do jednego z nich wlano $1\text{ litr}$ wody, do drugiego $2\text{ litry}$ wody. Następnie zawór Z otwarto i po pewnym czasie w obu naczyniach ustalił się jednakowy poziom wody.