Matura CKE Sierpień 2010 – Fizyka Podstawowa

Zaznacz, który z poniższych sądów jest prawdziwy.

Na sprężynie zawieszono ciężarek i wprawiono go w drgania harmoniczne. Zakładając tak krótki czas obserwacji ruchu ciężarka, że opory ruchu można pominąć, wybierz i zaznacz nieprawdziwe stwierdzenie dotyczące ciężarka:

W układzie współrzędnych $p$ i $T$ zaznaczono cztery stany jednego mola gazu doskonałego. W którym stanie gaz zajmuje największą objętość?

Sprawność idealnego silnika Carnota rośnie, gdy

Powiększone obrazy w soczewkach otrzymuje się zawsze,

Na granicy dwóch ośrodków światło białe ulega rozszczepieniu. Współczynniki załamania dla różnych barw są różne. Wybierz i zaznacz prawdziwe stwierdzenie dotyczące rozchodzenia się światła w różnych ośrodkach.

Rysunek przedstawia dodatnio naładowaną kulę metalową i dwie stykające się ze sobą metalowe półkule K i L na izolowanych podstawach. Jeżeli półkulę L odsuniemy, a następnie oddalimy kulę naładowaną, rozmieszczenie ładunków na półkulach K i L będzie jak na rysunku

Energia potencjalna pewnego ciała zmienia się z wysokością od wybranego poziomu, tak jak na rysunku obok. Przyjmij $g = 10 \text{ m/s}^2$. Masa podnoszonego ciała wynosi

Zjawisko faz Księżyca wynika z tego, że

Emisja cząstki $\beta^-$ w przemianach jądrowych świadczy o tym, że

Doświadczenie szkolne
Uczniowie wyznaczali gęstość ołowiu. W tym celu do cylindra miarowego (menzurki) z wodą wrzucali kolejno zważone wcześniej porcje śrutu ołowianego i odmierzali przyrosty objętości wody. Wyniki pomiarów zamieszczono w tabeli:

nr pomiaru	1	2	3	4	5	6
masa śrutu, g	49	73	26	65	20	32
przyrost objętości wody, $\text{cm}^3$	4,2	6,4	2,2	6,0	1,6	3,0

Spadająca piłeczka
Na wykresie poniżej przedstawiono zależność prędkości od czasu dla spadającej w powietrzu piłeczki pingpongowej.

Z armaty na Księżyc
Bohaterowie powieści Juliusza Verne’a „Podróż na Księżyc” zostali wystrzeleni wewnątrz pocisku (pocisk nie miał oczywiście własnego napędu) z olbrzymiej armaty w kierunku naszego naturalnego satelity. Pomińmy na razie kwestię, czy rzeczywiście bohaterowie mogli przeżyć sam moment wystrzelenia, a skupmy uwagę na relacji z samego lotu. Załoga stwierdziła, że w miarę oddalania się od Ziemi stawali się coraz lżejsi, aż do chwili, gdy osiągnęli miejsce, w którym siła przyciągania grawitacyjnego Ziemi została zrównoważona przez siłę grawitacji Księżyca. Wtedy poczuli się nieważcy. Po czym znów zaczęli odzyskiwać ciężar, gdy siła grawitacji Księżyca zaczęła przeważać.
Relacja uczestników lotu jest niezgodna z prawami fizyki. W podkreślonym fragmencie relacji wskaż błąd i zapisz, co naprawdę odczuwali uczestnicy w tej fazie lotu.

Lądowanie na Księżycu
W 1966 roku pojazd Surveyor1 lądował na Księżycu. W momencie, gdy odległość statku od powierzchni Księżyca wynosiła już tylko $3,4 \text{ metra}$, a prędkość została zredukowana do zaledwie $1,5 \text{ m/s}$, silniki hamujące zostały wyłączone i pojazd spadał swobodnie. Wiedząc, że przyspieszenie grawitacyjne na Księżycu wynosi $1,6 \text{ m/s}^2$ i korzystając z zasady zachowania energii, oblicz prędkość pojazdu przy uderzeniu o powierzchnię Księżyca.

Odbicia
Piłeczka spada swobodnie z wysokości $h = 1 \text{ m}$ na sprężyste podłoże i kilkakrotnie odbija się, wykonując ruch drgający.

Przemiany gazu
Pewna masa gazu doskonałego znajduje się w zamkniętym zbiorniku w stanie oznaczonym literą P. Narysowana krzywa jest izotermą. Gaz ten poddawano przemianom PA, PB i PC.

Drgania
Podczas obserwacji ruchu ciężarka zawieszonego na sprężynie uczniowie zauważyli, że zawieszenie ciężarków o coraz większych masach na końcu sprężyny powodowało wydłużenie okresu drgań. Po wykonaniu dwóch serii pomiarów (dla dwóch różnych sprężyn) sporządzili wykres zależności kwadratu okresu drgań ($T^2$) od masy ciężarków zawieszonych na sprężynach.

Komar
Komar porusza skrzydełkami, wykonując $600$ drgań na sekundę i wydając brzęczenie o takiej samej częstości. Prędkość dźwięku w powietrzu wynosi $340 \text{ m/s}$. Oblicz, jak daleko doleci dźwięk komara w czasie między dwoma kolejnymi uderzeniami skrzydełek.

Widmo
Na siatkę dyfrakcyjną pada światło białe, a na ekranie za siatką powstaje widmo w postaci barwnych pasków. Długości fal składowych światła białego mieszczą się w zakresie od $0,30 \mu\text{m}$ do $0,75 \mu\text{m}$.

Soczewka
Soczewkę ustawiono w odległości $0,5 \text{ m}$ od świecącej żarówki. Na ekranie odległym od soczewki o $2 \text{ m}$ powstał ostry obraz tej żarówki.

Reakcja jądrowa
W 1932 roku J. Cockcroft i E. Walton przeprowadzili pierwszą zaplanowaną reakcję jądrową. Wiązka protonów z akceleratora padała na cienką tarczę z litu $_{3}^{7}\text{Li}$ i wywoływała reakcję jądrową, w wyniku której otrzymywano cząstki $\alpha$.

Synteza jądrowa
21 października 2006 r. podpisano dokument pozwalający na budowę na południu Francji reaktora syntezy termojądrowej ITER (International Thermonuclear Experimental Reaktor), którego celem jest zbadanie możliwości produkowania na wielką skalę energii z fuzji (syntezy) jądrowej. Paliwem w takim reaktorze miałyby być tryt i deuter. Produktem reakcji byłby hel $_{2}^{4}\text{He}$.