Matura CKE Listopad 2011 – Fizyka Rozszerzona

Zadanie 1. Tarcza szlifierska (12 pkt)
Tarcza szlifierska ma kształt walca o średnicy 20 cm i masie 2000 g. Maksymalną prędkość obrotów tarcza osiąga po 5 s od momentu włączenia. Tarcza rozpędza się ruchem przyspieszonym ze stałym przyspieszeniem kątowym za pomocą siły przyłożonej stycznie do wałka napędowego w odległości $r = 2 \text{cm}$ od osi obrotu. Podczas rozpędzania tarczy zmierzono częstotliwość jej obrotów (z dokładnością 1 Hz) w zależności od czasu ruchu. Wyniki pomiarów zebrano w tabeli. Czas zmierzono z dokładnością do 0,1 s. Moment bezwładności walca wynosi $\dfrac{1}{2}mr^2$.

$f \text{[Hz]}$	$t \text{[s]}$
0	0
5	0,8
7	1
10	1,6
12	2
15	2,5
20	3,2
22	3,5
25	4
28	4,5
30	5

Zadanie 2. Proton w polu magnetycznym (12 pkt)
Proton zostaje rozpędzony różnicą potencjałów 1 kV, a następnie wlatuje z prędkością $v$ w jednorodne pole magnetyczne prostopadle do kierunku wektora indukcji magnetycznej o wartości $B = 0,25 \text{T}$. Wartość ładunku protonu jest równa ładunkowi elektronu.

Zadanie 3. Bateria telefonu komórkowego (12 pkt)
Litowo-jonowa bateria telefonu komórkowego ma następujące parametry:
$U = 3,7 \text{V}$
pojemność 1020 mAh
czas rozmów/czuwania (GSM) 528 min (8,8 h)/406 h (16,9 dni)
Naładowanej baterii użyto do szeregu eksperymentów. Przy obliczeniach należy pominąć opór wewnętrzny baterii.

Zadanie 4. Szkło powiększające (12 pkt)
Janek kupił u optyka lupę zrobioną z materiału o współczynniku załamania światła 1,5. Doświadczalnie wyznaczył ogniskową, kierując promienie słoneczne na kartkę papieru. Na kartce uzyskał punkt, gdy soczewka była oddalona od kartki o 50 cm. Lupa znajdowała się w powietrzu, dla którego współczynnik załamania światła wynosi 1. Współczynnik załamania światła w wodzie jest 1,33 razy większy niż w powietrzu.

Zadanie 5. Zjawisko fotoelektryczne (12 pkt)
W zjawisku fotoelektrycznym zewnętrznym światło padające na powierzchnię metalu wybija z niego elektrony. Pracę wyjścia dla różnych metali zebrano w tabeli.

Lp.	Pierwiastek	Symbol chemiczny	Praca wyjścia [eV]
1.	cez	Cs	2,14
2.	rubid	Rb	2,16
3.	sód	Na	2,75
4.	glin	Al	4,28
5.	miedź	Cu	4,65
6.	żelazo	Fe	4,7
7.	platyna	Pt	5,65