Matura CKE Maj 2006 – Fizyka Rozszerzona

Zadanie 22. Wahadło balistyczne (10 pkt)
Na rysunku poniżej przedstawiono schematycznie urządzenie do pomiaru wartości prędkości pocisków wystrzeliwanych z broni palnej. Podstawowym elementem takiego urządzenia jest tzw. wahadło balistyczne będące (w dużym uproszczeniu) zawieszonym na linkach klockiem, w którym grzęzną wystrzeliwane pociski. Po trafieniu pociskiem wahadło wychyla się z położenia równowagi i możliwy jest pomiar jego energii kinetycznej.
Punkty na wykresie przedstawiają zależność energii kinetycznej klocka wahadła z pociskiem (który w nim ugrzązł) tuż po uderzeniu pocisku, od masy klocka. Pomiary wykonano dla 5 klocków o różnych masach (linia przerywana przedstawia zależność teoretyczną). Wartość prędkości pocisku, tuż przed trafieniem w klocek wahadła, za każdym razem wynosiła $500 \text{ m/s}$, a odległość od środka masy klocka wahadła do punktu zawieszenia wynosiła $1 \text{ m}$. W obliczeniach pomiń masę linek mocujących klocek wahadła.

Zadanie 23. Ogrzewacz wody (10 pkt)
Turystyczny ogrzewacz wody zasilany jest z akumulatora samochodowego. Element grzejny wykonano na bocznej powierzchni szklanego naczynia mającego kształt walca. Element grzejny tworzy kilka zwojów przewodzącego materiału w postaci paska o szerokości $4 \text{ mm}$ i grubości $0,1 \text{ mm}$. Całkowita długość elementu grzejnego wynosi $0,628 \text{ m}$. Opór elektryczny elementu grzejnego jest równy $0,60 \Omega$. Siła elektromotoryczna akumulatora wynosi $12,6 \text{ V}$, a jego opór wewnętrzny jest równy $0,03 \Omega$.

Zadanie 24. Soczewka (10 pkt)
W pracowni szkolnej za pomocą cienkiej szklanej soczewki dwuwypukłej o jednakowych promieniach krzywizny, zamontowanej na ławie optycznej, uzyskiwano obrazy świecącego przedmiotu. Tabela zawiera wyniki pomiarów odległości od soczewki przedmiotu $x$ i ekranu $y$, na którym uzyskiwano ostre obrazy przedmiotu. Bezwzględne współczynniki załamania powietrza oraz szkła wynoszą odpowiednio $1$ i $1,5$.

$x (\text{m})$ $\Delta x = \pm 0,02 \text{ m}$	$y (\text{m})$ $\Delta y = \pm 0,02 \text{ m}$
$0,11$	$0,80$
$0,12$	$0,60$
$0,15$	$0,30$
$0,20$	$0,20$
$0,30$	$0,15$
$0,60$	$0,12$
$0,80$	$0,11$

Zadanie 25. Fotoefekt (10 pkt)
W pracowni fizycznej wykonano doświadczenie mające na celu badanie zjawiska fotoelektrycznego i doświadczalne wyznaczenie wartości stałej Plancka. W oparciu o wyniki pomiarów sporządzono poniższy wykres. Przedstawiono na nim zależność maksymalnej energii kinetycznej uwalnianych elektronów od częstotliwości światła padającego na fotokomórkę.

Zadanie 26. Laser (10 pkt)
Laser o mocy $0,1 \text{ W}$ emituje w próżni monochromatyczną wiązkę światła o długości fali $633 \text{ nm}$ i kołowym przekroju.