Zadanie 1 ZWARCIE

Konkurs Fizyczny
dla gimnazjalistów województwa zachodniopomorskiego
w roku szkolnym 2014/2015
Etap wojewódzki
Klucz odpowiedzi i kryteria oceniania
1
ZADANIA ZAMKNIĘTE
Zadanie 1 (3 pkt)
Samochód osobowy startuje z punktu A i jedzie po prostej drodze. Ruch tego samochodu
opisuje poniższy wykres przy czym na tym wykresie nie zaznaczono symbolu wielkości
odłożonej na osi pionowej. Dopasuj właściwe zdania do każdej z tych wielkości, wpisując
w kratki odpowiednie litery.
Jeśli na osi pionowej odłożono:
C
A. wykres jest błędny, bo ta wielkość
nie może malec podczas ruchu
1 pkt
Położenie samochodu na drodze, to
Drogę przebytą przez samochód, to
A
B. z wykresu wynika, że samochód
poruszał się najpierw coraz szybciej, a
potem zwalniał
1 pkt
Wartość prędkości samochodu, to
B
C. z wykresu wynika, że po dwóch
godzinach samochód znów jest w
punkcie A i przebył drogę 240 km
Zadanie 2 z inną niż jedna liczbą prawidłowych odpowiedzi (3 pkt)
Jaś przykleił do swojej deskorolki drewniany klocek, po czym strzelił w niego strzałką z
pistoletu sprężynowego. Zauważył, że deskorolka poruszyła się. Chcąc nadać deskorolce
większą prędkość Jaś wziął:
A) strzałkę z ostrym końcem, która wbije się w klocek
B) strzałkę z tępym końcem, która odbije się sprężyście od klocka po strzale
C) cięższą strzałkę, której nadał taką samą prędkość jak strzałkom z punktów A i B
D) taką samą strzałkę jak za pierwszym razem, tylko bardziej naciągnął sprężynę w pistolecie
1 pkt
Odpowiedzi: B, C, D
są prawidłowe
3 pkt
Brak jednej odp. lub
zaznaczenie wszystkich
2 pkt
Brak dwóch odpowiedzi
1 pkt
Zaznaczenie A lub brak
zaznaczeń
0 pkt
1pkt
Zadanie 3 (4 pkt)
za każde prawidłowe
zaznaczenie
Zaznaczenie: B, D, H, J
Zadanie 4 (3 pkt)
Prąd elektryczny powstający w alternatorze jest zmienny, ponieważ wynika to z prawa indukcji
elektromagnetycznej.
Różnica między alternatorem a prądnicą istnieje, ponieważ wirnik alternatora jest magnesem.
Zaletą alternatora jest brak szczotek ślizgających się po komutatorze i zbierających prąd elektryczny
Uznajemy również: Zaletą prądnicy jest obecność szczotek ślizgających się po komutatorze i
zbierających prąd elektryczny
1 pkt
za każde dwa prawidłowe
zaznaczenia w zadaniu
Zadanie 5 (4 pkt)
P
Ziemski obserwator naszego Księżyca widzi stale tą samą jego stronę
7-8 odpowiedzi 4 pkt
Kometa, zbliżając się do Słońca, rozwija warkocz pyłowo-gazowy
P
Największym księżycem Układu Słonecznego jest Tytan
F
Obserwowane z Ziemi fazy Księżyca są spowodowane przez częściowe lub całkowite
jego zaćmienia przez Ziemię
Wszystkie planety Układu Słonecznego obiegają Słońce po eliptycznych orbitach
poruszając się w tą samą stronę
F
P
Wszystkie planety wirują dookoła swoich osi obrotu w tą samą stronę
F
Polska stała się ostatnio członkiem Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA)
P
Rosetta to nazwa sondy kosmicznej Europejskiej Agencji Kosmicznej badającej kometę
Czuriumow-Gerasimienko
P
2
5-6 odpowiedzi 3 pkt
3-4 odpowiedzi 2 pkt
1-2 odpowiedzi 1 pkt
ZADANIA OTWARTE
Zadanie 6
Kłopoty polarników(8 pkt)
8 pkt
Pewnej wyprawie badawczej na biegun północny skończyła się woda. Postanowili więc
rozpuścić bryłkę lodu, zagotować powstałą z niej wodę i zrobić 4 kubki herbaty. Wyposażenie
wyprawy to między innymi: dwulitrowy garnek, napełniona 11 kilogramami metanu
turystyczna butla gazowa z kuchenką, zapałki, mała siekierka, plastikowe kubki turystyczne o
pojemności 200ml, herbata, cukier, scyzoryk, namioty, lampa naftowa i łyżki.
Ciepło spalania metanu: 36 MJ/m3,
gęstość metanu:0,7 kg/m3,
ciepło właściwe wody:4200 J/(kg*K)
ciepło właściwe lodu: 2100 J/(kg*K)
ciepło topnienia lodu: 333 kJ/kg
gęstość wody: 1000 kg/m3
gęstość lodu: 900 kg/m3
a) Oblicz, ile minimum litrów lodu muszą wsypać do garnka aby wystarczyło wody na herbatę.
Vwody = 4*200 ml = 0,8 litra czyli 0,8 kg
Vlodu= 0,8 kg/0,9 (kg/l) = 0,889 l = 889 ml
b) Jakie czynności i w jakiej kolejności muszą wykonać, aby przygotować herbatę.
- zapalić gaz w kuchence
- wsypać odmierzoną porcję lodu
- podgrzać lód, roztopić go i zagotować uzyskaną z niego wodę
- zalać herbatę gorącą wodą
c) Oblicz, jaką masę gazu muszą zużyć polarnicy, aby ten lód o temperaturze -30 oC zagotować.
Przyjmij, że sprawność kuchenki gazowej wynosi 20 % (k = 0,2).
Podgrzanie lodu: Q1 = mcL kJ Roztopienie lodu: Q2 = mL = 266,4 kJ
Podgrzanie wody: Q3 = mcw kJ
Ciepło całkowite Qc = 652,8 kJ
Qdostarczone = Qc/k = 3264 kJ V= Qdostarczone /cspalania= 0,091 m3
Uwzględniamy gęstość metanu m = 0,0637 kg = 63,7 gramów
3
1 pkt
1 pkt
1 pkt
1 pkt
1 pkt
1 pkt
1 pkt
1 pkt
Zadanie 7
Biedronka na ruchomej kulce (6 pkt)
Kulka o masie 2 kg toczy się po poziomym stole w prawą stronę ze stałą prędkością v = 2 cm/s.
6 pkt
a) Z jaką prędkością i w którą stronę musi poruszać się biedronka względem powierzchni kulki,
która chce być cały czas na samym szczycie kulki?
vbiedronki = 2vkulki = 4 cm/s
w stronę przeciwną (w lewo)
1 pkt.
1 pkt.
b) Narysuj wektory sił działających na kulkę i nazwij te siły. (pomijamy tarcie i oddziaływanie
ze strony biedronki)
siła reakcji Fr
1 pkt.
siła grawitacji Fg
Siły te równoważą się
c) Jakim ruchem „naprawdę” porusza się kulka jeżeli uwzględnimy siłę tarcia, która wynosi
0,004 N. Oblicz drogę jaką pokona biedronka idąc po powierzchni kulki i czas w tym ruchu.
Kulka porusza się ruchem jednostajnie opóźnionym (wystarczy opóźnionym)
akulki = FT/m=0,002 m/s2
tk = v/a= 10 sekund
skulki = t*vśr = 10 cm, sbiedronki = 20 cm
Zadanie 8
Lupa Pana Antoniego (8 pkt)
1 pkt.
1 pkt.
1 pkt.
8 pkt.
Pan Antoni podpisuje właśnie bardzo korzystną umowę kredytową, ale nie może przeczytać
tekstu napisanego małym drukiem. Wie jednak, że tekst ten jest bardzo ważną częścią umowy.
Wykorzystuje więc lupę, która powiększa tekst 5 krotnie. Ostry obraz tekstu powstaje w
odległości dobrego widzenia czyli 25 cm.
a) Podaj rodzaj soczewki, którą musi użyć pan Antoni.
1 pkt.
Odpowiedź: skupiająca (lub wypukła)
b) Napisz, jakie są cechy uzyskanego w lupie obrazu czytanego tekstu.
1 pkt.
Odpowiedź: Obraz pozorny, powiększony, prosty (nieodwrócony)
c) Narysuj konstrukcję tego obrazu i oblicz zdolność skupiającą tej lupy.
A
konstrukcja
3 pkt.
(położenie przedmiotu,
przebieg min. 2 promieni)
obliczenia
3 pkt.
A
(użycie równania
soczewki bez
uwzględnienia obrazu
pozornego 2 pkt)
y = -25 cm (obraz pozorny)
x = 5 cm
f = 6,25 cm
Z = 16 Dioptrii
4
Zadanie 9
Obwód elektryczny (9 pkt)
9 pkt
Obwód elektryczny zawierający ogniwo, amperomierz i żarówkę połączono jak na schemacie.
Ogniwo charakteryzuje siła elektromotoryczna ogniwa, nazywana napięciem elektrycznym w
sytuacji gdy nie płynie przez nie prąd (E = 1,7 V), oraz opór wewnętrzny Rw. Gdy włączono do
obwodu pierwszą żarówkę to woltomierz wskazał napięcie 1,5 V a amperomierz wskazał
natężenie prądu równe 2 A. Gdy zamiast pierwszej włączono drugą żarówkę o większej mocy to
woltomierz wskazał mniejsze napięcie 1,2 V.
E=1,7V
Rw
V
A
a) Czy to jest możliwe ? Odpowiedź uzasadnij.
1 pkt
Tak, jest to spowodowane większym natężeniem prądu i większym spadkiem napięcia na
oporze wewnętrznym
b) Oblicz, jakie natężenie prądu elektrycznego wskazał amperomierz po podłączeniu drugiej
żarówki
1 pkt
1 pkt
na początku dla pierwszej żarówki: URw= 0,2 V czyli: Rw= URw/I1= 0,1 
po włączeniu drugiej żarówki: URw= 0,5 V czyli I2=URw/Rw= 5 A
1 pkt
1 pkt
c) Oblicz opór wewnętrzny baterii oraz opór i moc obydwu żarówek
(Zastosowanie
odpowiednich wzorów
błędne wyniki 1 pkt.)
Rw = 0,1 
Rz1 = 0,75  Rz2 = 0,24 prawo Ohma)
P 1 = U1 x I 1 = 3 W
P2 = 6 W
d) Oblicz jaka energia elektryczna zostanie zużyta przez te żarówki, gdy obie zostaną włączone
równolegle, po godzinie pracy obwodu.
Obliczenie oporu żarówek połączonych równolegle Rrównol = 0,1818 (2/11) 
Uwzględnienie oporu wewnętrznego baterii (Rw= 0,1  R = 0,2818 
Obliczenie natężenia prądu i mocy samych żarówek I = 6,03 A P = I2R = 6,6 W
Obliczenie energii E = Pt = 23.818 J (około 24 kJ)
Zadanie 10
Doświadczenie z wahadłem (12 pkt)
Pewien uczeń chciał sprawdzić czy wzór:
1 pkt
1 pkt
1 pkt
1 pkt
12 pkt
√ dobrze opisuje zależność okresu drgań
wahadła matematycznego od jego długości. W tym celu przygotował następujące przyrządy:
1. wahadło o regulowanej długości zrobione z metalowego ciężarka o masie ok. 200 g
zawieszonego na cienkiej nierozciągliwej nici o długości około 2 metrów,
2. stoper elektroniczny o dokładności do: ± 0.01 s,
3. taśmę mierniczą z podziałką milimetrową.
Po przeprowadzeniu doświadczenia i wykonaniu pomiarów uczeń sporządził tabelę z
wynikami:
l.p.
1
2
3
4
Długość wahadła,
metry
1,927
1,605
1,371
0,871
Czas 10 wahnięć
sekundy
27,99
25,88
23,72
19,03
Okres drgań
sekundy
2,799
2,588
2,372
1,903
5
Kwadrat okresu
(sekunda )2
7,8344
6,6977
5,6264
3,6214
Uzupełnienie T
1 pkt.
Obliczenie T2
1 pkt.
(liczba miejsc po
przecinku może być
mniejsza)
a) Uzupełnij tabelę tego ucznia.
Uwaga! Wpisane dane: T i T2 mogą być zaokrąglone
b) Wymień główne czynności jakie powinien wykonać uczeń w tym doświadczeniu.
- powiesić wahadło
- zmierzyć długość
- wychylić wahadło z położenia równowagi o niewielki kąt i puścić
- zmierzyć czas 10T
- zmienić długość (wydłużyć lub skrócić)
- powtórzyć pomiary długości i czasu dla różnych długości wahadła
3 pkt.
Pominięcie pomiarów
czasu, długości lub
konieczności skracania
wahadła
2 pkt.
Pominięcie dwóch
elementów
1pkt
c) Wykreśl zależność kwadratu okresu drgań wahadła od jego długości. Jaki wniosek można
wysnuć na podstawie tego wykresu.
- zaznaczenie na osiach T2 i l, naniesienie skali, nazw wielkości i ich jednostek
- naniesienie 4 pomiarów
- narysowanie prostej
- wyciągnięcie wniosku
1 pkt
1 pkt
1 pkt
1 pkt
Wniosek: Zależność T2 jest wprost proporcjonalna do długości lub T jest wprost proporcjonalne
do pierwiastka kwadratowego z długości lub testowany wzór jest prawidłowy
d) Oblicz na podstawie wykresu albo danych w tabeli wartość przyspieszenia ziemskiego
lub
i lg i odczytujemy z wykresu
Przykład obliczeń:
9,71 m/s2 9,44 m/s2 9,61 m/s2 9,48 m/s2
gśr = 9,56 m/s2
Przykład z wykresu:
T2) = 4,2 s2, l = 1,06 m, ls2/m, g = 4m/s2
Obliczenie z wykresu lub
z użyciem danych z tabeli,
podanie wyniku z
jednostką: 2 pkt
Przekształcenie wzoru na
okres i wstawienie
właściwych danych z
tabeli: 1 pkt
e) Wymień czynniki, które mogą mieć istotny wpływ na dokładność pomiarów
- kąt o jaki wychylamy wahadło (powinien być rzędu 5-8 stopni)
- dokładność pomiaru czasu trwania 10 wahnięć
- dokładność pomiaru długości wahadła
- zmiany temperatury i ruch powietrza
- opór powietrza
- dokładność przyrządów (miara, stoper)
- itd.
1 pkt
Wystarczy podać dwa
czynniki
Uwaga!
Zapisane wyżej rozwiązania i odpowiedzi do zadań otwartych należy traktować jako
standardowe. Komisja uwzględni w punktowaniu także każdą inną prawidłową drogę
rozwiązania, rozsądne przybliżenia wyników oraz każdą sensowną wypowiedź uczniów.
6