Budowa i ewolucja Wszechświata – poziom podstawowy

             
              
     
    

 
Budowa i ewolucja Wszechświata

 
 
 
– poziom podstawowy


Zadanie 1. 
(1 pkt)

 

Źródło: CKE 2005 (PP), zad. 2.
 
        
           


     

          
Zadanie 2. 
(4 pkt)
Źródło: CKE 2005 (PP), zad. 23.

 

  
 
          

 


  
     






 
 
 
 
 
           



         


     
 




2
Egzamin maturalny z fizyki i astronomii
Arkusz I


W zadaniach od 1. do 8. wybierz i zaznacz jedną poprawną odpowiedĨ.

Zadanie
1. (1 pkt)
Dwaj kolarze zbliĪali siĊ do mety, jadąc jeden obok drugiego ruchem jednostajnym
z
prĊdkoĞcią 15 m/s. W odlegáoĞci 100 m od mety jeden z nich przyspieszyá i jadąc ruchem
jednostajnie przyspieszonym po szeĞciu sekundach minąá metĊ. W jakiej odlegáoĞci od mety

znajdowaá
siĊ wówczas drugi kolarz jadący do koĔca z niezmienną prĊdkoĞcią?

A. 2,5 m
B. 5 m
C. 10 m
D. 15 m
Zadanie
3. 2.
(1 pkt)
Zadanie
(1 pkt)
Źródło: CKE 01.2006 (PP), zad. 2.
Cechy charakterystyczne róĪnych typów gwiazd przedstawia siĊ za pomocą diagramu
Hertzspunga-Russella (H – R). Na osiach wspóárzĊdnych tego diagramu odáoĪona jest
A. temperatura powierzchni (typ widmowy) i jasnoĞü absolutna (absolutna wielkoĞü
gwiazdowa).
B. jasnoĞü absolutna (absolutna wielkoĞü gwiazdowa) i odlegáoĞci od Ziemi.
C. Ğrednica gwiazdy i temperatura jej powierzchni.
D. temperatura powierzchni i odlegáoĞci od Ziemi.
Zadanie 3. (1 pkt)
PomiĊdzy nieruchomy stóá i poruszającą siĊ jak
1 na rysunku linijkĊ wáoĪono okrągáy oáówek.
C. w prawo z prĊdkoĞcią o wartoĞci
2 cm .
Egzamin maturalny sz fizyki i astronomii
Arkusz
D. w lewo z prĊdkoĞcią o wartoĞci
2 cm .I
s
Zadanie
6.
(1 pkt)
pkt)
Zadanie 4. 4.
(1 (1
pkt)
Zadanie
3
Źródło: CKE 01.2006 (PP), zad. 4.
Plamy sáoneczne
są ciemniejsze
reszty tarczy
poniewaĪ są to
Planety
w ruchu dookoáa
SáoĔca od
poruszają
siĊ po sáonecznej,
orbitach bĊdących
A. okrĊgami.
obáoki wapnia przesáaniające fotosferĊ.
A.
B.
obszary cháodniejsze, niĪ obszary poza plamami.
B. hiperbolami.
C. elipsami.
obszary poáoĪone poniĪej przeciĊtnej powierzchni fotosfery (lokalne depresje) i pada
C.
Egzamin maturalny z fizyki i astronomii
3
na nie cieĔ.
D. parabolami.
Arkusz
I
D. obszary, których widmo zawiera wyjątkowo duĪo absorpcyjnych linii wodoru.
Zadanie
pkt)
Zadanie 5. 5.
(1 (1
pkt)
Źródło: CKE 01.2006 (PP), zad. 6.
Zadanie
6.
(1 pkt)
pkt)
Zadanie
7.
(1
Wykres
przedstawia
przemianĊ gazu doskonaáego. Jest to przemiana
Plamy sáoneczne są ciemniejsze od reszty tarczy sáonecznej, poniewaĪ są to
ħródáo Ğwiatáa znajduje siĊ w odlegáoĞci 0,7 m od soczewki skupiającej o ogniskowej 0,5 m.
A. obáoki wapnia przesáaniające fotosferĊ.
Obraz Ĩródáa bĊdzie
p,poza
Pa plamami.
B. obszary cháodniejsze, niĪ obszary
A. rzeczywisty, pomniejszony.
C. obszary poáoĪone poniĪej przeciĊtnej powierzchni fotosfery (lokalne depresje) i pada
B.
rzeczywisty, powiĊkszony.
A. izotermiczna.
na nie cieĔ.
C. pozorny, pomniejszony.
D.
obszary, których widmo zawiera wyjątkowo duĪo absorpcyjnych linii wodoru.
B. izochoryczna.
D.
pozorny, powiĊkszony.
C. izobaryczna.
Zadanie
7.
(1 pkt)
pkt)
Zadanie 6. 8.
(1 pkt)
Źródło: CKE 01.2006 (PP), zad. 8.
Zadanie
(1
D. adiabatyczna.
ħródáo
Ğwiatáa znajduje siĊ w odlegáoĞci 0,7 m od soczewki skupiającej o ogniskowej 0,5 m.
Zjawisko zaümienia SáoĔca moĪe powstaü wówczas, gdy
Obraz Ĩródáa bĊdzie
A. okresowo zmaleje jasnoĞü SáoĔca.
A. rzeczywisty, pomniejszony.
B. KsiĊĪyc przecina orbitĊ Ziemi.
B. rzeczywisty, powiĊkszony.
T, K
C. KsiĊĪyc znajduje siĊ miĊdzy Ziemią i SáoĔcem.
8 C. pozorny, pomniejszony.Egzamin maturalny z fizyki i astronomii
D. Ziemia znajduje siĊ miĊdzy KsiĊĪycem
i SáoĔcem.
Arkusz
I
D. pozorny, powiĊkszony.
Zadanie
7. 17.
(2 pkt) zadaĔ
Źródło:
01.2006 (PP), zad. 17.
Rozwiązanie
o numerach 9 do 23 naleĪy zapisaü
wCKE
wyznaczonych
Zadanie
Zadanie
8. (1Masa
pkt) i energia (2 pkt)
26
miejscach
pod
treĞcią
zadania.
SáoĔce wypromieniowuje
ciągu
1 sekundy
okoáo
4˜10
J energii. Oblicz, o ile w wyniku tej3
Egzamin
maturalny
z fizyki
i astronomii
Zjawisko
zaümienia SáoĔcawmoĪe
powstaü
wówczas,
gdy
emisji
masa jasnoĞü
SáoĔca. SáoĔca. Arkusz I
A. zmniejsza
okresowo siĊ
zmaleje
Zadanie
9. Samochód
na podnoĞniku
(3 pkt)
B. KsiĊĪyc
przecina orbitĊ
Ziemi.
Zadanie
5.
(1
pkt)
Podczas
stygniĊcia
wody
w
szklance
od
temperatury
C. KsiĊĪyc znajduje siĊ miĊdzy Ziemią i SáoĔcem. wrzenia do temperatury otoczenia
ZdolnoĞü
skupiająca
kulistego
o jaką
promieniu
krzywizny
20podnieĞü
cm ma
wydziela
siĊ
energia
ozwierciadáa
wartoĞci
okoáo
67200 wklĊsáego
J.i Oblicz,
na
wysokoĞü
moĪna by
D. Ziemia
znajduje
siĊ miĊdzy
KsiĊĪycem
SáoĔcem.
wartoĞü o masie 1 tony, wykorzystując energiĊ o podanej wartoĞci.
samochód
A.
1/10 dioptrii.zadaĔ o numerach 9 do 23 naleĪy zapisaü w wyznaczonych
Rozwiązanie
B. 1/5 dioptrii.
miejscach pod treĞcią zadania.
C. 5 dioptrii.
D. 10 dioptrii.
Zadanie 9. Samochód na podnoĞniku (3 pkt)
Podczas
ZadaniestygniĊcia
6. (1 pkt)wody w szklance od temperatury wrzenia do temperatury otoczenia
wydziela
siĊ
o wartoĞci okoáo
67200 zJ.wysokoĞci
Oblicz, na 1jaką
by podnieĞü
PiákĊ o masieenergia
1 kg upuszczono
swobodnie
m. wysokoĞü
Po odbiciumoĪna
od podáoĪa
piáka
samochód
o masie
1 tony, wykorzystując
energiĊ
o podanej
wzniosáa siĊ
na maksymalną
wysokoĞü 50
cm. W
wyniku wartoĞci.
zderzenia z podáoĪem i w trakcie
ruchu piáka straciáa energiĊ o wartoĞci okoáo
A. 1 J
B. 2 J
C. 5 J
D. 10 J
Zadanie
8. 7.
(1 pkt)
Źródło: CKE 05.2006 (PP), zad. 7.
(1WĊgiel
pkt) 146 C (3 pkt)
Zadanie
18.
14
Energiapoáowicznego
elektromagnetyczna
z powierzchni
SáoĔca powstaje w jego wnĊtrzu
Okres
rozpadu emitowana
izotopu wĊgla
6 C wynosi okoáo 5700 lat. W znalezionych
w procesie
szczątkach
kopalnych
oĞmiokrotnie niĪszą zawartoĞü 146 C niĪ w atmosferze.
A. syntezy
lekkich stwierdzono
jąder atomowych.
Naszkicuj
wykres zaleĪnoĞci
liczbyatomowych.
jąder promieniotwórczych zawartych w szczątkach
B. rozszczepienia
ciĊĪkich jąder
w zaleĪnoĞci
od
czasu.
Rozpocznij
od
C. syntezy związków chemicznych. chwili, gdy szczątki powstaáy (tkanki obumaráy) do
chwili
obecnej.związków
Początkową
liczbĊ jąder oznacz przez N0. Zaznacz na wykresie czas
D. rozpadu
chemicznych.
poáowicznego zaniku. Oszacuj wiek znalezionych szczątków.
Zadanie 8. (1 pkt)
Stosowana przez N
Izaaka Newtona metoda badawcza, polegająca na wykonywaniu
doĞwiadczeĔ, zbieraniu wyników swoich i cudzych obserwacji, szukaniu w nich regularnoĞci,
stawianiu hipotez, a nastĊpnie uogólnianiu 2ich poprzez formuáowanie praw, to przykáad
Zadanie 9. 24.
(4 pkt)
Zadanie
Diagram Hertzsprunga – Russella (4 pkt)Źródło: CKE 11.2006 (PP), zad. 24.
PoniĪej przedstawiono diagram H–R (diagram H – R, Hertzsprunga – Russella). Na osi
pionowej odáoĪono stosunek mocy promieniowania gwiazdy L do mocy promieniowania
SáoĔca L, natomiast na osi poziomej typ widmowy gwiazdy, który zaleĪy od temperatury
gwiazdy. Ten sam typ widmowy oznacza taką samą temperaturĊ na powierzchni gwiazdy.
Moc promieniowania, czyli iloĞü energii wysyáanej w jednostce czasu, zaleĪy od temperatury
i jest proporcjonalna do pola powierzchni gwiazdy.
Na diagramie cyfrą 1 oznaczono poáoĪenie SáoĔca, cyfrą 2 – gwiazdĊ naleĪącą do kategorii
nadolbrzymów, a cyfrą 3 – gwiazdĊ typu biaáy karzeá. Z tego diagramu wynika, Īe na
przykáad gwiazda 2 mając taką samą temperaturĊ na powierzchni jak SáoĔce wysyáa 106 razy
wiĊcej energii niĪ SáoĔce.
L
L
106
C
2
104
102
B
A
1
1
10-2
10-4
3
D
Próbny egzamin maturalny z fizyki i astronomii
O Poziom
B A podstawowy
F G K M typ widmowy
11
Na podstawie podanych informacji:
24.1. (29.1
pkt)
Zadanie
(2 pkt)
WykaĪ, Īe promieĔ gwiazdy 2 jest 103 razy wiĊkszy niĪ promieĔ SáoĔca. Skorzystaj
z zaleĪnoĞci Skuli = 4ʌR2.
24.2. (2 pkt)
Przeanalizuj wykres H – R porównując gwiazdĊ 3 ze SáoĔcem pod wzglĊdem temperatury „jej
powierzchni” i promienia.
Zapisz informacje o temperaturze i promieniu (w porównaniu ze SáoĔcem).
1. Temperatura „powierzchni” gwiazdy 3:
.......................................................................................................................................................
3
......................................................................................................................................................
24.2. (29.2
pkt)
Zadanie
(2 pkt)
Przeanalizuj wykres H – R porównując gwiazdĊ 3 ze SáoĔcem pod wzglĊdem temperatury „jej
powierzchni” i promienia.
Zapisz informacje o temperaturze i promieniu (w porównaniu ze SáoĔcem).
1. Temperatura „powierzchni” gwiazdy 3:
.......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
2. PromieĔ gwiazdy 3:
.......................................................................................................................................................
6
Egzamin maturalny z fizyki i astronomii
Poziom podstawowy
.......................................................................................................................................................
Zadanie
pkt)
16.
Mars10.
(4(4pkt)
Źródło: CKE 2007 (PP), zad. 16.
Planuje siĊ, Īe do 2020 roku zostanie zaáoĪona na powierzchni Marsa baza dla kosmonautów.
WiĊkszoĞü czasu podczas lotu na Marsa statek kosmiczny bĊdzie podróĪowaá z wyáączonymi
silnikami napĊdowymi.
Zadanie
16.1.
(210.1
pkt)(2 pkt)
Ustal, czy podczas lotu na Marsa (z wyáączonymi silnikami) kosmonauci bĊdą przebywali
w stanie niewaĪkoĞci. OdpowiedĨ krótko uzasadnij, odwoáując siĊ do praw fizyki.
Wokóá Marsa krąĪą dwa ksiĊĪyce Fobos (Groza) i Dejmos (Strach). Obiegają one planetĊ po
prawie koáowych orbitach poáoĪonych w páaszczyĨnie jej równika. W tabeli poniĪej podano
podstawowe informacje dotyczące ksiĊĪyców Marsa.
Fobos
ĝrednia odlegáoĞü od Marsa
w tys. km
9,4
Okres obiegu
w dniach
0,32
ĝrednica
w km
27
Masa
w 1020 kg
0,0001
GĊstoĞü
w kg/m3
2200
Dejmos
23,5
1,26
13
0,00002
1700
KsiĊĪyc
Na podstawie: "Atlas Ukáadu Sáonecznego NASA", PrószyĔski i S-ka, Warszawa 1999 r.
16.2. (2 pkt)
WykaĪ, korzystając z danych w tabeli i wykonując niezbĊdne obliczenia, Īe dla ksiĊĪyców
Marsa speánione jest III prawo Keplera.
4
Zadanie
(4 pkt)
Fobos 21. Rozpad
9,4promieniotwórczy
0,32
27
Jądro uranu (92U) rozpada siĊ na jądro toru (Th) i cząstkĊ alfa.
Dejmos
1,26i helu.
13
W
tabeli obok podano 23,5
masy atomowe uranu, toru
0,0001
2200
uran 238 238,05079 u
0,00002234,04363
1700u
tor 234
Na podstawie: "Atlas Ukáadu Sáonecznego NASA", PrószyĔski i S-ka, Warszawa 1999
hel 4r.
4,00260 u
Zadanie 21.1 (2 pkt)
Zapisz,(2z10.2
uwzglĊdnieniem
liczb masowych i atomowych, równanie rozpadu jądra uranu.
16.2.
pkt)
Zadanie
(2 pkt)
WykaĪ, korzystając z danych w tabeli i wykonując niezbĊdne obliczenia, Īe dla ksiĊĪyców
Marsa speánione jest III prawo Keplera.
Zadanie 21.2 (2 pkt)
Oblicz energiĊ wyzwalaną podczas opisanego powyĪej rozpadu jądra. Wynik podaj w MeV.
W obliczeniach przyjmij, Īe 1 u ļ 931,5 MeV.
10
Egzamin maturalny z fizyki i astronomii
Poziom podstawowy
Źródło: CKE 2008 (PP), zad. 22.
Zadanie 11.22.
(1 pkt)
Zadanie
Astronomowie (1 pkt)
Zadanie
19.
DoĞwiadczenie
(2
pkt)
WyjaĞnij, dlaczego astronomowie i kosmolodzy prowadząc obserwacje i badania obiektów
W
pracowni fizycznej
uczniowie
wspóáczynnik
we WszechĞwiecie,
obserwują
zawszewyznaczali
stan przeszáy
tych obiektów.tarcia statycznego drewna
o drewno. Dysponowali siáomierzem, drewnianym klockiem z haczykiem oraz poziomo
ustawioną drewnianą deską.
Ustal, jakie wielkoĞci fizyczne powinni zmierzyü uczniowie w tym doĞwiadczeniu. Zapisz
ich peáne nazwy.
Nr zadania
Zadanie 12.20.
(4 pkt)
Zadanie
Gwiazdy
pkt)
Wypeánia (4
Maks. liczba pkt
20.1. 20.2. 20.3. 21.1.Źródło:
21.2. CKE
22.2009 (PP), zad. 20.
2
2
2
2
2
1
Gwiazda Syriusz
B to biaáy karzeá, a Aldebaran to czerwony olbrzym. W tabeli
egzaminator!
Uzyskana liczba pkt
przedstawiono wybrane informacje dotyczące tych gwiazd.
Moc promieniowania
Temperatura
PromieĔ wyraĪony
Nazwa
wyraĪona w mocy
Masa wyraĪona
powierzchni
w promieniach
gwiazdy
promieniowania
w masach SáoĔca
w kelwinach
SáoĔca
SáoĔca
Aldebaran
150
4100
2,5
25
Syriusz B
0,0024
25200
0,98
0,008
Zadanie 12.1
(2 pkt)
Zadanie
20.1
(2 pkt)
Oblicz energiĊ wypromieniowywaną w czasie 1h przez biaáego karáa opisanego w tabeli,
wiedząc, Īe caákowita moc promieniowania SáoĔca wynosi 3,83·1026 W.
5
Zadanie 12.2
(2 pkt)
Zadanie
20.2
(2 pkt)
WykaĪ, Īe Ğrednia gĊstoĞü Aldebarana jest wielokrotnie mniejsza niĪ Syriusza B.
4
Wykonując obliczenia, zaáóĪ, Īe obie gwiazdy są kulami (objĊtoĞü kuli V
S ˜ r 3 ).
3
Egzamin maturalny z fizyki i astronomii
poziom podstawowy
4
Nr zadania
19. 20.1 20.2
Maks. liczba pkt
2
2Źródło:2 CKE 2010 (PP), zad. 10.
egzaminator!
Wszystkie gwiazdy podzielone zostaáy
na 7 liczba
zasadniczych
typów widmowych. Oznaczone
Uzyskana
pkt
Zadanie 13.10.
(1 pkt)
Zadanie
(1 pkt)Wypeánia
zostaáy one wielkimi literami O, B, A, F, G, K, M, których kolejnoĞü odpowiada malejącej
temperaturze gwiazd. Gwiazdami naleĪącymi do typów K i M mogą byü
A.
B.
C.
D.
pulsary.
biaáe karáy.
czarne dziury.
czerwone olbrzymy.
Zadania otwarte
Rozwiązanie zadaĔ o numerach od 11. do 21. naleĪy zapisaü w wyznaczonych miejscach
pod treĞcią zadania.
Zadanie 11. Spadający kamieĔ (5 pkt)
Z wysokoĞci 20 m upuszczono swobodnie maáy kamieĔ.
Zadanie 11.1 (1 pkt)
Uzupeánij/dokoĔcz zdanie:
Zjawisko swobodnego spadku w ziemskim polu grawitacyjnym
wystĊpuje wtedy, gdy
prĊdkoĞü początkowa jest równa zero oraz ..................................................................................
Zadanie 11.2 (4 pkt)
Wykonaj wykres ilustrujący zaleĪnoĞü wysokoĞci, na jakiej znajduje siĊ kamieĔ, od czasu
spadania. Na wykresie nanieĞ 5 wartoĞci liczbowych wysokoĞci (w przedziale czasu 0–2 s).
Wykonaj niezbĊdne obliczenia.
6