*M * FIZIKA. Izpitna pola 2. Sobota, 5. junij 2004 / 105 minut. [ifra kandidata: SPOMLADANSKI ROK

Transcript

1 [ifra kandidata: Dr `avni i zpitni center *M414111* SPOMLADANSKI ROK FIZIKA Izpitna pola Sobota, 5. junij 4 / 15 minut Dovoljeno dodatno gradivo in pripomo~ki: kandidat prinese s seboj nalivno pero ali kemi~ni svin~nik, svin~nik HB ali B, plasti~no radirko, {il~ek, `epni ra~unalnik in geometrijsko orodje. Kandidat dobi dva ocenjevalna obrazca. SPLO[NA MATURA NAVODILA KANDIDATU Pazljivo preberite ta navodila. Ne obra~ajte strani in ne re{ujte nalog, dokler vam nadzorni u~itelj tega ne dovoli. Prilepite kodo oziroma vpi{ite svojo {ifro v okvir~ek desno zgoraj na tej strani in na obrazca za ocenjevanje. Odgovore vpisujte v izpitno polo z nalivnim peresom ali kemi~nim svin~nikom. ^e bodo napisani z navadnim svin~nikom, bodo to~kovani z ni~ to~kami. Izpitna pola vsebuje pet enakovrednih strukturiranih nalog. Izberite {tiri naloge in jih po re{evanju ozna~ite v seznam na tej strani, in sicer tako, da obkro`ite {tevilke nalog, ki ste jih izbrali. ^e izbrane naloge ne bodo ozna~ene, bo ocenjevalec ocenil prve {tiri naloge, ki ste jih re{evali Vpra{anje, ki zahteva ra~unanje, mora v odgovoru vsebovati ra~unsko pot do odgovora, z vsemi vmesnimi ra~uni in sklepi. Poleg ra~unskih so mo`ni tudi drugi odgovori (risba, besedilo, graf...). Pri ra~unanju uporabite podatke iz periodnega sistema na ~etrti strani izpitne pole. Zaupajte vase in v svoje vam veliko uspeha. Ta pola ima strani, od tega 1 prazna. C RIC 4

2 M KONSTANTE IN ENAČBE, KI VAM BODO V POMOČ težni pospešek hitrost svetlobe osnovni naboj atomska enota mase Avogadrovo število splošna plinska konstanta g = 9, 81 m s 8 1 c = 3, 1 m s 19 e = 1, 6 1 A s 7 u = 1, 66 1 kg = 938 MeV c N A 6 1 = 6, 1 kmol R = 8, 31 1 J kmol K gravitacijska konstanta G 11 = 6, 67 1 N m kg influenčna konstanta indukcijska konstanta ε = 8, 85 1 A s V m µ = 4π 1 VsA m Boltzmannova konstanta k 3 1 = 1, 38 1 J K Planckova konstanta Stefanova konstanta h = 6, 63 1 J s = 4,14 1 ev s 8 4 σ = 5, 67 1 W m K GIBANJE s = vt s = vt at s = v t + v = v + at v = v + as 1 ω = π ν = π t v = ωr a r = ω r s = s sin ωt v = ωs cos ωt a = ω s sin ωt SILA mm F = G r t 3 r F 1 = konst. = ks F = ps F = k F t n F = ρgv F G = ma = mv F t = G M = r F p = ρgh ENERGIJA A= F s W W k p mv = = mgh ks Wpr = A P = t A= W + W + W k p A= p V ρv p + + ρgh = konst. pr

3 M ELEKTRIKA e I = t ee F = 4 π F = ee 1 ε r Ae U = E s = e e σe = S σe E = ε e = CU ε S C = l CU We = We we = V ε E we = U = RI ζl R = S P = UI MAGNETIZEM F = Il B F = IlBsin α F = ev B µ I B = π r µ NI B = l M = NISBsin α Φ = B S = BS cos α U = lvb U = ωsbsin ωt U i i i = Φ t Φ L = I µ N S L = l LI Wm = B wm = µ NIHANJE IN VALOVANJE m t = π k l t = π g t = π LC c = λν Nλ sin α = d P j = S E = cb 1 j = ε E c j = j cos α v ν = ν (1 ± ) c ν ν = v 1 c TOPLOTA m n = M pv = nrt l = αl T V = βv T A+ Q = W Q = cm T Q = qm 3 W = kt T P = λs l 4 j = σt OPTIKA c n = c sin α c n = = sin β c n = + f a b 1 1 MODERNA FIZIKA Wf = hν W = A + W Wf = Wn hc λmin = eu W = mc f i k t t 1 N N N e = = ln A = N t 1 λt

4 4 M PERIODNI SISTEM ELEMENTOV I VIII 1,1 4, H He vodik helij 1 II III IV V VI VII 6,94 9,1 relativna atomska masa 1,8 1, 14, 16, 19,, Li Be simbol B C N O F Ne litij berilij ime elementa bor ogljik dušik kisik fluor neon 3 4 vrstno število , 4,3 7, 8,1 31, 3,1 35,5 4, Na Mg Al Si P S Cl Ar natrij magnezij aluminij silicij fosfor žveplo klor argon ,1 4,1 45, 47,9 5,9 5, 54,9 55,9 58,9 58,7 63,6 65,4 69,7 7,6 74,9 79, 79,9 83,8 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr kalij kalcij skandij titan vanadij krom mangan železo kobalt nikelj baker cink galij germanij arzen selen brom kripton ,5 87,6 88,9 91, 9,9 95,9 (97) Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe rubidij stroncij itrij cirkonij niobij molibden tehnecij rutenij rodij paladij srebro kadmij indij kositer antimon telur jod ksenon (9) (1) () Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn cezij barij lantan hafnij tantal volfram renij osmij iridij platina zlato živo srebro talij svinec bizmut polonij astat radon (3) (6) (7) (61) (6) (66) (64) (69) (68) Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt francij radij aktinij rutherfordij dubnij seaborgij bohrij hassij meitnerij cerij 58 3 torij prazeodim 59 (31) protaktinij neodim 6 38 uran 9 (145) prometij 61 (37) neptunij samarij 6 (44) plutonij Lantanoidi Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu evropij 63 (43) Aktinoidi Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr americij gadolinij 64 (47) kirij terbij 65 (47) berkelij disprozij 66 (51) kalifornij holmij 67 (54) ajnštajnij erbij 68 (57) fermij tulij 69 (58) mendelevij iterbij 7 (59) nobelij lutecij 71 (6) lavrencij 13

5 M OBRNITE STRAN

6 6 M NALOGA 1. Zapišite enoto za specifično toploto. S poskusom preverjamo podatek za specifično toploto vode. V kalorimetru je, 5 kg vode, ki jo segrevamo z električnim grelcem. Električno delo, ki ga prejme grelec, je enako toploti, ki jo grelec odda in voda prejme (UIt = mc T ). Ko je grelec priključen na napetost 1 V, teče skozenj tok 5, A.. Kolikšno električno moč troši grelec? Grelec vključimo in vsake 3 minute izmerimo temperaturo vode. Podatki o temperaturi vode med segrevanjem so zbrani v tabeli. Začetna temperatura vode je bila T = 18 C. n t [ min] T [ C] T = T T [ ] n n K

7 M Narišite graf, ki kaže, kako je sprememba temperature vode T odvisna od časa t. Za vsak par podatkov iz tabele vrišite točko v koordinatni sistem in narišite premico, ki se točkam najbolje prilega. (3 točke) 4. Na premici označite dve točki, odčitajte njuni koordinati ter iz njiju izračunajte smerni koeficient premice v grafu T() t. Ne pozabite napisati enote smernega koeficienta. ( točki)

8 8 M Izrazite specifično toploto vode s smernim koeficientom premice iz grafa in specifično toploto izračunajte. ( točki) Če upoštevamo, da se segreje tudi kalorimeter, se izračunana specifična toplota razlikuje od 1 1 vrednosti, izračunane pri petem vprašanju, za 1 J kg K. 6. Za koliko odstotkov zgrešimo, če v računu za specifično toploto ne upoštevamo, da se segreje tudi kalorimeter?

9 M OBRNITE STRAN

10 1 M NALOGA 1. Zapišite pogoj za mirovanje telesa. Lesen valj ima višino 6, cm in radij osnovne ploskve, cm. Valj je narejen iz snovi z 3 gostoto, kg dm.. Kolikšna je masa valja? V središču osnovne ploskve valja pritrdimo vrvico. Napeljemo jo prek zelo lahkega škripca in na drugi konec vrvice obesimo utež z maso 1 g. Valj najprej držimo. Slika ga kaže v trenutku, ko ga spustimo. valj m utež 3. Na sliki narišite sile, ki delujejo na valj potem, ko ga spustimo. 4. S kolikšnim pospeškom se spušča valj? ( točki)

11 M Valj smo držali nad veliko posodo, ki je delno napolnjena z vodo. Spodnja osnovna ploskev valja je bila na začetku 1, cm nad vodno gladino. 5. Kolikšna je hitrost valja tik nad vodno gladino? ( točki) Valj se potopi, zaniha in kmalu obmiruje v ravnovesni legi, kakor kaže slika. m 6. Na sliki narišite vse sile, ki delujejo na valj v ravnovesni legi. 7. Kako globoko pod vodno gladino je spodnja ploskev valja? Gostota vode je 3 1, kg dm. ( točki)

12 1 M NALOGA 1. Z enačbo zapišite definicijo specifičnega upora in poimenujte količine, ki v enačbi nastopajo. Žica z dolžino 7 5, 1 Ωm. l = 1, m ima presek, 5 mm in je iz konstantana s specifičnim uporom. Kolikšen je upor žice? Žico uporabimo v Wheatstonovem mostičku, s katerim merimo upor. Neznani upornik z uporom R vežemo z upornikom, ki ima upor R = 5, Ω, žico z drsnim kontaktom, ampermetrom in virom napetosti, kakor kaže slika. T 3 R A R x T 4 l x T T 1 + Žica je vezana med točki T in T, ampermeter je vezan med točki T in T. Drsni kontakt na sliki je označen s puščico in je v točki T. Razdalja med točkama T in T je x = 8, cm. V tem položaju tok skozi ampermeter ne teče. Napetosti med točkama T in 1 T ter T in T sta zato enaki Kolikšna sta upora delov žice z dolžinama x in l x?

13 M Skozi upornik z uporom R teče električni tok, 5 A. 4. Kolikšen tok teče skozi upornik z uporom R? 5. Kolikšna je napetost na uporniku z uporom R? 6. Kolikšna je napetost na delu žice z dolžino l x in kolikšna na delu z dolžino x? ( točki) 7. Kolikšen je upor R? 8. Upornik z uporom R segrejemo, tako da se njegov upor poveča za 15 %. V katero smer in za koliko moramo premakniti drsni kontakt, da tok skozi ampermeter ne bo tekel? ( točki)

14 14 M NALOGA 1. Zapišite enačbo, s katero povežemo oddaljenost predmeta od leče (a ), oddaljenost slike od leče (b ) in goriščno razdaljo leče ( f ). Predmet v obliki puščice ( p ) je visok 5, cm. Postavimo ga 15 cm pred tanko zbiralno lečo z goriščno razdaljo 1 cm.. Na sliki narišite vsaj dva od karakterističnih žarkov (temenski, vzporedni, goriščni) in poiščite mesto, kjer nastane slika. Narišite sliko predmeta. p F F 3. Izračunajte oddaljenost slike od temena leče in velikost slike. ( točki) V gorišče leče postavimo točkasto svetilo, ki sveti belo svetlobo enakomerno na vse strani. 4. Skicirajte potek narisanih žarkov od svetila do leče in po prehodu skozi lečo. F F

15 M Ravno uklonsko mrežico, v kateri je razdalja med sosednjima režama d = 1, 6 µ m, postavimo v curek bele svetlobe. Svetloba vpada pravokotno na mrežico. 5. Izračunajte kot, pod katerim se pojavi prvi ojačeni curek rdeče svetlobe z valovno dolžino λ =, 65 µ m. Mrežico nadomestimo s prosojnim diskom (CD) brez odbojne prevleke. V disk vrezana spirala učinkuje kot krožna, simetrična uklonska mrežica z razmikom med sosednjima režama d = 1, 6 µ m. S črnim papirjem zastremo celotno površino CD razen ozkega kolobarja na razdalji r = 4, cm od sredine CD-ja. r = 4 cm

16 16 M Po osi diska je položena tanka bela cevka. Zaradi uklona svetlobe na CD-mrežici je na nekaterih mestih obarvana mavrično. Valovne dolžine vidne svetlobe segajo od λ =, 38 µ m (vijolična) do λ r =, 65 µ m (rdeča). v bela svetloba r = 4, cm zaslonka CD bela cevka bela svetloba 6. Kolikšna je razdalja med CD-jem in od njega najbolj oddaljeno ojačitvijo svetlobe z valovno dolžino λ r =, 65 µ m, ki jo vidimo na cevki kot rdečo svetlobno liso? ( točki) 7. Ali je lisa vijolične barve, ki pripada istemu ojačenemu pasu, bolj ali manj oddaljena od CD-ja kakor rdeča svetlobna lisa? 8. Izračunajte število ojačitev svetlobe vijolične barve, ki jih lahko vidimo na cevki.

17 M OBRNITE STRAN

18 18 M NALOGA 1. Zapišite, koliko elektronov, koliko protonov in koliko nevtronov sestavlja atom izotopa helija z masnim številom 4. 3 V posodi je 1, 1 g helija.. Koliko atomov helija je v posodi? Skozi posodo usmerimo curek elektronov. Možna energijska stanja helijevega atoma kaže spodnja slika. W [ ev] 5 ionizacija 4, 5, 7 19, 8 1, 1,, 6 vzbujena stanja osnovno stanje 3. Najmanj kolikšno kinetično energijo morajo imeti elektroni, da bodo lahko ob trku ionizirali tiste helijeve atome, ki so bili pred trkom v osnovnem stanju?

19 M Kolikšna je energija fotonov, ki jih helij izseva pri prehodu iz drugega vzbujenega stanja v prvo vzbujeno stanje? 5. Kolikšna je valovna dolžina izsevane svetlobe pri prehodu iz drugega vzbujenega stanja v prvo vzbujeno stanje? 6. V kateri del spektra uvrščamo svetlobe s temi valovnimi dolžinami? Helij v posodi ima temperaturo 7 C. 7. Kolikšna je hitrost helijevega atoma s povprečno kinetično energijo? ( točki) 8. Kolikšno temperaturo bi moral imeti helij, da bi atomi s povprečno kinetično energijo pri medsebojnih trkih lahko prehajali iz osnovnega v prvo vzbujeno stanje? ( točki)

20 M PRAZNA STRAN