Državni izpitni center FIZIKA. Izpitna pola 2. Petek, 29. avgust 2014 / 90 minut

Transcript

1 Š i f r a k a n d i d a a : Državni izpini cener *M14411* JESENSKI IZPITNI ROK FIZIKA Izpina pola Peek, 9. avgus 14 / 9 minu Dovoljeno gradivo in pripomočki: Kandida prinese nalivno pero ali kemični svinčnik, svinčnik HB ali B, radirko, šilček, računalo brez grafičnega zaslona in možnosi računanja s simboli er geomerijsko orodje. Kandida dobi ocenjevalni obrazec. Priloga s konsanami in enačbami je na perforiranem lisu, ki ga kandida pazljivo izrga. SPLOŠNA MATURA NAVODILA KANDIDATU Pazljivo preberie a navodila. Ne odpiraje izpine pole in ne začenjaje reševai nalog, dokler vam nadzorni učielj ega ne dovoli. Prilepie kodo oziroma vpišie svojo šifro (v okvirček desno zgoraj na ej srani in na ocenjevalni obrazec). Izpina pola vsebuje 6 srukuriranih nalog, od kaerih izberie in rešie 3. Ševilo očk, ki jih lahko dosežee, je 45; vsaka naloga je vredna 15 očk. Pri reševanju si lahko pomagae s podaki iz periodnega sisema na srani er s konsanami in enačbami v prilogi. V preglednici z "x" zaznamuje, kaere naloge naj ocenjevalec oceni. Če ega ne bose sorili, bo ocenil prve ri naloge, ki se jih reševali Rešive, ki jih pišie z nalivnim peresom ali s kemičnim svinčnikom, vpisuje v izpino polo v za o predvideni prosor. Pišie čiljivo. Če se zmoie, napisano prečraje in rešiev zapišie na novo. Nečiljivi zapisi in nejasni popravki bodo ocenjeni z očkami. Pri reševanju nalog mora bii jasno in korekno predsavljena po do rezulaa z vsemi vmesnimi računi in sklepi. Če se nalogo reševali na več načinov, jasno označie, kaero rešiev naj ocenjevalec oceni. Poleg računskih so možni udi drugi odgovori (risba, besedilo, graf ). Zaupaje vase in v svoje zmožnosi. Želimo vam veliko uspeha. Ta pola ima 4 srani, od ega 4 prazne. RIC 14

2 /4 *M14411* PERIODNI SISTEM ELEMENTOV I VIII 1,1 4, H He vodik 1 II III IV V VI VII 6,94 9,1 1,8 1, 14, 16, 19, liij 3 3, narij 11 39,1 kalij 19 85,5 rubidij cezij 55 (3) francij 87 berilij 4 4,3 magnezij 1 4,1 kalcij 87,6 sroncij barij 56 (6) radij 88 45, skandij 1 88,9 irij lanan 57 (7) akinij 89 47,9 ian 91, cirkonij hafnij 7 (67) ruherfordij 14 relaivna aomska masa simbol ime elemena vrsno ševilo Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar 5,9 vanadij 3 9,9 niobij anal 73 (68) dubnij 15 5, krom 4 96, molibden volfram 74 (71) seaborgij 16 54,9 mangan 5 (98) ehnecij renij 75 (7) bohrij 17 55,8 železo 6 11 ruenij osmij 76 (77) hassij 18 58,9 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr kobal 7 13 rodij iridij 77 (76) M meinerij 19 58,7 nikelj 8 16 paladij P plaina 78 (81) Ds darmsadij 11 63,5 65,4 baker cink Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Hg Tl Pb Bi Po A Rn Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs srebro Au zlao 79 (7) Rg rengenij 111 kadmij 48 1 živo srebro 8 bor 5 7, aluminij 13 69,7 galij indij 49 4 alij 81 ogljik 6 8,1 silicij 14 7,6 germanij kosier 5 7 svinec 8 dušik 7 31, fosfor 15 74,9 arzen 33 1 animon 51 9 bizmu 83 kisik 8 3,1 žveplo 16 79, selen elur 5 (9) polonij 84 fluor 9 35,5 klor 17 79,9 brom jod 53 (1) asa 85 helij, neon 1 39,9 argon 18 83,8 kripon ksenon 54 () radon cerij 58 3 orij prazeodim proakinij neodim 6 38 uran 9 (145) promeij 61 (37) nepunij samarij 6 (44) pluonij Lananoidi Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu evropij 63 (43) Akinoidi Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr americij gadolinij 64 (47) curij erbij 65 (47) berkelij disprozij 66 (51) kalifornij holmij 67 (5) einseinij erbij 68 (57) fermij ulij 69 (58) mendelevij ierbij 7 (59) nobelij luecij 71 (6) lavrencij 13

3 *M144113* 3/4 Konsane in enačbe srednji polmer Zemlje rz 637 km ežni pospešek g 9,81 m s 8 1 hiros svelobe c 3, 1 m s osnovni naboj Avogadrovo ševilo 19 e 1,6 1 A s 6 1 N A 6, 1 kmol splošna plinska konsana R 8,31 1 J kmol K graviacijska konsana elekrična (influenčna) konsana magnena (indukcijska) konsana 11 G 6,67 1 N m kg ,85 1 A s V m V s A m 3 1 Bolzmannova konsana k 1,38 1 J K Planckova konsana h 6,631 J s 4,14 1 ev s 8 4 Sefanova konsana 5,67 1 W m K poenoena aomska masna enoa lasna energija aomske enoe mase masa elekrona masa proona masa nevrona 7 mu 1 u 1,66541 kg 931,494 MeV/ c u mc 931,494 MeV 31 me 9,191 kg 1 u/183,511 MeV/ c 7 mp = 1,676 1 kg = 1,78 u = 938,7 MeV/ c 7 mn = 1, kg = 1,866 u = 939,566 MeV/ c Gibanje s s v v sv a v v a v v as 1 v o = r o v ar r s s sin v s cos a s sin Sila r g( r) g r z mm F G r r 3 F 1 kons. ks F ps F kf F G n gv F ma mv F G M rf sin p gh Energija AFs A Fs cos W mv k Wp mgh W ks pr P A A = W + W + W Ap V k p pr P perforiran lis

4 4/4 *M144114* Elekrika I e ee F 4 F ee 1 r A e U Es e E e S e CU C l W U e S CU e C RI l R S U P ef U I ; Ief UI Magneizem F IlB F IlB sin F ev B I B r B NI l M NISB sin Φ BS cos Ui i lvb U SB sin U i L I W LI m U U N N 1 1 Nihanje in valovanje c dsin j m k l g LC N P 4 r 1 v c 1 v c c Fl m sin c v Toploa Opika Moderna fizika n m M pv N N nrt l l T A V VT AQ W Q cmt Q qm c n c sin c sin c f a b s b p a n n 1 1 Wf h Wf Ai Wk W f W n W mc 1/ NN Ne ln 1/ W 3 kt A N Q P P S T l j P S j T 4

5 *M144115* 5/4 1. Merjenje V zapri seklenici s salno prosornino je zrak. Seklenico posavimo v večjo posodo z vodo, ki jo grejemo. Termomeer kaže emperauro vode o je udi emperaura seklenice in zraka v njej. Med segrevanjem se lak zraka v seklenici spreminja. Merive laka zraka pri dani emperauri so zbrane v spodnji preglednici. p i T C i p kpa i i T i K 1 kpa K T 1 8, 95, 16, 98, 3 3, 1,1 4 31, 5 1,7 5 46, 18, 6 55,8 111, i T V grelec p 1.1. V čeri solpec preglednice vpišie vsakokrano absoluno emperauro plina. Za vsako meriev izračunaje kvocien med lakom in absoluno emperauro zraka v seklenici er ga zapišie v zadnji solpec. pi 1.. Na podlagi vrednosi iz zadnjega solpca ( 1 kpa K ) z enačbo zapišie zvezo med Ti lakom zraka v seklenici in njegovo absoluno emperauro Narišie graf odvisnosi laka zraka v seklenici od emperaure, izražene v sopinjah Celzija. Merske očke povežie s premico, ki se jim, kolikor je mogoče, smiselno prilega. p kpa T C

6 6/4 *M144116* 1.4. Izračunaje smerni koeficien premice, ki se jo narisali na grafu. Točki, na podlagi kaerih bose izračunali smerni koeficien, posebej označie. Ne pozabie na enoo smernega koeficiena Izračunaje relaivno in absoluno napako izračunanega smernega koeficiena premice, če je relaivna napaka razlike emperaur, % in relaivna napaka razlike lakov 3, % Odčiaje z grafa, kolikšen bi bil lak opazovanega zraka v posodi pri T C, in ga zapišie Izračunaje, pri kaeri emperauri v C bi se lak zmanjšal na vrednos p, če bi za plin ves čas veljala enaka odvisnos pt, kakršno se narisali pri 3. vprašanju e naloge. Pri em smiselno uporabie enačbo narisane premice Kako imenujemo o emperauro? Zapišie odgovor. Poskus ponovimo ako, da povečamo začeno maso zraka v isi seklenici. Drugi dejavniki poskusa (prosornina seklenice, začena emperaura, segrevanje ) naj osanejo enaki Opišie, kako bi se zaradi povečane mase zraka spremenil graf, ki se ga narisali ko odgovor na 3. vprašanje e naloge.

7 *M144117* 7/4. Mehanika.1. Zapišie izrek o gibalni količini z enačbo in besedami. Anže je skočil v višino. Skok je izvedel iz počepa. To pomeni, da je najprej miroval v počepu (slika 1) in se je nao odrinil (slika ). V renuku, ko se je prenehal doikai al, kar kaže slika, je 1 imel hiros,4 m s. Anžeova masa je 6 kg. Del skoka, ko se Anže ni doikal al, lahko obravnavamo ko navpični me. v v h Slika 1: Anže miruje v počepu pred skokom. Slika : Trenuek, ko se Anže odlepi od plošče. Slika 3: Trenuek, ko doseže najvišjo višino. Slika 4: Trenuek, ko se spe doakne al... Kolikšna je bila hiros Anžeovega ežišča v najvišji očki?.3. Izračunaje, koliko časa po em, ko se je prenehal doikai al, je dosegel najvišjo očko.

8 8/4 *M144118*.4. Izračunaje, kako visoko je Anže skočil..5. Kolikšno hiros je imelo Anžeovo ežišče v renuku, ko se je spe doaknil al? Graf predsavlja spreminjanje sile, s kaero je Anže priiskal na podlago pred skokom, med njim in po njem. F N,5 1 1,5,5 3 s.6. Iz grafa odčiaje in napišie, ob kaerem času se je Anžeovo ežišče gibalo z največjo hirosjo navzgor.

9 *M144119* 9/4.7. Iz grafa preberie, koliko časa je rajal Anžeov odriv, o je čas od akra, ko se je iz počepa začel premikai, do akra, ko se je prenehal doikai al..8. Kolikšna je bila Anžeova gibalna količina v renuku, ko se je prenehal doikai al?.9. Izračunaje, s kolikšno povprečno silo je Anže priiskal na la med odrivom. (3 očke)

10 1/4 *M144111* 3. Termodinamika 3.1. Izkorisek oplonega sroja lahko zapišemo z enačbo AQ simbola A in Q v ej enačbi (in ne A in Q v splošnem smislu).. Pojasnie, kaj pomenia V zapri posodi s premičnim baom je idealni plin. Ko je njegova prosornina, dm in lak 1 bar, je njegova emperaura 5 C. Plin pri salnem laku (izobarna sprememba) segrevamo 3 ako, da se razpne na prosornino 1 dm. Masa plina se med em ne spreminja (gl. sliko). 3 Q 3.. Izračunaje emperauro plina po opisani spremembi Začeno sanje plina je v spodnjem diagramu pv označeno s očko 1. V diagram pv vrišie opisano izobarno spremembo in končno sanje plina po ej spremembi označie s očko. p bar V dm Koliko dela je opravil plin pri opisani izobarni spremembi?

11 *M * 11/4 Nao opravimo s plinom novo spremembo. Plin pri salni prosornini (izohorna sprememba) ohlajamo ako, da se lak zmanjša na, bar V diagram pv (v 3. vprašanju e naloge) vrišie o spremembo in končno sanje označie s očko 3. Kolikšno je delo, ki ga je opravil plin pri ej spremembi? S plinom opravimo še rejo spremembo, s kaero ga privedemo v začeno sanje. Plin pri salni 3 emperauri (izoermna sprememba) sisnemo na prosornino, dm in na začeno vrednos laka 1 bar V diagram pv (v 3. vprašanju e naloge) vrišie udi o spremembo.

12 1/4 *M144111* Plin je v zadnjem delu krožne spremembe, pri izoermnem siskanju, prejel 3 J dela Kolikšna je sprememba noranje energije plina pri izoermnem siskanju? Ali je plin pri ej spremembi oploo prejel ali oddal? Koliko oploe je plin izmenjal z okolico pri ej izoermni spremembi? (3 očke) 3.8. Toploni sroj opravlja krožno spremembo, ki je opisana zgoraj. Kolikšen je izkorisek oplonega sroja, ki opravlja ako krožno spremembo in med krožno spremembo prejme 8, kj oploe? 3.9. Koliko oploe odda sroj med ako krožno spremembo?

13 *M * 13/4 4. Elekrika in magneizem 4.1. Zapišie indukcijski zakon in pojasnie pomen količin, ki v njem nasopajo. V obliki valja navia uljava ima upor 15. S o uljavo in dodanim upornikom 3 naredimo dve različni vezji (A in B) in vsako posebej priključimo na napeos 1 V, kakor kažea sliki. Tuljava Tuljava Upornik Upornik Slika 1: Vezje A Slika : Vezje B 4.. Izračunaje, kolikšno elekrično moč porablja uljava v vezju B Kaj se zgodi s okom v uljavi, če odsranimo upor 3 iz prvega oziroma iz drugega vezja (vzamemo klešče in odščipnemo žici, ki vodia do upora)? Odgovora uemeljie. Če odsranimo upornik iz vezja A: Če odsranimo upornik iz vezja B:

14 14/4 *M * Premer uljave je 3, cm, njena dolžina 1 cm, na uljavi pa je 5 ovojev. Tuljavo priključimo na vir napeosi ako, da po njej eče ok 1, A Izračunaje gosoo magnenega polja v središču uljave Izračunaje celono dolžino žice v naviju in ploščino preseka žice, s kaero je navia uljava. 1 Specifični upor bakra je,17 mm m. Upor uljave je 15. (3 očke) Tok po uljavi usvari magneno polje v njej, pa udi šibkejše magneno polje v njeni okolici. V očko T posavimo krožno uljavico z 1 ovoji in površino preseka, cm ako, da os uljavice sovpada z osjo prvone, večje uljave (gl. sliko). Tuljavico priključimo na volmeer.

15 *M * 15/ Tok po večji uljavi spreminjamo, zao se gosoa magnenega polja v očki T spreminja ako, kakor kaže prvi graf. V drugi graf vrišie časovno spreminjanje inducirane napeosi, ki jo izmerimo z volmerom. Izračunaje vrednosi inducirane napeosi in usrezno opremie navpično os grafa s skalo in oznakami. B mt,63,4,1 1 3 ms U i mv ms (3 očke) 4.7. Vaš sošolec komenira reševanje naloge akole:»izračunana inducirana napeos je napačna, saj nismo upoševali, da je zanka ves čas v zemeljskem magnenem polju.«ali ima sošolec prav? Odgovor uemeljie.

16 16/4 *M * 5. Nihanje in valovanje V sredino okroglega ribnika s premerom m vržemo kamen. Krožni val porebuje 5, s, da pride do obale Izračunaje hiros razširjanja valovanja. Na sredo ribnika prilei raca. Čez nekaj časa se am mirno ziblje (niha v navpični smeri) na vodni gladini s frekvenco, Hz. 5.. Izračunaje nihajni čas in valovno dolžino valovanja, ki se širi od race. (3 očke) Raca je vseskozi v središču ribnika in zaradi navpičnega nihanja opravi v enem nihaju 8, cm dolgo po Izračunaje ampliudo, s kaero niha raca, njeno največjo hiros in največji pospešek. (3 očke) 5.4. Pojasnie, kaj se zgodi z ampliudo valovanja, ko pouje od race proi bregu. Raca se začne gibai premo enakomerno sran od središča ribnika. Pri em še vedno niha s frekvenco, Hz. V očki na bregu, ki leži na premici, po kaeri se giblje raca, izmerimo frekvenco valovanja 1, 9 Hz Izračunaje hiros, s kaero se giblje raca. Pojasnie, ali se raca približuje ali oddaljuje od očke, v kaeri merimo frekvenco. (3 očke)

17 *M * 17/4 Na jezeru prisane še ena raca. Prva raca se preneha gibai proi bregu, a še vedno niha. Obe raci nihaa v navpični smeri sočasno z enako frekvenco, drugače pa sa pri miru ne plavaa naokoli po ribniku Izračunaje razdaljo med racama, če nihaa s frekvenco, Hz in nasane v jezeru 8 pasov ojačiev, od kaerih dva poekaa v smeri zveznice med racama, kakor kaže slika. Raca opazuje ribo, ki je pod vodno gladino, kakor kaže slika. Lomni kvocien vode je 1, 3, zraka pa 1. γ δ 5.7. Izračunaje ko, ki je označen na sliki, če je ko enak.

18 18/4 *M * 6. Moderna fizika 6.1. Z besedami pojasnie, kaj je izsopno delo in kaj mejna zaporna napeos pri fooefeku na foocelici. 6.. Na sliki je skica foocelice z elekričnim vezjem in virom svelobe, ki povzroča fooefek. Napeos vira je V. V skico vrišie puščico, ki kaže smer oka skozi ampermeer. A U = V Vir napeosi nasavimo na,1 V in priključimo na foocelico ako, da napeos zavira izbie elekrone Na spodnjo skico vrišie, kje je poziivni (+) in kje negaivni ( ) priključek vira. A 6.4. Na skico vrišie še silnice elekričnega polja med elekrodama.

19 *M * 19/ Sveloba, s kaero osveljujemo foocelico, ima valovno dolžino 3 nm. Izračunaje, kolikšna je energija foonov e svelobe Kaero izmed kovin, ki so našee v preglednici, naj uporabimo za kaodo, da bo v opisanem primeru največja kineična energija elekronov, ki jih izbija sveloba z valovno dolžino 3 nm, enaka 1,1 ev? Odgovor zapišie z besedami in ga podprie z računom. Elemen Izsopno delo (ev) Aluminij 4,8 Svinec 4,14 Magnezij 3,68 Cink 4, Izračunaje hiros elekronov, kaerih kineična energija je 1,1 ev.

20 /4 *M14411* V naslednjem poskusu osveljujemo cezijevo kaodo foocelice s svelobo, kaere speker je prikazan na naslednjem grafu. Izsopno delo za cezij je,1 ev. inenziea nm 6.8. Izračunaje, pri kolikšni mejni vrednosi zaporne napeosi bo ok skozi foocelico padel na nič Ali se bo mejna vrednos zaporne napeosi kaj spremenila, če svelobo, kaere speker je prikazan, pošljemo najprej skozi filer, ki prepušča le vidno svelobo? Dovolj je, če povese, ali se bo povečala, zmanjšala ali pa bo osala nespremenjena, in vaš odgovor uemeljie.

21 *M144111* 1/4 Prazna sran

22 /4 *M14411* Prazna sran

23 *M144113* 3/4 Prazna sran

24 4/4 *M144114* Prazna sran