*M * FIZIKA. Izpitna pola 2. Četrtek, 27. avgust 2009 / 105 minut JESENSKI IZPITNI ROK

Transcript

1 Š i f r a k a n d i d a t a : Državni izpitni center *M94111* JESENSKI IZPITNI ROK FIZIKA Izpitna pola Četrtek, 7. avgust 9 / 15 minut Dovoljeno gradivo in pripomočki: Kandidat prinese nalivno pero ali kemični svinčnik, svinčnik HB ali B, radirko, šilček, računalo brez grafičnega zaslona in možnosti računanja s simboli ter geometrijsko orodje. Kandidat dobi ocenjevalni obrazec. Priloga s konstantami in enačbami je na perforiranem listu, ki ga kandidat pazljivo iztrga. SPLOŠNA MATURA NAVODILA KANDIDATU Pazljivo preberite ta navodila. Ne odpirajte izpitne pole in ne začenjajte reševati nalog, dokler vam nadzorni učitelj tega ne dovoli. Prilepite kodo oziroma vpišite svojo šifro (v okvirček desno zgoraj na tej strani in na ocenjevalni obrazec). Izpitna pola vsebuje 5 strukturiranih nalog, od katerih izberite 4. Število točk, ki jih lahko dosežete, je 4; vsaka naloga je vredna 1 točk. Pri reševanju si lahko pomagate s podatki iz periodnega sistema na strani ter s konstantami in enačbami v prilogi. V preglednici z "x" zaznamujte, katere naloge naj ocenjevalec oceni. Če tega ne boste storili, bo ocenil prve štiri naloge, ki ste jih reševali Rešitve, ki jih pišite z nalivnim peresom ali s kemičnim svinčnikom, vpisujte v izpitno polo v za to predvideni prostor. Pišite čitljivo. Če se zmotite, napisano prečrtajte in rešitev zapišite na novo. Nečitljivi zapisi in nejasni popravki bodo ocenjeni z nič () točkami. Pri reševanju nalog mora biti jasno in korektno predstavljena pot do rezultata z vsemi vmesnimi računi in sklepi. Če ste nalogo reševali na več načinov, jasno označite, katero rešitev naj ocenjevalec oceni. Poleg računskih so možni tudi drugi odgovori (risba, besedilo, graf...). Zaupajte vase in v svoje zmožnosti. Želimo vam veliko uspeha. Ta pola ima strani, od tega 4 prazne. RIC 9

2 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) einsteinij erbij 68 (57) fermij tulij 69 (58) mendelevij iterbij 7 (59) nobelij lutecij 71 (6) lavrencij 13

3 M KONSTANTE IN ENAČBE težni pospešek hitrost svetlobe osnovni naboj Avogadrovo število splošna plinska konstanta g = 9, 81 m s 8 1 c = 3, 1 m s 19 e = 1, 6 1 A s 6 1 N A = 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 atomska enota mase h = 6, 63 1 J s = 4,14 1 ev s 8 4 σ = 5, 67 1 W m K 7 1u = 1,66 1 kg; za m = 1 u je mc = 931,5 MeV 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 = ktfn F = ρgv F G = ma = mv FΔt = ΔG M = r F M = rf sin α p = ρgh Γ= J ω M t = Γ ENERGIJA A= F s W W k p mv = = mgh ks Wpr = A P = t A= W + W + W Δ k Δ p Δ pr A= pδv ρv p + + ρgh = konst.

4 4 M ELEKTRIKA e I = t ee F = 4 π F = ee σe ε E = 1 ε r Ae U = E s = e e σe = S 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 μi B = π r μni B = l M = NISBsin α Φ = B S = BS cos α U i U = ωsbsin ωt i = lvb U i = Φ t L = Φ I μns L = l W LI m = w B m = 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 j = wc 1 j = ε E c j = jcos α v ν = ν (1 ± ) c ν ν = v 1 c TOPLOTA m n = M pv = nrt Δl = αlδt ΔV = βvδt A+ Q = ΔW Q = cmδt Q = qm 3 W = kt ΔT P = λs Δl 4 j = σt OPTIKA c n = c sin α c n = = sin β c n = + f a b 1 1 MODERNA FIZIKA W f f f min = hν W = A + W W λ Δ W i = ΔW 1/ N N N e ln λ = t n hc = eu = Δmc k t t = = 1/ A= Nλ λt

5 M Prazna stran OBRNITE LIST.

6 6 M NALOGA Dijaki so vlekli leseno klado po ravni podlagi in merili odvisnost njene lege od časa. Izmerki so zbrani v spodnji preglednici. Čas [ s ] Lega [ m ] Premik [ m ],1,,559,4,97,6 1,3,8 1,561 1, 1,919 1,,45 1. Izračunajte premik, ki ga je opravila klada od začetka merjenja časa, navedenega v prvem stolpcu, in dopolnite tretji stolpec preglednice.. Narišite graf, ki kaže odvisnost premika klade od časa. Za vsak par podatkov iz preglednice vrišite točko v koordinatni sistem in narišite premico, ki se točkam najbolje prilega. (3 točke) 3. Izberite dve točki na narisani premici, in izračunajte smerni koeficient premice. ( točki)

7 M Pojasnite pomen smernega koeficienta premice. Dijaki so s silomerom izmerili silo, s katero so morali delovati na klado med opisanim poskusom. Velikost sile so zapisali takole: F = 1, N ±, N. 5. Izračunajte relativno napako, s katero je izražena vrednost sile. 6. Izračunajte delo, ki ga je opravila vlečna sila v prvi sekundi gibanja. 7. Izračunajte, s kolikšno povprečno močjo je delovala vlečna sila na klado med gibanjem.

8 8 M NALOGA 1. Zapišite pogoj, ki mora biti izpolnjen, da se gibalna količina sistema teles ohrani. Na 1 m dolgo vrvico je privezana utež z maso 5 g. Ko je utež v ravnovesni legi, je 1 m visoko nad tlemi. Ob času nič je utež odmaknjena iz ravnovesne lege tako, da vrvica oklepa z navpičnico kot 3 (slika 1). 3 1 m 1 m Slika 1. Izračunajte, s kolikšno silo, ki deluje v vodoravni smeri, je treba utež zadrževati, da miruje v narisani legi.

9 M Izračunajte silo, s katero je tedaj napeta vrvica. 4. Izračunajte, koliko časa porabi utež, da zaniha do ravnovesne lege. 5. Izračunajte, kolikšna je hitrost uteži, ko se giblje skozi ravnovesno lego. ( točki) Ko pride utež do ravnovesne lege, vozel, s katerim je utež privezana na vrvico, popusti in utež odleti v vodoravni smeri. 6. Izračunajte, kolikšno delo opravi teža med padanjem uteži od ravnovesne lege do tal.

10 1 M Izračunajte, kolikšna je hitrost uteži tik preden prileti do tal. Preden utež spustimo, postavimo na tla voziček z maso 15 g na takšno mesto, da utež pade nanj, kakor kaže slika. Višina vozička je zanemarljiva. 3 1 m 1 m 8. Izračunajte, s kolikšno hitrostjo se začne voziček gibati, ko utež prileti nanj in obstane na njem. ( točki)

11 M Prazna stran OBRNITE LIST.

12 1 M NALOGA Na ravno streho s površino gostota pa je m je ponoči zapadel sneg. Višina snega na strehi je 5, cm, 3 9 kg m. Sneg in okoliški zrak imata temperaturo 5 C. 1. Izračunajte maso snega na strehi. Specifična toplota snega je J kg K.. Izračunajte, koliko toplote je potrebno, da se sneg na strehi ogreje do tališča. Specifična talilna toplota ledu je ogret do temperature tališča kj kg. Privzemite, da je podnevi ves sneg na strehi 3. Izračunajte, koliko toplote je potrebno za stalitev vsega snega.

13 M Streho obravnavajte kot ploščo iz snovi s koeficientom toplotne prevodnosti 1 1, 75 W m K. Debelina strehe je, m. Temperatura prostora pod streho je C. 4. Izračunajte, v kolikšnem času bi se sneg na strehi stalil, če bi prejemal toplotni tok samo skozi njo. Upoštevajte, da ima sneg temperaturo C. Čez dan na streho sveti Sonce. Gostota svetlobnega toka, ki vpada nanjo, je 65 Wm. Odbojnost snega je, 85, torej sneg vpije le 15 % vpadnega svetlobnega toka. 5. Izračunajte, v kolikšnem času bi se stalil sneg na strehi zaradi OBEH toplotnih tokov skupaj tistega skozi streho in zaradi sevanja Sonca. ( točki) Odtekajočo vodo prestreže žleb, iz katerega pada voda v podzemni rezervoar, ki je 3, m globlje od strehe. 6. Izračunajte hitrost, s katero pade voda v rezervoar.

14 14 M Ob začetku pritekanja vode (staljeni sneg s strehe) s temperaturo C je v rezervoarju že 3, 5 m vode s temperaturo 1 C. Specifična toplota vode je J kg K. 7. Izračunajte, kolikšna bi bila končna temperatura vode v rezervoarju, potem ko priteče ves staljeni sneg s strehe, če bi bil rezervoar toplotno izoliran, njegova toplotna kapaciteta pa zanemarljiva. 8. Na spodnji graf vrišite časovni potek spreminjanja temperature vode v rezervoarju. Privzemite, da je rezervoar toplotno izoliran od okolice in da ima zanemarljivo toplotno kapaciteto, upoštevajte pa, da voda priteka vanj razmeroma počasi in enakomerno. T [ C] 1 ( točki) t [ h]

15 M Prazna stran OBRNITE LIST.

16 16 M NALOGA Bakreno žico navijemo v tuljavo oblike valja s premerom 18 cm in dolžino 6 cm. Žica 3 ima presek, 5 mm in dolžino m. Gostota bakra je 8, 9 g cm, njegov specifični upor pa 1, 7 1 Ω mm m. Specifična toplota bakra je 385 J kg K. 1. Izračunajte maso žice.. Izračunajte, kolikšen je električni upor žice. Tuljavo priključimo na vir napetosti 1 V. Notranji upor vira napetosti je 5 Ω. Tok skozi tuljavo merimo z ampermetrom, ki ima upor, 5 Ω. A + R 3. Izračunajte, kolikšen tok teče po ovojih tuljave. ( točki)

17 M Zaradi toka po ovojih tuljave se žica segreje. Privzemite, da žica v prvih desetih sekundah po priključitvi vira napetosti ne oddaja toplote. 4. Izračunajte, za koliko stopinj bi se segrela žica tuljave v prvih desetih sekundah po vklopu vira napetosti. ( točki) 5. Kolikšen toplotni tok oddaja tuljava, ko je ogreta na delovno temperaturo (po dolgem času od vklopa vira napetosti)? 6. Izračunajte število ovojev tuljave. Izračunajte tudi, kolikšna je gostota magnetnega polja v sredini te tuljave. ( točki) 7. Na spodnjo sliko vrišite smer magnetnega polja v notranjosti tuljave. S puščico je označena smer toka po ovojih tuljave. I [ A]

18 18 M NALOGA 1. Naravno radioaktivna jedra razdelimo v tri skupine glede na vrsto delcev, ki jih ob razpadu oddajajo. V spodnji preglednici s črtami povežite vrsto razpada z delci, ki jih radioaktivna jedra pri tem oddajajo. Razpad α β γ Delci foton helijevo jedro elektron. Izotop plutonija 39 94Pu je α in γ radioaktiven. Razpad poteka po enačbi 39 A 94Pu ZX + α+ γ Zapišite vrstno število Z in masno število A jedra X ter ime elementa. Z = ( točki) A = X je 3. Mase delcev, ki sodelujejo pri razpadu, so mpu = 39, 51u, mx = 35, 499u in mα = 4, 6u. Izračunajte energijo, ki se sprosti pri tem razpadu. ( točki) 4. Del energije, ki se sprosti pri opisanem razpadu, odda novonastalo jedro z emisijo γ -delcev. Energija γ -delcev je, 9 MeV. Izračunajte valovno dolžino γ -delcev.

19 M Sproščena energija se med nastale delce porazdeli na naslednji način: % energije prevzame novonastalo jedro, γ -delec prevzame, 9 MeV energije, preostanek pa je kinetična energija α -delca. 5. Izračunajte kinetično energijo α -delca. 6. Izračunajte hitrost gibanja α -delca po razpadu. 7. Razpolovni čas izotopa 39 94Pu je 1 let. Izračunajte aktivnost vzorca čistega plutonija z maso 1 g. ( točki)

20 M Prazna stran