*M * FIZIKA. Izpitna pola 2. Sobota, 28. avgust 2010 / 105 minut JESENSKI IZPITNI ROK

Transcript

1 Š i f r a k a n d i d a t a : Državni izpitni center *M14111* JESENSKI IZPITNI ROK FIZIKA Izpitna pola Sobota, 8. avgust 1 / 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 5 praznih. RIC 1

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 Pri poskusu svetimo na fotocelico s svetlobami različnih valovnih dolžin in merimo napetost, pri kateri se tok skozi fotocelico zmanjša na A mejno zaporno napetost ( U m ). Podatki, zbrani pri poskusu, so v preglednici: Zap. št. λ [ nm] U m [ V] ν [ Hz] W k [ ev] 1 565, , , , , , 976 Za fotoefekt, pojav, ki poteka v fotocelici, lahko napišemo enačbo Wf = Ai + eu m, pri čemer je maksimalna kinetična energija izbitih elektronov Wk = eu m. Upoštevajte, da je kinetična energija elektrona, ki preleti napetost 1, V, enaka: 19 W = 1e 1 V = 1 ev = 1,6 1 J k 1. Imenujte količine, ki nastopajo v enačbi: W f : A i : e : U m :. Izračunajte frekvence svetlobe ( ν ) in maksimalne kinetične energije elektronov ( W k ) za vsako meritev. V ustreznih stolpcih dopolnite preglednico z izračunanimi vrednostmi. ( točki)

7 M Narišite graf, ki kaže, kako je maksimalna kinetična energija izbitih elektronov odvisna od frekvence svetlobe. (3 točke) 4. V grafu označite dve točki in iz njunih koordinat izračunajte smerni koeficient narisane premice. Ne pozabite zapisati enote koeficienta. ( točki)

8 8 M Izračunani smerni koeficient predstavlja pomembno fizikalno konstanto. Napišite njeno oznako in ime. 6. Z grafa odčitajte in napišite izstopno delo za uporabljeno fotocelico.

9 M Prazna stran OBRNITE LIST.

10 1 M NALOGA 1. Z enačbo zapišite Newtonov gravitacijski zakon in pojasnite pomen fizikalnih količin v enačbi. Maturn je planet, ki kroži okrog daljne zvezde. Masa planeta je 5 1 kg, njegov polmer pa je 5 km. Prostornino krogle izračunamo z enačbo V 3 4πr =. 3. Z računom ugotovite, ali je povprečna gostota Maturna manjša ali večja od povprečne 3 Zemljine gostote. Povprečna gostota Zemlje je 5, 5 kg dm. ( točki) 4 Po površju Maturna se vozi majhno vesoljsko vozilo z maso 1 kg. 3. Narišite sile, ki delujejo na vesoljsko vozilo, kadar se vozi enakomerno pospešeno po vodoravnem površju Maturna. 4. Izračunajte, s kolikšno gravitacijsko silo Maturn privlači vesoljsko vozilo. ( točki)

11 M Izračunajte gravitacijski pospešek na površju Maturna. (1 točki) 6. Izračunajte, kolikšno hitrost ima telo na Maturnu po eni sekundi prostega padanja. Maturn ima en naravni satelit, ki kroži okrog njega. Satelit naredi en obhod v 15 zemeljskih dneh. 7. Kolikšna je razdalja med težiščem Maturna in težiščem njegovega satelita? ( točki)

12 1 M NALOGA 1. Zapišite splošno plinsko enačbo in poimenujte količine, ki v njej nastopajo. Na sliki je posoda s premičnim batom. Ta zagotavlja, da je v posodi tlak ves čas enak zunanjemu zračnemu tlaku 1, bar. V posodi je dušik N. Ko je temperatura plina C je njegova prostornina 3, l., V p T = 3, l = 1, bar = C. Kolikšna je masa plina v posodi? Kilomolsko maso plina dušika N poiščite v periodnem sistemu. 3. Plin segrejemo za 1 C. Koliko toplote je bilo med segrevanjem dovedeno plinu? 1 1 Specifična toplota dušika pri stalnem tlaku je 34 J kg K. 4. Izračunajte, za koliko se je povečala prostornina plina. ( točki)

13 M Koliko dela je opravil plin med raztezanjem? 6. Bat privijemo, tako da se prostornina plina med gretjem ne spreminja. Koliko toplote je treba dovesti kilogramu tega plina, da ga pri teh pogojih segrejemo za 1, C? Ena tisočinka atomov dušika v posodi je radioaktivni izotop dušika 13 7N, ki razpada z razpadom β Zapišite jedrski razpad jedra 13 7N. Na spodnje črte zapišite ustrezne razpadne produkte. Če je razpadni produkt jedro, zapišite poleg imena tudi njegovo masno in vrstno število. Pomagajte si s priloženim periodnim sistemom. 13 β + 7N Kolikšna je aktivnost plina v posodi, če je razpolovni čas radioaktivnega dušika 1 minut? ( točki)

14 14 M NALOGA 1. Z enačbo zapišite izraz za gostoto magnetnega polja v okolici ravnega vodnika in pojasnite pomen količin, ki nastopajo v izrazu. Iz žice naredimo okvir v obliki črke U in konca žice priključimo na baterijo. Dimenzije žičnega okvirja in priključitev na baterijo so prikazane na sliki. Vsak meter žice ima upor, Ω, gonilna napetost baterije je 6, V, njen notranji upor pa je, 15 Ω.. Izračunajte upor žičnega okvirja, ki je priključen na baterijo Izračunajte tok, ki teče po žičnem okvirju. 5 cm A 3, m, 1 m 4. Izračunajte električno moč, ki jo porablja žični okvir.

15 M Točka A leži v ravnini žičnega okvirja in je 5 cm oddaljena od leve navpične stranice okvirja, kakor kaže slika. 5. Izračunajte gostoto magnetnega polja, ki ga v točki A ustvarja tok, ki teče po desni stranici žičnega okvirja. 6. Slika prikazuje navpični žici okvirja v prerezu. Na sliki narišite vektor gostote magnetnega polja, ki ga v točki A ustvarja tok po obeh navpičnih žicah. Odgovor pojasnite. ( točki) A 7. Izračunajte velikost celotne gostote magnetnega polja, ki ga v točki A ustvarja tok po obeh navpičnih žicah. ( točki) V ravnino žičnega okvirja dodamo še en enak okvir, tako kakor kaže slika. Točka A je enako oddaljena od obeh okvirjev. Dodani okvir je priključen na enako baterijo kakor prvi, le priključka baterije sta zamenjana Kolikšna je v tem primeru gostota magnetnega polja v točki A? Odgovor podprite z računom ali pojasnite z besedami. A

16 16 M NALOGA 1. Z enačbo zapišite zvezo med valovno dolžino in frekvenco valovanja. Pojasnite količine, ki v enačbi nastopajo. Ob jasnem vremenu piha veter in povzroča valove na morski gladini. Valovi imajo valovno dolžino 1 m in frekvenco, 5 Hz.. Kolikšna je hitrost potovanja valov? Valovi zadenejo na podvodno stopnico in potujejo naprej po plitvejši vodi. V plitvi vodi je hitrost potovanja valov le polovica začetne hitrosti. 3. Kolikšna je frekvenca valovanja na plitvem območju? 4. Kolikšna je valovna dolžina valovanja na plitvem območju? Valovanje pada na stopnico pod kotom 35. Na sliki je prikazan vpadni del valovanja. Za prehod valovanja prek stopnice velja lomni zakon.

17 M Sliko na prejšnji strani dopolnite tako, da narišete valovanje po prehodu stopnice. Valovanje označite z valovnimi črtami. Označite tudi smer širjenja vpadnega in smer lomljenega valovanja. 6. Izračunajte lomni kot, to je kot, ki ga oklepa smer širjenja valovanja v plitvi vodi s pravokotnico na smer podvodne stopnice. ( točki) Valovanje pada na pomol, ki ima dve majhni odprtini, kakor kaže slika. Razdalja med odprtinama je enaka dvakratni valovni dolžini. 7. Na sliko narišite, kako se širi valovanje za pomolom. Narišite valovne črte in označite pasove ojačitev. ( točki) 8. Izračunajte, v kateri smeri za pomolom nastane 1. stranska ojačitev valovanja?

18 18 M Prazna stran

19 M Prazna stran

20 M Prazna stran