[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. 1 3 4 5 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 sposobnosti. @elimo vam veliko uspeha. Ta pola ima strani, od tega 1 prazna. C RIC 4
M41-411-1- 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 3 1 1 R = 8, 31 1 J kmol K gravitacijska konstanta G 11 = 6, 67 1 N m kg influenčna konstanta indukcijska konstanta 1 1 1 ε = 8, 85 1 A s V m 7 1 1 µ = 4π 1 VsA m Boltzmannova konstanta k 3 1 = 1, 38 1 J K Planckova konstanta Stefanova konstanta 34 15 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
M41-411-1-3 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 1 1 1 = + 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 M41-411-1- 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 5 6 7 8 9 1 3, 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 11 1 13 14 15 16 17 18 39,1 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 19 1 3 4 5 6 7 8 9 3 31 3 33 34 35 36 85,5 87,6 88,9 91, 9,9 95,9 (97) 11 13 16 18 11 115 119 1 18 17 131 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 37 38 39 4 41 4 43 44 45 46 47 48 49 5 51 5 53 54 133 137 139 179 181 184 186 19 19 195 197 1 4 7 9 (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 55 56 57 7 73 74 75 76 77 78 79 8 81 8 83 84 85 86 (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 87 88 89 14 15 16 17 18 19 14 cerij 58 3 torij 9 141 prazeodim 59 (31) protaktinij 91 144 neodim 6 38 uran 9 (145) prometij 61 (37) neptunij 93 15 samarij 6 (44) plutonij 94 15 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 95 157 gadolinij 64 (47) kirij 96 159 terbij 65 (47) berkelij 97 163 disprozij 66 (51) kalifornij 98 165 holmij 67 (54) ajnštajnij 99 167 erbij 68 (57) fermij 1 169 tulij 69 (58) mendelevij 11 173 iterbij 7 (59) nobelij 1 175 lutecij 71 (6) lavrencij 13
M41-411-1-5 OBRNITE STRAN
6 M41-411-1-1. 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 [ ] 18 1 3 3 5 6 9 11 3 9 33 15 4 1 37 19 5 15 43 5 n n K
M41-411-1-7 3. 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 M41-411-1-5. 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?
M41-411-1-9 OBRNITE STRAN
1 M41-411-1-. 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)
M41-411-1-11 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)
1 M41-411-1-3. 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 1 3 4 na sliki je označen s puščico in je v točki T. Razdalja med točkama T in T je 4 1 4 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. 3 1 4 3. Kolikšna sta upora delov žice z dolžinama x in l x?
M41-411-1-13 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 M41-411-1-4. 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
M41-411-1-15 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 M41-411-1- 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.
M41-411-1-17 OBRNITE STRAN
18 M41-411-1-5. 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 15 1 5 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?
M41-411-1-19 4. 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)
M41-411-1- PRAZNA STRAN