Egzamin ósmoklasisty — arkusz próbny nr 4 (fizyka)

Klucz odpowiedzi

Klucz zaczyna się na nowej stronie. Aby wydrukować sam arkusz, dopisz ?klucz=0 na końcu adresu.

1. 1.

   2,5 m/s²

   Przyspieszenie to zmiana prędkości w jednostce czasu (prędkość początkowa $v_0 = 0$): $$a = \frac{\Delta v}{t} = \frac{v - v_0}{t} = \frac{20 - 0}{8} = 2{,}5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$$ gdzie $\Delta v$ — przyrost prędkości, $t$ — czas. Nie mylimy przyspieszenia ($\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$) z prędkością ($\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$). Powtórz ruch jednostajny i zmienny.

2. 2.

   C

   To pierwsza zasada dynamiki Newtona (zasada bezwładności): dopóki na ciało nie zadziała siła, zachowuje ono swój stan ruchu. Autobus wyhamował, ale ciało pasażera „chce" dalej jechać do przodu z poprzednią prędkością.

3. 3.

   30 N

   Z prawa Hooke'a siła sprężystości jest wprost proporcjonalna do wydłużenia: $$F_s = k \cdot x = 200 \cdot 0{,}15 = 30\ \text{N}$$ gdzie $k$ — stała sprężystości, $x$ — wydłużenie sprężyny. Im bardziej rozciągamy sprężynę, tym większa siła stara się ją przywrócić do długości początkowej. Powtórz prawo Hooke'a.

4. 4.

   100 J

   Energia potencjalna grawitacji zależy od masy, wysokości i przyspieszenia grawitacyjnego: $$E_p = m \cdot g \cdot h = 2 \cdot 10 \cdot 5 = 100\ \text{J}$$ gdzie $m$ — masa, $g$ — przyspieszenie grawitacyjne, $h$ — wysokość nad poziomem odniesienia. Gdyby doniczka spadła, ta energia zamieniłaby się w kinetyczną. Powtórz energię potencjalną.

5. 5.

   Prawda

   Prawda. Promieniowanie to jedyny sposób przekazywania ciepła, który działa również w próżni — energia przenoszona jest przez fale elektromagnetyczne. Przewodzenie i konwekcja wymagają natomiast substancji (ciała stałego, cieczy lub gazu), więc w próżni nie zachodzą. Powtórz przepływy ciepła.

6. 6.

   2,7 g/cm³

   Gęstość to masa przypadająca na jednostkę objętości: $$\rho = \frac{m}{V} = \frac{270}{100} = 2{,}7\ \tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$$ gdzie $m$ — masa, $V$ — objętość. Wynik $2{,}7\ \tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$ odpowiada aluminium. Uwaga: gęstość dzielimy (masa przez objętość), a nie mnożymy. Powtórz masę i gęstość.

7. 7.

   200000 Pa

   Ciśnienie hydrostatyczne zależy od gęstości cieczy, przyspieszenia grawitacyjnego i głębokości (nie zależy od kształtu naczynia): $$p = \rho \cdot g \cdot h = 1000 \cdot 10 \cdot 20 = 200\,000\ \text{Pa}$$ gdzie $\rho$ — gęstość cieczy, $g$ — przyspieszenie grawitacyjne, $h$ — głębokość. To $200\ \text{kPa}$ — czyli około dwa razy więcej niż ciśnienie atmosferyczne. Powtórz ciśnienie cieczy.

8. 8.

   12 V

   Z prawa Ohma $I = \tfrac{U}{R}$ wyznaczamy napięcie: $$U = I \cdot R = 0{,}5 \cdot 24 = 12\ \text{V}$$ gdzie $I$ — natężenie prądu, $R$ — opór. Napięcie na oporniku jest wprost proporcjonalne zarówno do natężenia prądu, jak i do oporu. Powtórz prawo Ohma.

9. 9.

   B

   Nie da się otrzymać pojedynczego bieguna magnetycznego. Po przełamaniu powstają dwa mniejsze, kompletne magnesy — każdy ma swój biegun N i S. Dalsze łamanie zawsze daje kolejne pełne magnesy.

10. 10.

    70 °

    Z prawa odbicia kąt odbicia równa się kątowi padania: $\beta = \alpha = 35^\circ$ (oba mierzone od normalnej). Kąt między promieniem padającym a odbitym to suma obu kątów: $$\alpha + \beta = 35^\circ + 35^\circ = 70^\circ$$ Typowy błąd to podanie samego $35^\circ$ — a pytamy o kąt między oboma promieniami, czyli $2\alpha$. Powtórz odbicie światła.

11. 11.

    Prawda

    Prawda. Soczewka skupiająca załamuje równoległe promienie tak, że przecinają się w ognisku za soczewką. Soczewka rozpraszająca (wklęsła) działa odwrotnie — rozprasza promienie, a ich przedłużenia zdają się wychodzić z ogniska pozornego. Powtórz soczewki.

12. 12.

    1020 m

    Światło dociera do nas niemal natychmiast, więc opóźnienie grzmotu to czas, w jakim dźwięk pokonuje drogę od pioruna do nas: $$s = v \cdot t = 340 \cdot 3 = 1020\ \text{m}$$ gdzie $v$ — prędkość dźwięku, $t$ — opóźnienie. To około $1\ \text{km}$ — stąd „szacunkowa" reguła: co $3\ \text{s}$ opóźnienia to mniej więcej kilometr. Powtórz drgania i fale.

13. 13.

    C

    W jądrze atomowym znajdują się protony (ładunek dodatni) i neutrony (bez ładunku). Ujemne elektrony krążą wokół jądra, poza nim.

14. 14.

    Prawda

    Prawda. Przenikliwość rośnie w kolejności $\alpha \lt \beta \lt \gamma$. Cząstki $\alpha$ (jądra helu) zatrzymuje kartka papieru, promieniowanie $\beta$ (elektrony) — cienka blacha aluminiowa, a przenikliwe promieniowanie $\gamma$ (fale elektromagnetyczne) osłabiają dopiero grube warstwy ołowiu lub betonu. Powtórz promieniotwórczość.

15. 15a.

    2000 J

    Energia potencjalna na szczycie: $$E_p = m \cdot g \cdot h = 40 \cdot 10 \cdot 5 = 2000\ \text{J}$$ gdzie $m$ — masa, $g$ — przyspieszenie grawitacyjne, $h$ — wysokość. Powtórz energię potencjalną.

16. 15b.

    10 m/s

    Z zasady zachowania energii cała energia potencjalna zamienia się w kinetyczną ($E_p = E_k$): $$m g h = \frac{m v^2}{2} \;\Rightarrow\; v = \sqrt{2 g h} = \sqrt{2 \cdot 10 \cdot 5} = \sqrt{100} = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$$ Masa się skróciła — prędkość u dołu nie zależy od masy sanek. Powtórz zasadę zachowania energii.

17. 15c.

    B

    Tarcie zamienia część energii mechanicznej w energię wewnętrzną (ciepło), więc do energii kinetycznej „zostanie" mniej — prędkość u dołu będzie mniejsza niż obliczone $10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.

18. 16a.

    3000 Pa

    Ciśnienie ciała stałego to siła nacisku podzielona przez pole powierzchni styku: $$p_1 = \frac{F}{S_1} = \frac{60}{0{,}02} = 3000\ \text{Pa}$$ gdzie $F$ — siła nacisku (tu ciężar), $S$ — pole powierzchni styku. Powtórz ciśnienie.

19. 16b.

    6000 Pa

    Ta sama siła działa teraz na dwukrotnie mniejszą powierzchnię: $$p_2 = \frac{F}{S_2} = \frac{60}{0{,}01} = 6000\ \text{Pa}$$ Zmniejszenie powierzchni styku o połowę powoduje dwukrotny wzrost ciśnienia.

20. 16c.

    Prawda

    Prawda. Ponieważ $p = \tfrac{F}{S}$, przy stałej sile mniejsza powierzchnia styku oznacza większe ciśnienie. Dlatego np. nóż z cienkim ostrzem tnie skuteczniej — cała siła skupia się na małej powierzchni.

21. 17a.

    23 V

    Stosunek napięć jest równy stosunkowi liczby zwojów: $$\frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2} \;\Rightarrow\; U_2 = U_1 \cdot \frac{N_2}{N_1} = 230 \cdot \frac{100}{1000} = 23\ \text{V}$$ gdzie $N_1, N_2$ — liczby zwojów, $U_1, U_2$ — napięcia. Powtórz indukcję i prąd przemienny.

22. 17b.

    A

    Skoro $N_2 \lt N_1$, to i $U_2 \lt U_1$ ($23\ \text{V} \lt 230\ \text{V}$). Taki transformator obniża napięcie.

23. 17c.

    Prawda

    Prawda. Żelazny rdzeń „prowadzi" pole magnetyczne z uzwojenia pierwotnego do wtórnego, dzięki czemu zmienny strumień magnetyczny sprawnie indukuje napięcie w drugim uzwojeniu.

24. 18.

    C

    Siła grawitacji maleje wraz ze wzrostem odległości między ciałami (a rośnie, gdy ciała mają większe masy). Dlatego np. astronauta daleko od Ziemi jest przyciągany słabiej niż na jej powierzchni.