Izpitna pola 2

*M09241112*

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.

Ta pola ima 20 strani, od tega 4 prazne.

JESENSKI IZPITNI ROK

Državni izpitni center

SPLOŠNA MATURA

© RIC 2009

Š i f r a k a n d i d a t a :

Četrtek, 27. avgust 2009 / 105 minut

F I Z I K A

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 40; vsaka naloga je vredna10 točk. Pri reševanju si lahko pomagate s podatki iz periodnega sistema na strani 2 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 jihreševali.

Rešitve, ki jih pišite z nalivnim peresom ali s kemičnim svinčnikom, vpisujte v izpitno polo v za to predvideni prostor. Pišitečitljivo. Če se zmotite, napisano prečrtajte in rešitev zapišite na novo. Nečitljivi zapisi in nejasni popravki bodo ocenjeni z nič (0)točkami.

Pri reševanju nalog mora biti jasno in korektno predstavljena pot do rezultata z vsemi vmesnimi računi in sklepi. Če ste nalogoreševali 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.

1 2 3 4 5

2 M092-411-1-2

rela

tivna

ato

msk

a m

asa

sim

bol

vrst

no š

tevi

loim

e el

emen

ta

PER

IOD

NI S

ISTE

MEL

EMEN

TOV

IVI

II1,

01 1II

IIIIV

VVI

VII

4,00 2

6,94 3

9,01 4

10,8 5

12,0 6

14,0 7

16,0 8

19,0 9

20,2

1023

,0

11

24,3

12

27,0

13

28,1

14

31,0

15

32,1

16

35,5

17

40,0

1839

,1

19

40,1

20

45,0

21

47,9

22

50,9

23

52,0

24

54,9

25

55,9 26

58,9

27

58,7

28

63,6 29

65,4

30

69,7

31

72,6

32

74,9

33

79,0

34

79,9

35

83,8

3685

,5

37

87,6

38

88,9

39

91,2

40

92,9

41

95,9

42

(97) 43

101

44

103

45

106

46

108

112

48

115

49

119

50

122

51

128

52

127

53

131

5413

3

55

137

56

139

57

179

72

181

73

184

74

186

75

190

76

192

77

195

78

197

79

201

80

204

81

207

82

209

83

(209

)

84

(210

)

85

(222

)

86(2

23)

87

(226

)

88

(227

)

89

(261

)

104

(262

)

105

(266

)

106

(264

)

107

(269

)

108

(268

)

109

140

58

141

59

144

60

(145

)

61

150

62

152

63

157

64

159

65

163

66

165

67

167

68

169

69

173

70

175

7123

2

90

(231

)

91

238

92

(237

)

93

(244

)

94

(243

)

95

(247

)

96

(247

)

97

(251

)

98

(254

)

99

(257

)

100

(258

)

101

(259

)

102

(260

)

103

47

vodi

kH

He

LiB

eB

CN

OF

Ne

Na

Mg

Al

SiP

SC

lA

r

KC

aSc

TiV

Cr

Mn

FeC

oN

iC

uZn

Ga

Ge

As

SeB

rK

r

Rb

SrY

ZrN

bM

oTc

Ru

Rh

PdA

gC

dIn

SnSb

TeI

Xe

Cs

Ba

LaH

fTa

WR

eO

sIr

PtA

uH

gTl

PbB

iPo

At

Rn

FrR

aA

cR

fD

bSg

Bh

Hs

Mt

Lant

anoi

diC

ePr

Nd

PmSm

EuG

dTb

Dy

Ho

ErTm

YbLu

Akt

inoi

diTh

PaU

Np

PuA

mC

mB

kC

fEs

FmM

dN

oLr

litij

natri

j

kalij

rubi

dij

cezi

j

franc

ij

beril

ij

mag

nezi

j

kalc

ij

stro

ncij

barij

radi

j

skan

dij

itrij

lant

an

aktin

ij

titan

cirk

onij

hafn

ij

ruth

erfo

rdij

vana

dij

niob

ij

tant

al

dubn

ij

krom

mol

ibde

n

volfr

am

seab

orgi

j

man

gan

tehn

ecij

reni

j

bohr

ij

žele

zo

rute

nij

osm

ij

hass

ij

koba

lt

rodi

j

iridi

j

mei

tner

ij

nike

lj

pala

dij

plat

ina

bake

r

sreb

ro

zlat

o

cink

kadm

ij

živo

sre

bro

bor

alum

inij

galij

indi

j

talij

oglji

k

silic

ij

germ

anij

kosi

ter

svin

ec

duši

k

fosf

or

arze

n

antim

on

bizm

ut

kisi

k

žvep

lo

sele

n

telu

r

polo

nij

fluor

klor

brom jod

asta

t

helij

neon

argo

n

krip

ton

ksen

on

rado

n

cerij

torij

praz

eodi

m

prot

aktin

ij

neod

im

uran

prom

etij

nept

unij

sam

arij

plut

onij

evro

pij

amer

icij

gado

linij

kirij

terb

ij

berk

elij

disp

rozi

j

kalif

orni

j

holm

ij

eins

tein

ij

erbi

j

ferm

ij

tulij

men

dele

vij

iterb

ij

nobe

lij

lute

cij

lavr

enci

j

M092-411-1-2 3

KONSTANTE IN ENAČBE

težni pospešek 29, 81 m sg −=

hitrost svetlobe 8 13, 00 10 m sc −= ⋅

osnovni naboj 190 1, 60 10 A se −= ⋅

Avogadrovo število 26 1A 6, 02 10 kmolN −= ⋅

splošna plinska konstanta 3 1 18, 31 10 J kmol KR − −= ⋅

gravitacijska konstanta 11 2 26, 67 10 N m kgG − −= ⋅

influenčna konstanta 12 1 10 8, 85 10 A s V mε − − −= ⋅

indukcijska konstanta 7 1 10 4 10 V s A mμ − − −= π ⋅

Boltzmannova konstanta 23 11, 38 10 J Kk − −= ⋅

Planckova konstanta 34 156, 63 10 J s 4,14 10 eV sh − −= ⋅ = ⋅

Stefanova konstanta 8 2 45, 67 10 W m Kσ − − −= ⋅

atomska enota mase 27 21 1, 66 10 kg; za 1 je 931,5 MeVu m u mc−= ⋅ = =

2

0

0

2 20

0

2r

0

0

20

GIBANJE

2

2

12 2

sin

cos

sin

s vt

s vt

ats v t

v v at

v v as

tv r

a r

s s t

v s t

a s t

ω ν

ω

ω

ω

ω ω

ω ω

=

=

= +

= +

= +

= π = π

=

=

=

=

= −

1 2

2

203

t n

SILA

konst.

sin

m mF G

rtrF ks

F pS

F k F

F gV

F ma

G mv

F t G

M r F

M rF

p gh

J

M t

ρ

ρ

α

ω

Δ Δ

=

=

=

=

=

=

=

=

=

= ×

=

=

Γ =

= Γ

2

k

p

2

pr

k p pr

2

ENERGIJA

2

2

konst.2v

A F s

mvW

W mgh

ksW

AP

tA W W W

A p V

p ghρ

ρ

Δ Δ Δ

Δ

= ⋅

=

=

=

=

= + +

= −

+ + =

4 M092-411-1-2

0

0

0

0

1 22

e

2

2

e

e

e

ee

e

ELEKTRIKA

4

2

2

2

eI

te e

Fr

F eE

AU E s

eeS

E

e CU

SC

lCU

W

Ww

VE

w

U RI

lR

SP UI

ε

σ

σ

ε

ε

ε

ζ

=

=π

=

= ⋅ =

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

0

0

i

i

i

20

2

m

2

m0

MAGNETIZEM

sin

2

sin

cos

sin

2

2

F Il B

F IlB

F ev B

IB

rNI

Bl

M NISB

B S BS

U lvB

U SB t

Ut

LI

N SL

lLIW

Bw

α

μ

μ

α

Φ α

ω ω

Φ

Φ

μ

μ

= ×

=

= ×

=π

=

=

= ⋅ =

=

=

= −

=

=

=

=

0

0

0

0 0

20 0

0

0

(1 )

1

NIHANJE IN VALOVANJE

2

2

2

sin

12

cos

mt

k

lt

g

t LC

c

N

dP

jS

E cB

j wc

j E c

j j

vc

vc

λν

λα

ε

α

ν ν

νν

= ±

=

= π

= π

= π

=

=

=

=

=

=

′ =

∓

0

4

TOPLOTA

32

mn

MpV nRT

l l T

V V T

A Q W

Q cm T

Q qm

W kT

TP S

lj T

α

β

λ

σ

Δ Δ

Δ Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

=

=

=

=

+ =

=

=

=

=

=

0

1 2

2 1

OPTIKA

sinsin

1 1 1

cn

cc n

c n

f a b

α

β

=

= =

= +

1/2

f

if k

nf

min

2

0 0

1/2

MODERNA FIZIKA

2

ln 2

tt t

W h

W A W

W W

hc

eU

W mc

N N N e

t

A N

λ

ν

λ

λ

λ

−−

Δ

Δ = Δ

=

= +

=

=

= =

=

=

M092-411-1-2 5

OBRNITE LIST.

Prazna stran

6 M092-411-1-2

1. 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 0 0,212

0,2 0,559

0,4 0,907

0,6 1,223

0,8 1,561

1,0 1,919

1,2 2,245

1. Izračunajte premik, ki ga je opravila klada od začetka merjenja časa, navedenega v prvem stolpcu, in dopolnite tretji stolpec preglednice.

(1 točka)

2. 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. (2 točki)

M092-411-1-2 7

4. Pojasnite pomen smernega koeficienta premice. (1 točka)

Dijaki so s silomerom izmerili silo, s katero so morali delovati na klado med opisanim

poskusom. Velikost sile so zapisali takole: 12, 0 N 0,2 NF = ± .

5. Izračunajte relativno napako, s katero je izražena vrednost sile. (1 točka)

6. Izračunajte delo, ki ga je opravila vlečna sila v prvi sekundi gibanja. (1 točka)

7. Izračunajte, s kolikšno povprečno močjo je delovala vlečna sila na klado med gibanjem. (1 točka)

8 M092-411-1-2

2. NALOGA

1. Zapišite pogoj, ki mora biti izpolnjen, da se gibalna količina sistema teles ohrani. (1 točka)

Na 1 m dolgo vrvico je privezana utež z maso 250 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 30° (slika 1).

1 m

1 m

30°

Slika 1

2. Izračunajte, s kolikšno silo, ki deluje v vodoravni smeri, je treba utež zadrževati, da miruje v narisani legi.

(1 točka)

M092-411-1-2 9

3. Izračunajte silo, s katero je tedaj napeta vrvica. (1 točka)

4. Izračunajte, koliko časa porabi utež, da zaniha do ravnovesne lege. (1 točka)

5. Izračunajte, kolikšna je hitrost uteži, ko se giblje skozi ravnovesno lego. (2 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. (1 točka)

10 M092-411-1-2

7. Izračunajte, kolikšna je hitrost uteži tik preden prileti do tal. (1 točka)

Preden utež spustimo, postavimo na tla voziček z maso 1500 g na takšno mesto, da utež

pade nanj, kakor kaže slika. Višina vozička je zanemarljiva.

1 m

1 m

30°

8. Izračunajte, s kolikšno hitrostjo se začne voziček gibati, ko utež prileti nanj in obstane na njem. (2 točki)

M092-411-1-2 11

OBRNITE LIST.

Prazna stran

12 M092-411-1-2

3. NALOGA

Na ravno streho s površino 220 m je ponoči zapadel sneg. Višina snega na strehi je 5, 0 cm , gostota pa je

390 kgm− . Sneg in okoliški zrak imata temperaturo 5 C− ° .

1. Izračunajte maso snega na strehi. (1 točka)

Specifična toplota snega je

1 12100 J kg K− − .

2. Izračunajte, koliko toplote je potrebno, da se sneg na strehi ogreje do tališča. (1 točka)

Specifična talilna toplota ledu je

1336 kJkg− . Privzemite, da je podnevi ves sneg na strehi ogret do temperature tališča.

3. Izračunajte, koliko toplote je potrebno za stalitev vsega snega. (1 točka)

M092-411-1-2 13

Streho obravnavajte kot ploščo iz snovi s koeficientom toplotne prevodnosti

1 10, 75 Wm K− − . Debelina strehe je 0,20 m . Temperatura prostora pod streho je 22 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 0 C° .

(1 točka) Čez dan na streho sveti Sonce. Gostota svetlobnega toka, ki vpada nanjo, je

2650 Wm− . Odbojnost snega je 0, 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.

(2 točki) Odtekajočo vodo prestreže žleb, iz katerega pada voda v podzemni rezervoar, ki je 3, 0 m

globlje od strehe.

6. Izračunajte hitrost, s katero pade voda v rezervoar. (1 točka)

14 M092-411-1-2

Ob začetku pritekanja vode (staljeni sneg s strehe) s temperaturo 0 C° je v rezervoarju že 30,25 m vode s temperaturo 10 C° . Specifična toplota vode je

1 14200 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.

(1 točka)

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.

(2 točki)

[ ] ht

[ ] CT °10

0

M092-411-1-2 15

OBRNITE LIST.

Prazna stran

16 M092-411-1-2

4. NALOGA

Bakreno žico navijemo v tuljavo oblike valja s premerom 18 cm in dolžino 60 cm . Žica ima presek 20,25 mm in dolžino 20 m . Gostota bakra je

38, 9 g cm− , njegov specifični upor pa

2 2 11, 7 10 mm m− −⋅ Ω . Specifična toplota bakra je 1 1385 J kg K− − .

1. Izračunajte maso žice. (1 točka)

2. Izračunajte, kolikšen je električni upor žice. (1 točka)

Tuljavo priključimo na vir napetosti 12 V . Notranji upor vira napetosti je 5 Ω . Tok skozi

tuljavo merimo z ampermetrom, ki ima upor 2,5 Ω .

−+

A

R

3. Izračunajte, kolikšen tok teče po ovojih tuljave. (2 točki)

M092-411-1-2 17

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.

(2 točki)

5. Kolikšen toplotni tok oddaja tuljava, ko je ogreta na delovno temperaturo (po dolgem času od vklopa vira napetosti)?

(1 točka)

6. Izračunajte število ovojev tuljave. Izračunajte tudi, kolikšna je gostota magnetnega polja v sredini te tuljave.

(2 točki)

7. Na spodnjo sliko vrišite smer magnetnega polja v notranjosti tuljave. S puščico je označena smer toka po ovojih tuljave.

(1 točka)

[ ] AI

18 M092-411-1-2

5. 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.

(1 točka) Razpad Delci

α foton β helijevo jedro γ elektron

2. Izotop plutonija 23994Pu je α in γ radioaktiven.

Razpad poteka po enačbi 239 A94 ZPu X α γ→ + +

Zapišite vrstno število Z in masno število A jedra X ter ime elementa. (2 točki)

Z =

A =

X je

3. Mase delcev, ki sodelujejo pri razpadu, so Pu 239, 05122m u= , X 235, 04299m u= in 4, 00260m uα = . Izračunajte energijo, ki se sprosti pri tem razpadu.

(2 točki)

4. Del energije, ki se sprosti pri opisanem razpadu, odda novonastalo jedro z emisijo γ -delcev. Energija γ -delcev je 0, 090 MeV . Izračunajte valovno dolžino γ -delcev.

(1 točka)

M092-411-1-2 19

Sproščena energija se med nastale delce porazdeli na naslednji način: 2 % energije prevzame novonastalo jedro, γ -delec prevzame 0, 09 MeV energije, preostanek pa je kinetična energija α -delca.

5. Izračunajte kinetično energijo α -delca. (1 točka)

6. Izračunajte hitrost gibanja α -delca po razpadu. (1 točka)

7. Razpolovni čas izotopa 23994Pu je 100 let. Izračunajte aktivnost vzorca čistega plutonija z

maso 1 g .

(2 točki)

20 M092-411-1-2

Prazna stran