Tomasz Płazak testowych pytań Stanisław Salach Zofia Sanok astrofizyki i kosmologii Odwydawcy . . . . . 5 Od autorów .. . . . . 7 1. Kinematyka . . . . . . " . .. 9 2. Dynamika . . . 21 3. Grawitacja . . . . . . . 40 4. Ruch obrotowy ... 46 5. drgania i fale . . . . . . 50 Odkształcenia sprężyste; 6. Hydrostatyka; aerostatyka . . . . 62 7. Gazy . doskonałe 8. Termodynamika .. Ba. Kalorymetria; zmiana stanów skupienia; skraplanie par i gazów przewodnictwo cieplne . . . . . . . . . . 78 9. Elektrostatyka; ruch cząstek naładowanych w polu elektrycznym .. 83 10. . . . . . . . . . . 95 Prąd stały 11. Elektroliza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 12. Elektromagnetyzm. Pole magnetyczne; ruch cząstek w polu magnetycznym; indukcja naładowanych elektromagnetyczna; zmienny .. 107 prąd 13. Drgania elektryczne . . . . . . . ..... 119 14. Optyka. Fotometria; optyka geometryczna; - zwierciadła soczewki; optyka falowa; dyfrakcja; interferencja; polaryzacja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 15. Fizyka kwantowa. Liczba Avogadra; doskonale czarne; ciało zjawisko fotoelektryczne; fale de Broglie'a atom wodoru Bohra; promieniowanie rentgenowskie . . . ... 130 według 16. Teoria względności . . .. 138 17. . . . . . . . . 140 Półprzewodniki. 18. Fizyka . . . 143 jądrowa (T. . 149 Zrozumieć kosmologię Płazak). 19. Astrofizyka. . . . . . . 152 20. Kosmologia . . . . . . . . . 159 Odpowiedzi do zadań. . ... 178 @xf1 '\!i!JSJcfl~@s:; GBESS!J[Mj cfl0 [ii]ff)Q!]@~~tl@f]B Zapowiadaliśmy wydanie „600 pytań testowych z fizyki, astrofizyki i kosmologii" jako kontynuację „500 pytań testowych z fizyki", ale jest tych pytań 626! Tak bywa, gdy Autorzy mają poczucie misji i każde zadanie uważają za niezbędne. Ale tylko tacy ludzie mogą ulepszać świat, a w tym nauczanie fizyki, bo ich pasje z kart książki „przenoszą się" na czytelników. Mamy nadzieję, że tak się stanie i w tym przypadku. Zapewne w nieodległej przyszłości, wśród zadań maturalnych pojawią się zadania z astrofizyki i kosmologii. Dla wielu nauczycieli to zagadnienia nowe i trudne do reali zacji. Dlatego w serwisie internetowym przeznaczonym dla nauczycieli korzystających z podręczników wydawnictwa ZamKor zamieściliśmy obszerne wskazówki do zadań za mieszczonych w tym zbiorze i ich Dodatkowe pytania do rozwiązania. można kierować Autora ([email protected]), a także do naszego Forum (www.zamkor.pl). Po staramy się odpowiedzieć na każde z nich szybko i kompetentnie. Redakcja Kraków, sierpień 2004 „ ~ J' - . r '• J • , . • „ . .'I-I b. •tt l , ~ Zbiór 626 pytań testowych z fizyki, astrofizyki i kosmologii jest przeznaczony do samodzielnego powtarzania i kontroli opanowania fizyki w zakresie wymagań stawia nych w szkołach ponadgimnazjalnych oraz przy maturze z fizyki, a także częściowo na studiach. W zasadniczej części, obejmującej tradycyjne działy fizyki, zbiór jest oparty na te matach książki 500 pytań testowych z fizyki, która doczekała się siedmiu wydań (i wie lu dodruków) w Wydawnictwie Naukowo Technicznym oraz dwóch wydań w Czechach. Zbiór jest zestawem przygotowanych przez nas w ciągu wielu lat testów wyboru, z których większość została sprawdzona przez wykorzystanie ich w kolejnych latach jako pytań na egzaminach wstępnych w Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. W stosunku do 500 pytań niniejszy zbiór jest istotną nowością. Po pierwsze, wszystkie pytania z tradycyjnych działów fizyki zostały poddane kontroli i sporo sfor mułowań ulepszono, dodając zarazem pewną liczbę nowych pytań, zgodnych z pod nauczania fizyki w ponadgimnazjalnych. Po drugie - i to stawą programową szkołach jest zasadnicza nowość- zostały wprowadzone dwa działy pytań: z astrofizyki i kosmo logii (autorstwa T. te poprzedzone na stro Płazaka). Działy zostały odrębną przedmową nie 149 ze względu na własną specyfikę, oraz atrakcyjność. W zbiorze 626 pytań wykorzystaliśmy swoje Ouż ponadtrzydziestoletnie) doświad­ czenia związane z układaniem tematów egzaminów wstępnych zarówno w AGH, jak i w skali ogólnopolskiej, oraz doświadczenia z kontaktów międzynarodowych. Dzięki temu przydatność testów i jasność sformułowań zostały już sprawdzone praktycznie. Pytania testowe staraliśmy się sformułować tak, aby poprawna odpowiedź nie lecz wybrana w wyniku rzetelnego rozumowania. mogła być odgadnięta, świadomie Dlatego, z tej nie tylko lecz pomocą książki, można sprawdzić wiadomości, także uczyć fizyki. się Mamy nadzieję, że zbiór „626 pytań" okaże się pomocą dla: • ucznia - umożliwiając bieżące sprawdzanie wiadomości oraz ucząc poprawnego myślenia fizycznego; • kandydata na studia i studenta- ułatwiając rzetelne i syntetyczne przygotowanie do studiów; • nauczyciela - służąc jako źródło dyskusji na lekcjach i umożliwiając dokonywanie szybkich i wygodnych sprawdzianów. Korzyść z tej książki będzie jednak zależeć od tego, w jaki sposób odpowiada się na pytania testowe. Będzie ona znikoma przy próbach zgadywania, która odpowiedź wydaje się najbardziej prawdopodobna, lub przy rozwiązywaniu zadań bez głębszego zastanowienia i uwagi. Należy dokładnie przemyśleć sytuację fizyczną opisaną w py taniu, przyporządkować jej prawa fizyki, które decydują o takim a nie innym przebiegu zjawiska, a następnie, korzystając z odpowiednich wzorów rozwiązać problem. Ko nieczne jest uważne czytanie pytań wraz ze wszystkimi odpowiedziami, aby wydobyć z nich zawarte tam informacje. Pomyłki wynikające z drobnej nieraz nieuwagi (tak że przy rachunkach) prowadzą często do jednej z podanych, lecz niepoprawnych odpowiedzi. Przy powstawaniu testów z tradycyjnych działów fizyki, w różnych latach i w różnej for mie udzielili swej pomocy: prof. dr hab. Z. Kąkol, dr A. Starzec, prof. dr hab. K. Jeleń, prof. dr hab. L. Surzycki, dr hab. M. Waligórski i inni fizycy, za co składamy im serdeczne podziękowanie (podziękowania za pomoc przy redakcji pytań z astrofizyki i kosmologii są umieszczone na str. 149). Tomasz Płazak Stanisław Salach Zofia Sanok Kraków, sierpień 2004 1 . Jednostką podstawową układu SI nie jest? A. amper, B. niuton, C. kelwin, D. sekunda. 2. Gdy nie wieje wiatr, spadochroniarz opada na ziemię z szybkością 4 m/ s. Przy poziomym wietrze o szybkości 3 m/ s szybkość spadochroniarza wynosi (przyjąć g = 10 m/ s 2 ): A. 5 m/s, B. 7 m/s, C. 1 m/ s, D. 3,5 m/s. 3. Szybkość łódki płynącej z prądem rzeki ma wartość 3 m/s, a pod prąd: 0,5 m/s. Szyb kość tej łódki na stojącej wodzie miałaby wartość: A. 1,25 m/s, B. 1,75 m/s, C. 2 m/s, D. 2,5 m/ s. 4. Po dwóch torach kolejowych w przeciwne strony dwa jeden równoległych jadą pociągi, z szybkością 60 km/h, a drugi 40 km/h. Szybkość względna pociągów wynosi: A. 100 km/h przy zbliżaniu się, a 20 km/h przy oddalaniu, B. 20 km/h przy zbliżaniu się, a 100 km/h przy oddalaniu, C. 50 km/h zarówno przy zbliżaniu się, jak i przy oddalaniu, D. 100 km/h zarówno przy zbliżaniu się, jak i przy oddalaniu. 5. Kolarz przebył pierwsze 26 km w czasie 1 godziny, a następne 42 km w czasie 3 godzin. Średnia szybkość kolarza wynosiła: A. 18 km/h, B. 17 km/h, C. 19 km/h, D. 20 km/h, - 6. Łódź płynie rzeką z miejscowości A do Bi z powrotem. Szybkość łodzi względem wody wynosi 5 m/ s, a szybkość wody względem brzegów wynosi 4 m/ s. Średnia szybkość ruchu łodzi na trasie ABA miała wartość: A. 5 m/s, B. 4,5 m/ s, C. 1,8 m/ s, O. zależną nie tylko od szybkości łodzi i wody, ale również od odległości między miej scowościami. 7. Pasażer pociągu A poruszającego się z szybkością 10 m/s widzi w ciągu 3 s wymijany pociąg B o długości 75 m. Szybkość pociągu B jest równa: A. 25 m/ s, B. 35 m/ s, C. 15 m/s, D. 30 m/ s. 8. Na podstawie załączonego wykresu można powiedzieć, że średnia szybkość opisywa- nego ruchu wynosi: v (m/s) A. 4 m 5m 2 ----r----~----~ 8 II II II II 5 s 1 · 4 s' I I I I 1 I I I I I I I C 3m D. 3 m_ I I · 2 s' 4 s 1 2 3 4 t (s) 9. v (m/ s) Na rysunku jest przedstawiony wykres v (t) 35+------ = dla pewnego pojazdu. Po czasie t 7 s od ległość pojazdu od miejsca startu wynosiła: 1 2 3 4 5 6 7 t (s) A. 25 m, B. 55 m, C. 90 m, O. 98 m. -36 o. 1 Wartość prędkości średniej pojazdu (z poprzedniego zadania) w czasie 7 sekund ruchu oraz szybkość średnia w tym czasie: ł . d k . . ł „ 25 m A . b y y Je na owe 1 mia y wartosc - - , 7 s B. by ł y J.e d na ko we 1. mi.a ł y wartos„ c -55- m , 7 s 1 O ZamKor 626 ovtań testowvch z fizvki. astrofizvki i kosmoloaii .ł d . d . 25 m . 55 m C. wynosi y o powie nro: - - 1 - - , 7 s 7 s .ł d . d . 90 m 198 m D. wynosi yo powie nro: -- i --. 7 s 7 s 11. v (m/s) Uwaga: We wzorach wszystkie współczynniki liczbowe są 90 wyrażone w SI. 60 Z wykresu v (t) wynika, że funkcja s (t) dla tego ruchu 30 będzie miała postać: 1 2 t (min) A. s = 0,5t + 0,25t2 8. s = 15t + 0,25t2 , , c. s = 15t + 0,5t2 D.s=15t+15t2 , • 12. Ciało, dla którego wykres v (t) podano w poprzednim zadaniu, w ciągu 2 minut ruchu przebędzie drogę równą: A. 90 m, B. 180 m, C. 5,4 km, D. 6 km. 13. + Jeśli zależność drogi od czasu dla pewnego ruchu ma postać: s (t) = 2 t · (t 2) (współczynniki liczbowe są dane w SI), to prędkość początkowa i przyspieszenie mają wartości: A. v = 4 m/ s, a = 4 m/ s 2 B. v = 4 m/ s, a = 2 m/ s 2 0 , 0 , C. v = 2 m/ s, a= 2 m/ s2, D. v = 2 m/ s, a = 8 m/ s 2• 0 0 Pytania 14, 15 i 16 odnoszą się do czterech cząstek poruszających się wzdłuż osi x. Poniższe rysunki przedstawiają zależność współrzędnej prędkości (v x) od czasu (t) dla z każdej cząstek. Vx Vx Vx Vx (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) 1 ------------- 1 1 o o o o 1 2 t(s) 1 2 t(s) 2 t(s) 1 2 t(s) I I -1 -1 -1 -1 II cząstka 1 cząstka 2 cząstka 3 cząstka 4