Izotop fluoru 918F ulega rozpadowi promieniotwórczemu w wyniku przemiany β+. Podczas rozpadu jądra tego izotopu fluoru powstają: cząstka β+, jądro pewnego pierwiastka, który oznaczymy jako X, oraz tzw. neutrino elektronowe ν. Neutrino ma zerowy ładunek elektryczny, a jego masę możemy pominąć.
Masy jąder i cząstek uczestniczących w opisanym rozpadzie β+, wyrażone w jednostkach atomowych, mają następujące wartości:
Poniżej przedstawiono schemat rozpadu β+ jądra fluoru 918F.
W schemacie rozpadu pominięto cząstkę neutrino. 918F→……X+10β gdzie X oznacza jądro pierwiastka................
Uzupełnij powyższy schemat tak, aby powstało równanie rozpadu β+.
Wpisz w wykropkowane miejsca w schemacie właściwe liczby: atomową i masową, a pod schematem – symbol (lub nazwę) pierwiastka, którego jądro powstaje w tym rozpadzie.
Matura 2024 • Maj • Rozszerzony • Stara formuła • Zad. 12.3
Izotop fluoru 918F ulega rozpadowi promieniotwórczemu w wyniku przemiany β+. Podczas rozpadu jądra tego izotopu fluoru powstają: cząstka β+, jądro pewnego pierwiastka, który oznaczymy jako X, oraz tzw. neutrino elektronowe ν. Neutrino ma zerowy ładunek elektryczny, a jego masę możemy pominąć.
Masy jąder i cząstek uczestniczących w opisanym rozpadzie β+, wyrażone w jednostkach atomowych, mają następujące wartości:
Masy jąder i cząstek uczestniczących w opisanym rozpadzie β+ podano we wstępie do zadania 12.
Przyjmij, że jądro fluoru 918F przed rozpadem β+ spoczywało, oraz wykorzystaj związek: 1 u⋅c2≈931,5 MeV(c to wartosˊcˊ prędkosˊci sˊwiatła w proˊz˙ni)
Oblicz łączną energię kinetyczną produktów rozpadu β+ jądra fluoru 918F.Wynik podaj w MeV, zaokrąglony do dwóch cyfr znaczących. Zapisz obliczenia.
Deseczka z wycięciami, w których umieszczono trzy jednakowe monety: M1, M2, M3, obraca się ze stałą prędkością kątową ω po poziomej powierzchni blatu stołu wokół osi obrotu, przechodzącej przez punkt O. W wyniku tego obrotu torami ruchów środków tych monet są okręgi o wspólnym środku O. Masy monet są jednakowe i równe m: m1=m2=m3=m Odległości środków monet M1, M2, M3 od osi obrotu oznaczymy – odpowiednio – jako: r1,r2,r3 (zobacz rysunek). Stosunki tych odległości wynoszą r1:r2:r3=1:2:3, to znaczy: r2r1=21orazr3r1=31orazr3r2=32 Ruch deseczki i monet rozpatrujemy w inercjalnym układzie odniesienia związanym z ziemią, w jednorodnym, ziemskim polu grawitacyjnym.
Rozważamy sytuację, gdy deseczka z monetami obraca się ze stałą prędkością kątową ω. Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Wektory przyśpieszeń w ruchu postępowym monet są skierowane do osi obrotu O.
P
F
2.
Siła wypadkowa działająca na monetę M3 ma trzy razy większą wartość od wartości siły wypadkowej działającej na monetę M1.
P
F
3.
Prędkości liniowe (prędkości w ruchu postępowym) monet M1, M2 i M3 mają te same wartości.
Deseczka z wycięciami, w których umieszczono trzy jednakowe monety: M1, M2, M3, obraca się ze stałą prędkością kątową ω po poziomej powierzchni blatu stołu wokół osi obrotu, przechodzącej przez punkt O. W wyniku tego obrotu torami ruchów środków tych monet są okręgi o wspólnym środku O. Masy monet są jednakowe i równe m: m1=m2=m3=m Odległości środków monet M1, M2, M3 od osi obrotu oznaczymy – odpowiednio – jako: r1,r2,r3 (zobacz rysunek). Stosunki tych odległości wynoszą r1:r2:r3=1:2:3, to znaczy: r2r1=21orazr3r1=31orazr3r2=32 Ruch deseczki i monet rozpatrujemy w inercjalnym układzie odniesienia związanym z ziemią, w jednorodnym, ziemskim polu grawitacyjnym.
Obracająca się deseczka została nagle zatrzymana, wskutek czego monety wypadły z wycięć i poruszały się dalej po stole wzdłuż linii prostych. Rozważamy ruch postępowy monet od chwili zatrzymania się deseczki do chwili zatrzymania się ostatniej monety na stole. W tym czasie monety M1, M2 i M3 przebyły drogi równe odpowiednio: s1,s2 i s3.
Przyjmij, że współczynnik tarcia kinetycznego o stół jest taki sam dla wszystkich monet oraz że monety nie obracały się podczas tego ruchu.
Dana jest jednorodna, sztywna belka o masie m=120 kg i długości l=2,8 m. Tę belkę przymocowano do dwóch pionowych podpór: PA i PB. Podpory PA i PB łączą się z belką w punktach A i B. Obie podpory są na sztywno przytwierdzone do poziomego podłoża.
Mocowanie pojedynczej podpory do belki umożliwia jej obrót bez tarcia w płaszczyźnie pionowej. Gdy belka jest przymocowana do obu podpór, to utrzymuje się nieruchomo w pozycji poziomej (zobacz rysunek 1.).
Odległość między punktami A i B wynosi ∣AB∣=1,0 m. Na rysunku poniżej przedstawiono opisaną sytuację. Punkt środka masy belki oznaczono jako C. Przyjmij, że belka spoczywa poziomo w inercjalnym układzie odniesienia, w jednorodnym, ziemskim polu grawitacyjnym.
Siły, z jakimi podpory PA i PB działają na belkę w punktach A i B, oznaczymy – odpowiednio – jako FA i FB. Siłę ciężkości działającą na belkę oznaczymy jako FC.
Na rysunku 2. narysuj i oznacz wektory sił FA,FB i FC w opisanej sytuacji. Zachowaj odpowiednie kierunki i zwroty tych sił oraz relacje (większy, równy, mniejszy) między ich wartościami.
Dana jest jednorodna, sztywna belka o masie m=120 kg i długości l=2,8 m. Tę belkę przymocowano do dwóch pionowych podpór: PA i PB. Podpory PA i PB łączą się z belką w punktach A i B. Obie podpory są na sztywno przytwierdzone do poziomego podłoża.
Mocowanie pojedynczej podpory do belki umożliwia jej obrót bez tarcia w płaszczyźnie pionowej. Gdy belka jest przymocowana do obu podpór, to utrzymuje się nieruchomo w pozycji poziomej (zobacz rysunek 1.).
Odległość między punktami A i B wynosi ∣AB∣=1,0 m. Na rysunku poniżej przedstawiono opisaną sytuację. Punkt środka masy belki oznaczono jako C. Przyjmij, że belka spoczywa poziomo w inercjalnym układzie odniesienia, w jednorodnym, ziemskim polu grawitacyjnym.
Siły, z jakimi podpory PA i PB działają na belkę w punktach A i B, oznaczymy – odpowiednio – jako FA i FB. Siłę ciężkości działającą na belkę oznaczymy jako FC.
Przyjmij do obliczeń g=9,8 m/s2.
Oblicz FA i FB – wartości sił FA i FB. Zapisz obliczenia.
Ciało C porusza się wzdłuż osi x ruchem drgającym harmonicznym. Na poniższym wykresie przedstawiono zależność współrzędnej przyśpieszenia ax ciała C od czasu t.
Masa ciała jest równa m=0,10 kg.
Ruch ciała C opisujemy w układzie inercjalnym.
Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe. W przedziale czasu od t=2,4 s do t=3,2 s
1.
wartość prędkości ciała C rośnie.
P
F
2.
odległość ciała C od położenia równowagi maleje.
P
F
3.
wartość siły wypadkowej działającej na ciało C rośnie.
Ciało C porusza się wzdłuż osi x ruchem drgającym harmonicznym. Na poniższym wykresie przedstawiono zależność współrzędnej przyśpieszenia ax ciała C od czasu t.
Masa ciała jest równa m=0,10 kg.
Ruch ciała C opisujemy w układzie inercjalnym.
Dokończ zdania. Wpisz właściwe liczby w wykropkowane miejsca.
Maksymalna wartość siły wypadkowej działającej na ciało C podczas opisanego ruchu drgającego jest równa ................. N.
Częstotliwość drgań ciała C jest równa ................... Hz.
Ciało C porusza się wzdłuż osi x ruchem drgającym harmonicznym. Na poniższym wykresie przedstawiono zależność współrzędnej przyśpieszenia ax ciała C od czasu t.
Masa ciała jest równa m=0,10 kg.
Ruch ciała C opisujemy w układzie inercjalnym.
Oblicz wartość prędkości ciała C w chwili t=0,8 s. Zapisz obliczenia.
Dwa satelity C i D krążą dookoła Ziemi (Z) po orbitach kołowych o promieniach równych odpowiednio rC i rD. Oba satelity mają wyłączone silniki i poruszają się jedynie pod wpływem siły grawitacji Ziemi (zobacz rysunek 1.).
Promień orbity satelity D wynosi rD=9RZ, gdzie RZ jest promieniem Ziemi.
Wartość prędkości satelity D oznaczymy jako vD. Wartość pierwszej prędkości kosmicznej dla Ziemi (tzn. wartość prędkości satelity na orbicie o promieniu równym RZ) oznaczymy jako vI.
Dwa satelity C i D krążą dookoła Ziemi (Z) po orbitach kołowych o promieniach równych odpowiednio rC i rD. Oba satelity mają wyłączone silniki i poruszają się jedynie pod wpływem siły grawitacji Ziemi (zobacz rysunek 1.).
Promień orbity satelity D wynosi rD=9RZ, gdzie RZ jest promieniem Ziemi.
Okres obiegu satelity C dookoła Ziemi oznaczymy jako TC. Okres obiegu satelity D dookoła Ziemi oznaczymy jako TD. Iloraz promieni orbit satelitów C i D wynosi: rDrC=0,450
Oblicz iloraz TDTC. Wynik podaj zaokrąglony do dwóch cyfr znaczących. Zapisz obliczenia.
Satelita E obiega Ziemię po orbicie eliptycznej E jedynie pod wpływem siły grawitacji.
Odległość od środka Ziemi do najbliższego punktu P tej orbity (perygeum) oznaczymy jako rP.
Odległość od środka Ziemi do najdalszego punktu A tej orbity (apogeum) oznaczymy jako rA.
Wartość prędkości satelity E w punkcie P oznaczymy jako vP, a wartość prędkości satelity E w punkcie A oznaczymy jako vA. Prędkości satelity E w punktach P i A są prostopadłe do promienia wodzącego (zobacz rysunek 2.).
Dwa satelity C i D krążą dookoła Ziemi (Z) po orbitach kołowych o promieniach równych odpowiednio rC i rD. Oba satelity mają wyłączone silniki i poruszają się jedynie pod wpływem siły grawitacji Ziemi (zobacz rysunek 1.).
Promień orbity satelity D wynosi rD=9RZ, gdzie RZ jest promieniem Ziemi.
Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Najmniejszą energię potencjalną grawitacji podczas ruchu na orbicie ℰ satelita E osiąga w punkcie P.
P
F
2.
Najmniejszą energię kinetyczną podczas ruchu na orbicie ℰ satelita E osiąga w punkcie A.
P
F
3.
Największą wartość przyśpieszenia podczas ruchu na orbicie ℰ satelita E osiąga w punkcie P.
Do nieruchomego obserwatora A zbliża się wzdłuż linii prostej głośnik Z. Częstotliwość drgań membrany głośnika jest równa fZ. Wartość prędkości Z względem Asię zmniejsza.
Długość fali dźwiękowej, która dociera do obserwatora A, oznaczymy jako λA. Częstotliwość fali dźwiękowej, którą odbiera obserwator A, oznaczymy jako fA.
Obie wielkości λA oraz fA zmieniają się w czasie, gdy wartość prędkości Z względem Asię zmniejsza.
Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
fA < fZ
P
F
2.
Gdy wartość prędkości Z względem Asię zmniejsza, to fA maleje.
P
F
3.
Gdy wartość prędkości Z względem Asię zmniejsza, to λA maleje.
Na poniższym wykresie przedstawiono zależność ciśnienia p od objętości V w cyklu przemian termodynamicznych A→B→C→D→A ustalonej masy gazu doskonałego. Ciepło molowe tego gazu przy stałej objętości wynosi CV=23R, gdzie R jest stałą gazową.
Ciśnienie oznaczone na wykresie jako px spełnia warunek px>p1.
Symbolami ΔTAB,ΔUAB i WBC oznaczymy odpowiednio: różnicę temperatur TB−TA w stanach B i A, różnicę energii wewnętrznych UB−UA w stanach B i A oraz pracę na odcinku BC. Analogicznie oznaczymy te wielkości na innych odcinkach cyklu.
Ustal relacje między poniższymi wielkościami fizycznymi – lub zmianami wielkości fizycznych – w przemianach cyklu A→B→C→D→A. Wpisz w każde wykropkowane miejsce poniżej odpowiedni znak wybrany spośród: >,=,<.
Na poniższym wykresie przedstawiono zależność ciśnienia p od objętości V w cyklu przemian termodynamicznych A→B→C→D→A ustalonej masy gazu doskonałego. Ciepło molowe tego gazu przy stałej objętości wynosi CV=23R, gdzie R jest stałą gazową.
Ciśnienie oznaczone na wykresie jako px spełnia warunek px>p1.
Sprawność silnika cieplnego o takim cyklu jak w zadaniu 6. wyraża się wzorem: η=8px−3p12px−2p1
Dokończ zdanie. Wpisz właściwą liczbę w wykropkowanym miejscu.
Dla ilorazu p1px=27, praca całkowita (tzw. praca użyteczna) wykonana w cyklu stanowi ........... pobranego ciepła w cyklu.
Na poniższym wykresie przedstawiono zależność ciśnienia p od objętości V w cyklu przemian termodynamicznych A→B→C→D→A ustalonej masy gazu doskonałego. Ciepło molowe tego gazu przy stałej objętości wynosi CV=23R, gdzie R jest stałą gazową.
Ciśnienie oznaczone na wykresie jako px spełnia warunek px>p1.
Wyprowadź poniższy wzór na sprawność η silnika o cyklu opisanym w zadaniu 6.: η=8px−3p12px−2p1
Świecącą strzałkę OP ustawiano w różnych położeniach na osi optycznej cienkiej soczewki skupiającej S. Punkt O leży na osi optycznej soczewki, a strzałka OP jest prostopadła do tej osi.
Przy pewnych ustawieniach strzałki OP obserwowano jej ostry obraz wytwarzany przez soczewkę S. W zależności od odległości strzałki od soczewki jej obraz był albo rzeczywisty, albo pozorny. Ośrodkiem otaczającym soczewkę S było powietrze.
Zauważono, że gdy strzałka OP znajdowała się w odległości x1=8 cm od soczewki albo x2=12 cm od soczewki, to obserwowane obrazy strzałki miały tę samą wysokość.
Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Obraz pozorny obserwowano, gdy strzałka była ustawiona w odległości x1 = 8 cm od soczewki.
P
F
2.
Rzeczywisty obraz strzałki był obrazem odwróconym.
Świecącą strzałkę OP ustawiano w różnych położeniach na osi optycznej cienkiej soczewki skupiającej S. Punkt O leży na osi optycznej soczewki, a strzałka OP jest prostopadła do tej osi.
Przy pewnych ustawieniach strzałki OP obserwowano jej ostry obraz wytwarzany przez soczewkę S. W zależności od odległości strzałki od soczewki jej obraz był albo rzeczywisty, albo pozorny. Ośrodkiem otaczającym soczewkę S było powietrze.
Zauważono, że gdy strzałka OP znajdowała się w odległości x1=8 cm od soczewki albo x2=12 cm od soczewki, to obserwowane obrazy strzałki miały tę samą wysokość.
Świecącą strzałkę OP ustawiano w różnych położeniach na osi optycznej cienkiej soczewki skupiającej S. Punkt O leży na osi optycznej soczewki, a strzałka OP jest prostopadła do tej osi.
Przy pewnych ustawieniach strzałki OP obserwowano jej ostry obraz wytwarzany przez soczewkę S. W zależności od odległości strzałki od soczewki jej obraz był albo rzeczywisty, albo pozorny. Ośrodkiem otaczającym soczewkę S było powietrze.
Zauważono, że gdy strzałka OP znajdowała się w odległości x1=8 cm od soczewki albo x2=12 cm od soczewki, to obserwowane obrazy strzałki miały tę samą wysokość.
Rozważamy pewien obraz pozornyO′P′ strzałki OP.
Na rysunku poniżej zaznaczono soczewkę S, oś optyczną tej soczewki, jej dwa ogniska F1,F2 oraz linię l na wysokości punktu P i linię l′ na wysokości punktu P′.
Na powyższym rysunku wyznacz konstrukcyjnie położenie strzałki OP oraz położenie jej obrazu O′P′. Narysuj i podpisz strzałkę OP oraz jej obraz O′P′.
Na poziomej płycie umieszczono w pewnej odległości od siebie dwie jednakowe małe kulki K1 i K2. Każda z kulek miała masę m=5,0 g. Jedną z kulek naładowano ładunkiem elektrycznym dodatnim, a drugą kulkę – ładunkiem elektrycznym ujemnym.
Początkowo obie kulki były unieruchomione. W chwili t0=0 kulkę K1 zwolniono z mocującego ją uchwytu i zaczęła się ona zbliżać do nieruchomej kulki K2. Przyjmij, że siła wypadkowa działająca na K1 jest równa sile oddziaływania elektrycznego z kulką K2 (co oznacza m.in. pominięcie siły tarcia oraz oddziaływania elektrycznego z płytą).
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A, B albo C i jej uzasadnienie 1., 2. albo 3. Od chwili t0 wartość przyśpieszenia kulki K1
A.
się zwiększa,
ponieważ wartość siły wypadkowej działającej na tę kulkę