Energia - przyjazny test, cz.10
Przyjazne testy FIZYKA dla gimnazjum
Wojciech Dindorf
Elżbieta Krawczyk




D1. Albert Einstein (pierwsza połowa XX wieku) uświadomił ludziom, że materia i energia to dwie strony tego samego medalu. Jego równanie E=Δmc2:
obala panujący przez wieki pogląd, że ilość masy we wszechświecie jest stała
wyraża pogląd, że ilość masy we wszechświecie jest zachowana
wykazuje, że stosunek energii kinetycznej samochodu do jego masy jest stały
pozwala z każdej masy wyzwolić ogromne ilości energii



D2. Dzisiaj już dobrze wiemy, że energia wyzwolona w reakcjach jądrowych odpowiada ubytkowi masy zgodnie z przewidywaniem Einsteina (patrz równanie w D1). W Słońcu zachodzą reakcje jądrowe bez przerwy. Jeśli Einstein miał rację, to Słońce powinno "chudnąć" w każdej sekundzie o:
kilka gramów
kilka kilogramów
kilka ton
miliony ton



D3. Większość energii, jaką Słońce wypromieniowuje w przestrzeń, jest pochłaniana przez Ziemię. To stwierdzenie jest:
prawdziwe, w przeciwnym razie nie mielibyśmy życia na Ziemi
prawdziwe, ale na utrzymanie życia zużywa się tylko jej mała część
(fałszywe - nieco mniej niż jeden procent energii Słońca dociera do Ziemi
fałszywe - mniej niż jedna milionowa procenta energii Słońca dociera do Ziemi



D4. Spójrz na poniższy rysunek i wybierz podpis, który uważasz za najwłaściwszy:
energia nagromadzona w drewnie jest jednym z "ogniw" w łańcuchu przemian energii
ludzie potrafią wykorzystać podstawowe źródło energii, jakim jest drewno
spalanie drewna w piecu to w rezultacie oddawanie energii Słońcu
dym z komina (i popiół w popielniku) świadczy o słuszności równania Einsteina - część masy przemieniła się w energię



D5. Jeśli wejście na szczyt pagórka spowodowało zwiększenie twojej energii potencjalnej o 8000 J, to zjechanie na sankach do połowy wysokości pagórka spowodowało zmniejszenie tej energii o:
4000 J, jeśli po drodze nie hamowałeś
4000 J bez względu na to, jak szybko zjeżdżałeś
2000 J, ponieważ zjeżdżałeś ruchem przyspieszonym
odpowiedź zależy od twojej masy, która nie jest w zadaniu podana



D6. W funkcjonowaniu wielu przedmiotów oraz żywych organizmów ważną rolę odgrywa stosunek wielkości powierzchni do objętości. W przypadku różnych produktów użytkowych ten stosunek często decyduje o kształcie, w jakim dany produkt ukazuje się na rynku. Wybierz z czterech zdań jedno nie związane z poruszanym zagadnieniem.
Kształt kaloryferów dobrze ilustruje sens wypowiedzianych wyżej zdań.
Po wyjściu z kąpieli morskiej, szczupli ludzie marzną bardziej niż "puszyści".
Ciasto przeznaczone na makaron nie nadaje się do produkcji knedli (kulistych).
Na łyżwach nie da się jeździć po miękkim śniegu, na nartach zaś można.



D7. Chcąc "naukowo" uzasadnić, w jakim celu kucharka wałkuje ciasto, powiedziałbyś, że wałkuje, ponieważ chce:
zmniejszyć ciężar właściwy ciasta
zachowując inne cechy ciasta, zmniejszyć stosunek jego powierzchni do objętości
zachowując inne cechy ciasta, zwiększyć stosunek jego powierzchni do objętości
wywierając wałkiem wysokie ciśnienie na ciasto, uszlachetnić je (a może i wałek też)



D8. Jeśli ciało stałe będziemy systematycznie i bezlitośnie podgrzewać do bardzo wysokiej temperatury i jednocześnie nie dopuścimy do tego, by jego atomy uciekły nam w tzw. "siną dal", to przejdzie ono przez wszystkie stany skupienia:
i przy najwyższej temperaturze wróci do stanu stałego
i ostatnią przemianą będzie przejście ze stanu plazmy do stanu gazu
i ostatnią przemianą będzie przejście ze stanu gazowego w stan plazmy
chyba że jest z platyny, wtedy nigdy nie będzie platynową cieczą ani gazem



D9. Jeden kilogram różnych cieczy podgrzewano w jednakowych naczyniach na jednakowych grzejnikach. Sporządzono wykresy zmiany temperatury w zależności od czasu podgrzewania. Którą ciecz wlałbyś do termoforu, by choremu dziadkowi ogrzewała nogi?
I
II
III
IV



D10. Jeśli cztery wykresy, przedstawione w zadaniu D9, sporządzono dla płynów znajdujących się w przeciętnym gospodarstwie domowym, to który z tych płynów najprawdopodobniej jest wodą?
I
II
III
IV



D11. Ogrzewano cztery kawałki różnych metali, mierząc przyrosty temperatury ΔT zależnie od ilości dostarczonej energii cieplnej E. Sporządzono wykresy zależności ΔT od E w tej samej skali dla każdego metalu i otrzymano:

Który metal ma największą wartość ciepła właściwego?
I
II
III
IV



D12. Który z metali z zadania D11 mógłby się najbardziej nadawać do produkcji czajników (naczyń do szybkiego gotowania wody)?
I
II
III
IV



D13. Ciepło właściwe -jedna z charakterystycznych cech każdego materiału - nie musi być brane pod uwagę, gdy chcemy obliczyć:
ile kosztuje ogrzanie danego materiału do chwili, gdy zacznie topnieć
jak szybko ogrzewa się naczynie wykonane z danego materiału
ile materiału można ogrzać, dysponując określoną ilością energii
ile wynosi gęstość ogrzewanego materiału



D14. Ciepło właściwe to charakterystyczna cecha materiałów, dotycząca zdolności ogrzewania się ciała przez pobieranie energii i ochładzania się przez jej tracenie. Porównując ciepła właściwe różnych substancji dowiadujemy się na przykład, że:
woda ogrzewa się prawie 5 razy wolniej niż taka sama ilość (na wagę) aluminium
im dłużej daną substancję podgrzewamy, tym wyższa jest jej temperatura
każde dwie substancje tak samo długo podgrzewane uzyskują taką samą temperaturę
jedne substancje ulegają stopieniu łatwiej niż inne



D15. Dlaczego do gorącego piekarnika, w którym upiekł się indyk, wkładasz rękę, ale boisz się dotknąć metalu? Ponieważ:
po otworzeniu piekarnika gorące powietrze momentalnie oddaje miejsce chłodniejszemu
ręka jest otoczona powietrzem izolującym ją od rozgrzanego powietrza w piekarniku
metal jest dobrym przewodnikiem ciepła, a powietrze znacznie gorszym
ciepło z piekarnika rozkłada się równomiernie na całą rękę, a nie tylko w miejscu dotknięcia



D16. Energia kinetyczna. Instruktor tłumaczy początkującemu kierowcy (który w dodatku nie uczył się pilnie fizyki): Pamiętaj, podwojenie szybkości, np. z 30 do 60 km/h, nie podwaja strat przy zderzeniu z drzewem, aleje p o c z w a r z a, czyli zwiększa czterokrotnie, więc się zastanów, nim naciśniesz pedał gazu. Czy instruktor ma rację?
Tak, bo - jak powiedział Einstein - masa (w razie wypadku) zamienia się w energię.
Tak, bo energia, która niszczy samochód - i kierowcę - jest proporcjonalna do kwadratu prędkości.
Nie, instruktor też ma braki w fizyce - to nie energia jest potrzebna do zdemolowania karoserii, a pęd, czyli masa x prędkość, zatem dwa razy większa prędkość odpowiada dwa razy większemu pędowi.
Nie, ponieważ zamiana km/h na inne jednostki, np. m/s, zmienia zależność energii od prędkości.



D17. Termos, czyli naczynie Dewara (od nazwiska angielskiego fizyka J. Dewara, który w 1870 r. wynalazł to urządzenie), to pojemnik o podwójnych lustrzanych ściankach, spomiędzy których wypompowano powietrze. Próżnia między ściankami i ich lustrzane pokrycie mają zapobiegać:
tylko ucieczce ciepła na zewnątrz naczynia
tylko przepływowi ciepła do wnętrza naczynia
wymianie ciepła przez konwekcję
wymianie ciepła z otoczeniem



D18. Każda wykonywana praca wiąże się z przechodzeniem jednej formy energii w inną. Można bez większego ryzyka powiedzieć, że wszystko powstało z energii cieplnej, zaś w końcowym stadium:
obróci się w energię światła
stanie się znowu rozproszoną energią cieplną
zgromadzi się jako energia potencjalna
całkowicie przemieni się w materię



D19. Energia cieplna bardzo łatwo ulega rozproszeniu. Może to zrobić na trzy sposoby. Te sposoby noszą nazwy:
konwekcja, ogrzewanie i promieniowanie
promieniowanie, oziębianie i przewodnictwo
ogrzewanie, ochładzanie i zamrażanie
przewodnictwo, promieniowanie i konwekcja



D20. Jeśli wiemy, że ciepło właściwe miedzi jest blisko dwukrotnie mniejsze niż ciepło właściwe aluminium, to możemy powiedzieć, że ogrzanie 4 kg miedzi o 60 stopni Celsjusza będzie kosztować w przybliżeniu tyle samo, co:
ogrzanie 4 kg aluminium o 120 stopni
ogrzanie 2 kg aluminium o 120 stopni
ogrzanie 2 kg aluminium o 60 stopni
ogrzanie 1 kg aluminium o 15 stopni



Zadania D21-D25
Wykres poniżej przedstawia przebieg zmian temperatury jednego kilograma pewnej substancji w czasie ogrzewania. Pięć kolejnych pytań dotyczy odczytywania informacji z tego wykresu.


D21. W czasie ogrzewania substancja ta przechodzi zmiany fazy. Na wykresie brakuje informacji, dzięki której można by:
porównać ciepło właściwe w stanie gazowym z ciepłem właściwym w stanie stałym
wywnioskować, czy w pokazanym na wykresie zakresie temperatur ciepło właściwe cieczy jest wielkością stałą
dowiedzieć się, w jakiej temperaturze ta substancja wrze 
określić, w jakim zakresie temperatur mieliśmy do czynienia z ciałem stałym



D22. Podpowiedziano nam, że ilość energii dostarczonej tej substancji między punktami C i D wynosiła 420 000 dżuli. Ta informacja pozwoliła nam upewnić się, że mamy do czynienia z:
żelazem
ołowiem
wodą
szkłem



D23. Jeśli znam wartość podaną w zadaniu poprzednim (420 kJ), to nadal nie potrafię na podstawie wykresu określić wartości:
ciepła właściwego tej substancji w stanie stałym
ciepła topnienia
ciepła parowania
ilości energii potrzebnej do ogrzania cieczy od 20 stopni do 40 stopni



D24. Gdyby wykres dotyczył niejednego, a dwóch kilogramów substancji, to na nowym wykresie nie zmieni się:
nachylenie odcinka A B
długość odcinka BC
nachylenie odcinka CD
odległość linii BC od osi poziomej



D25. Jeśli moc grzejnika podana na plakietce urządzenia wynosiła 210 watów, to czas podgrzewania tej cieczy ze stanu C do stanu D wynosił:
nieco ponad pół godziny
blisko jedną godzinę
210 minut
jedną dobę



D26. Czas połowicznego rozpadu izotopu X, emitującego cząstki β, wynosi 2 dni. To pozwala nam wnioskować, że z próbki 4 mg czystego izotopu X po czterech dniach pozostanie próbka o masie:
bliskiej 0 mg
1 mg
4 mg, w której nie będzie już izotopu X
4 mg, w której będzie l mg izotopu



D27. W celach diagnostycznych wstrzyknięto pacjentowi pewną ilość izotopu o czasie połowicznego rozpadu = l godzina. Jak długo trzeba czekać, aby ilość tego izotopu w organizmie pacjenta spadła poniżej 1% początkowej ilości?
2 godziny
7 godzin
całą dobę
wiele lat



D28. Wyobraź sobie niewyobrażalną sytuację. Z bezcennego izotopu promieniotwórczego, o czasie połowicznego rozpadu wynoszącym l dzień, pozostał ci już tylko jeden atom. Jaka jest szansa, że jutro o tej samej porze będzie on jeszcze tym samym atomem?
50%
odpowiedź zależy od tego, jak długo już ten atom istnieje
nie mamy żadnych danych, by udzielić odpowiedzi
0%



D29. W reaktorach jądrowych zachodzą reakcje podobne do reakcji w bombie atomowej, z tą różnicą, że są kontrolowane. Umożliwia to wykorzystanie wyzwolonej energii do różnych pożytecznych celów. Jest to energia:
elektryczna, która kablami jest przekazywana do odbiorców
chemiczna, która wyzwala się, gdy atomy się łączą lub rozdzielają
cieplna, która służy do ogrzewania pary dla turbin napędzających generatory
mechaniczna, poruszająca generatory prądu elektrycznego



D30. Aktywność próbki izotopu promieniotwórczego uranu 238 wynosi 6000 Bq (6000 bekereli, czyli 6000 rozpadów na sekundę), a czas połowicznego rozpadu wynosi 4,5 miliarda lat. Jeśli laborant chce mieć źródło o aktywności 3000 Bq, to powinien:
obniżyć temperaturę (w kelwinach) o połowę
odczekać około 2,25 miliarda lat
wziąć tylko połowę masy próbki
zanurzyć próbkę w wodzie na głębokość 10 m (zwiększyć dwukrotnie ciśnienie)



D31. Radioaktywny polon 214 staje się polonem 210 po kilku procesach, w których zostały wypromieniowane:
cząstka alfa i dwie cząstki beta
cząstka beta oraz dwa fotony gamma
dwie cząstki alfa, a potem dwie cząstki beta
tylko cztery neutrony - pojedynczo lub wszystkie naraz



D32. Na układ współrzędnych naniesiono wyniki pomiaru aktywności pewnej próbki w zależności od czasu. Najlepsze oszacowanie czasu połowicznego rozpadu dla tego izotopu to:
16 minut
8 minut
5 minut
3 minuty



D33. W zadaniach kilkakrotnie używaliśmy terminu izotop. Nie wątpimy, że z podanych czterech grup potrafisz wybrać tę, która zawiera wyłącznie izotopy tego samego pierwiastka:







Zadania D34-D36
Poniżej narysowano fragment tablicy, na której można znaleźć miejsce dla wszystkich pierwiastków i ich izotopów. Zaznaczono na niej radioaktywny 23892U. Trzy kolejne pytania dotyczą tej tablicy.


D34. Strzałka biegnąca z położenia U do Y może oznaczać:
rozpad alfa
rozpad beta
emisję promieniowania gamma
dowolną reakcję jądrową



D35. Miejsce oznaczone literą X to miejsce przeznaczone dla:
izotopu pierwiastka Y
izotopu pierwiastka Q
izotopu uranu
dla pierwiastka o liczbie atomowej 234 - 92, czyli 142



D36. Strzałka biegnąca z Y do X oznacza
pojedynczy proces rozpadu β
dwa kolejne rozpady β- - oddzielone w czasie nawet o wiele lat
rozpad α, a następnie β-
dwa rozpady α



D37. Sprawność urządzenia to jego najważniejsza pozytywna cecha. Określa ona, ile odzyskujemy z tego, cośmy w urządzenie "zainwestowali". Chodzi tu o energię. Wiemy, że sprawność lokomotywy parowej wynosi około 12%. Znaczy to, że z każdych 100 kg węgla spalonego w tej lokomotywie:
energia uzyskana z 88 kg węgla była zamieniona na energię ruchu pociągu (+ gwizdek)
energia uzyskana z 12 kg węgla była zamieniona na energię ruchu pociągu (+ gwizdek)
12% energii ruchu pociągu pochodziło z węgla, a reszta z innych źródeł
12% pary wodnej nie dochodziło do tłoków lokomotywy



D38. Gdyby można było zbudować perpetuum mobile - urządzenie, które "za darmo", bez pobierania energii z zewnątrz, wykonuje pracę - to sprawność takiej maszyny:
wynosiłaby 100%
wynosiłaby 0%
byłaby pojęciem bez znaczenia (nieokreślona)
miałaby wartość ujemną



D39. Jedyną kobietą, która otrzymała dwie nagrody Nobla w dziedzinie nauk ścisłych, była Polka Maria Skłodowska-Curie. Jeśli masz wyczucie historii, odpowiesz bez trudu, że mogła się spotkać z:
Isaakiem Newtonem
Michaelem Faradayem
Albertem Einsteinem
Richardem Feynmanem



Wersja do druku


do góry