Matura z fizyki maj 2024, poziom rozszerzony

Zadanie 9. (0-2 pkt) Dwa zbiorniki o jednakowych objętościach napełniono gazami jednoatomowymi: argonem i helem. W pierwszym zbiorniku znajduje się 1 mol argonu, a w drugim zbiorniku znajduje się 1 mol helu. Temperatury obu gazów są jednakowe. Przyjmij, że gazy te są gazami doskonałymi.
Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F - jeśli jest fałszywe.

1. Średnia energia kinetyczna atomów argonu jest równa średniej energii kinetycznej atomów helu. P / F
2. Średnia wartość prędkości atomów argonu jest równa średniej wartości prędkości atomów helu. P / F
3. Ciśnienie argonu w pierwszym zbiorniku jest równe ciśnieniu helu w drugim zbiorniku. P / F

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: 1. P, 2. F, 3. P. Średnia energia kinetyczna (3/2)kT zależy tylko od temperatury. Atomy argonu są cięższe, więc przy tej samej energii poruszają się wolniej. Z równania pV = nRT przy równych n, V i T ciśnienia są równe. (CKE: 2 pkt za 3 poprawne, 1 pkt za 2.)

Zadanie 11. (0-3 pkt) Elektron został rozpędzony w jednorodnym polu elektrycznym (w próżni) od punktu A do punktu B. Wartość prędkości elektronu w punkcie A była równa zero, a wartość prędkości elektronu w punkcie B była równa v = 2,000 · 10⁴ m/s.
Przyjmij do obliczeń, że:

• masa elektronu jest równa (w zaokrągleniu): m_e ≈ 9,109 · 10^-31 kg
• wartość bezwzględna ładunku elektrycznego elektronu wynosi: |e| ≈ 1,602 · 10^-19 C.

Oblicz napięcie elektryczne U_AB między punktami A oraz B. Zapisz obliczenia.

Pokaż odpowiedź

Prędkość jest mała (v ≪ c), więc wystarczy wzór klasyczny: U = mv²/(2e) ≈ 1,14 mV.