TÉMATA K MATURITNÍ ZKOUŠCE Z FYZIKY:
školní rok
:
2007 / 2008
třída
:
4.A
zkoušející
:
Mgr. Zbyněk Bábíček
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Kinematika hmotného bodu
Dynamika hmotného bodu
Mechanická práce a energie
Gravitační pole
Mechanika tuhého tělesa
Mechanika kapalin a plynů
Základní poznatky molekulové
fyziky a termodynamiky
Struktura a vlastnosti plynů
Struktura a vlastnosti pevných
látek a kapalin
Změny skupenství látek
Mechanické kmitání
Mechanické vlnění
Elektrické pole, elektrostatika
14. Elektrický proud v kovech
15. Elektrický proud v polovodičích
16. Elektrický proud v elektrolytech,
plynech a vakuu
17. Stacionární magnetické pole
18. Nestacionární magnetické pole
19. Střídavý proud
20. Elektromagnetické kmitání
a vlnění
21. Vlnová optika
22. Geometrická optika
23. Elektromagnetické záření a jeho
energie
24. Základní poznatky kvantové fyziky
25. Jaderná fyzika
Projednáno v předmětové sekci dne …………………
vedoucí sekce Mgr. Bábíček
ředitel školy PaedDr. Kurz
150 m. Určete jeho „opačné“ zrychlení, pohyb vozu
je rovnoměrně zpomalený.
1. KINEMATIKA HMOTNÉHO BODU







čím se zabývá kinematika, pojem hmotný bod
relativnost klidu a pohybu, vztažná soustava,
polohový vektor
trajektorie, dělení pohybů podle tvaru trajektorie
dráha, průměrná a okamžitá rychlost, skládání
rychlostí
rozdělení pohybů podle rychlosti
průměrné a okamžité zrychlení, tečné a normálové
zrychlení
základní charakteristiky pohybů (vztahy, grafické
závislosti veličin)
 rovnoměrný přímočarý pohyb
 rovnoměrně zrychlený (zpomalený) pohyb, volný
pád
 rovnoměrný pohyb po kružnici
3) Určete dostředivé zrychlení bodů na povrchu Země:
a) na rovníku
b) na 60 0 severní zeměpisné šířky
c) na zemských pólech
2. DYNAMIKA HMOTNÉHO BODU


Úlohy:


1) Automobil projel tři čtvrtiny celkové dráhy rychlostí
90 km.h-1 a zbývající část dráhy rychlostí 50 km.h-1.
Vypočítejte jeho průměrnou rychlost.


2) Vůz Formule 1 brzdí při nájezdu do zatáčky
z rychlosti 342 km.h-1 na hodnotu 90 km.h-1 na dráze
čím se zabývá dynamika, vzájemné působení těles,
síla a její účinky
Newtonovy pohybové zákony
 zákon setrvačnosti, inerciální a neinerciální
vztažná soustava
 zákon síly, hybnost hmotného bodu
 zákon akce a reakce
zákon zachování hybnosti, praktické užití
smykové tření, třecí síla, síly působící na nakloněné
rovině
dostředivá síla při pohybu po kružnici
setrvačné síly v neinerciálních vztažných soustavách
Úlohy:
1) Po nakloněné rovině, která svírá s vodorovnou
rovinou úhel 300, klouže těleso o hmotnosti 700 g.
Součinitel smykového tření mezi tělesem a
nakloněnou rovinou má hodnotu 0,25. Vypočítejte
zrychlení tělesa.
2) Dělostřelecký náboj o hmotnosti 10 kg letící ve
vodorovném směru rychlostí 500 m.s-1 narazil na
vagón s pískem o hmotnosti 10 tun a uvízl v něm.
Určete rychlost vagónu po nárazu, jestliže se předtím
pohyboval rychlostí 12 m.s-1 ve stejném (opačném)
směru jako střela. Tření zanedbejte.
3) Řetízkový kolotoč se otáčí úhlovou rychlostí 1,2 s-1 ,
sedačka kolotoče opisuje kružnici o poloměru 4 m.
Jaký úhel svírá závěs kolotoče s vodorovným
směrem? Řešte v inerciální vztažné soustavě spojené
se Zemí i v neinerciální vztažné soustavě spojené
s kolotočem.
3. MECHANICKÁ PRÁCE A ENERGIE



mechanická práce, příklady konání práce
výkon, příkon a účinnost
kinetická energie, souvislost mezi Ek a prací




potenciální energie tíhová, souvislost mezi Ep a prací
další formy potenciální energie
 potenciální energie tlaková (proudění kapaliny –
Bernoulliho rovnice)
 potenciální energie pružnosti (kmitavý pohyb)
mechanická energie, zákon zachování mech. energie
obecný zákon zachování energie
Úlohy:
1) Jakou práci vykonáme, posuneme-li rovnoměrným
pohybem těleso o hmotnosti 20 kg do vzdálenosti 5 m
vzhůru po nakloněné rovině dlouhé 8 m a vysoké 4
m? Součinitel smykového tření mezi tělesem a
nakloněnou rovinou je 0,2.
2) Nákladní automobil o hmotnosti 3 tuny jel po
vodorovné silnici stálou rychlostí 20 m.s-1 při výkonu
motoru 25 kW. Na jakou hodnotu se musí zvýšit
výkon motoru, aby automobil jel stejnou rychlostí do
kopce se stoupáním 5 %?
3) Kulička o hmotnosti 150 g je zavěšena na tenkém
vlákně dlouhém 2 m. Závěs kuličky vychýlíme o 45 0
od svislého směru. Jakou rychlostí projde kulička
nejnižším bodem své trajektorie? Tření a odpor
prostředí neuvažujte.
4. GRAVITAČNÍ POLE








gravitace, gravitační pole
Newtonův gravitační zákon, gravitační síla
gravitační pole Země (gravitační zrychlení, centrální
gravitační pole)
tíhová síla, tíhové zrychlení, homogenní tíhové pole
pohyby těles v homogenním tíhovém poli Země
 volný pád
 vrhy těles – vrh svislý vzhůru, vrh vodorovný a
vrh šikmý vzhůru
pohyby těles v centrálním gravitačním poli Země
kruhová rychlost, úniková rychlost, kosmické
rychlosti
Keplerovy zákony
Úlohy:
1) Určete velikost gravitačního a tíhového zrychlení na
rovníku Jupitera. Planetu považujte za homogenní
kouli. Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách.
2) Vypočítejte oběžnou dobu umělé družice, která obíhá
kolem Země po kruhové trajektorii ve výšce 600 km
nad povrchem Země. Potřebné údaje vyhledejte
v tabulkách.
3) Halleyova kometa má oběžnou dobu 76 let. Pohybuje
se po eliptické trajektorii, a v perihe-liu se dostává do
vzdálenosti 0,6 AU od Slunce. Určete vzdálenost této
komety v aféliu.
5. MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA








tuhé těleso, posuvný a otáčivý pohyb tuhého tělesa
moment síly vzhledem k ose otáčení, moment. věta
skládání sil působících na tuhé těleso
 různoběžné síly (pouze graficky)
 rovnoběžné síly stejného a opačného směru
(graficky i početně)
dvojice sil, moment dvojice sil
rozklad síly na složky daných směrů
těžiště tuhého tělesa
rovnovážné polohy tuhého tělesa, stabilita těles
moment setrvačnosti tělesa vzhledem k ose otáčení,
kinetická energie tuhého tělesa
Úlohy:
1) Homogenní tyč o délce 80 cm a hmotnosti 6 kg je na
obou koncích zavěšena na vláknech dlouhých 50 cm
(viz obr.). Určete síly, kterými vlákna působí na tyč.
2) Určete polohu těžiště tyče dlouhé 1 m, jejíž jedna
polovina je z mědi a druhá z hliníku. Potřebné údaje
vyhledejte v tabulkách.
3) Jakou rychlost získá homogenní koule, která se kutálí
po nakloněné rovině z výšky 70 cm? Potřebné údaje
vyhledejte v tabulkách, třecí a odporové síly
zanedbejte.
6. MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ





základní vlastnosti kapalin a plynů
tlak v tekutinách
 tlak vyvolaný vnější silou, Pascalův zákon, užití
– hydraulika
 tlak vyvolaný tíhou tekutiny – hydrostatický tlak,
atmosférický tlak
vztlaková síla, Archimédův zákon
chování těleso ponořeného v kapalině
proudění ideální kapaliny
 objemový průtok, rovnice spojitosti toku
 Bernoulliho rovnice a jevy z ní vyplývající
Úlohy:
1) Plechová nádoba tvaru kvádru o hmotnosti 2 kg plave
na vodní hladině tak, že její spodní stěna o rozměrech
a = 50 cm, b = 20 cm je rovnoběžná s vodní hladinou.
V jaké hloubce pod hladinou je spodní stěna nádoby?
Jak se zvětší ponor nádoby, položíme-li na její dno
železný předmět o objemu 1 dm3? Potřebné údaje
vyhledejte v tabulkách.
2) Zjistěte, zda bude na vodní hladině plavat dutá
železná koule o poloměru 10 cm, je-li tloušťka stěn
koule 5 mm.
3) Plocha průřezu vodorovného potrubí se zužuje z 30
cm2 na 10 cm2. Protéká-li potrubím voda, ukazují
manometrické trubice umístěné v obou částech
potrubí rozdíl hladin 40 cm. Určete rychlost proudění
v užší i širší části potrubí.
7. ZÁKLADNÍ POZNATKY MOLEKULOVÉ
FYZIKY
A TERMODYNAMIKY




kinetická teorie látek, molární veličiny
vzájemné působení částic (grafické znázornění –
přitažlivé a odpudivé síly)
rovnovážný stav soustavy, stavové veličiny
teplota a její měření
rovnovážného stavu je 34 0C. Z jakého kovu je
kalorimetr? Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách.






Celsiova teplotní stupnice, základní body
termodynamická teplotní stupnice, měření
plynovým teploměrem
 převodní vztahy mezi oběma stupnicemi
vnitřní energie soustavy a její změny konáním práce a
tepelnou výměnou
měrná tepelná kapacita, kalorimetrická rovnice
první termodynamický zákon (znaménková dohoda)
způsoby přenosu vnitřní energie (vedením,
prouděním, zářením)
Úlohy:
1) Určete přibližně průměr molekuly kyseliny olejové.
Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách, předpokládejte
kulový tvar molekuly.
2) Z nejvyššího bodu nakloněné roviny z výšky 3 m
klouže ocelový kvádr. Jak se změní teplota kvádru,
jestliže polovina vzniklého přírůstku vnitřní energie
se spotřebuje na jeho zahřátí? Rychlost kvádru na
konci nakloněné roviny je 2 m. Potřebné údaje
vyhledejte v tabulkách.
3) Do kalorimetru o hmotnosti 116 g obsahujícího 0,3 l
vody o teplotě 18 0C nalijeme vodu o objemu 0,2 l a
teplotě 60 0C. Výsledná teplota soustavy po dosažení
8. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ








vlastnosti molekul plynu, ideální plyn
rozdělení molekul plynu podle rychlosti (grafické
znázornění – histogram)
střední kvadratická rychlost molekul, závislost na
termodynamické teplotě
stavová rovnice ideálního plynu (různé tvary rovnice,
popis veličin)
děje v ideálním plynu: izotermický, izochorický,
izobarický a adiabatický
 charakteristika děje, tvar stavové rovnice
 grafické závislosti stavových veličin
 1. termodynamický zákon pro daný děj
práce plynu při stálém a proměnném tlaku, pracovní
diagram
kruhový děj, účinnost kruhového děje (Carnotův
cyklus)
druhý termodynamický zákon, tepelné stroje
Úlohy:
1) Jaký je tlak kyslíku O2 v uzavřené nádobě při teplotě
20 0C, je-li jeho hustota 1,4 kg.m-3 ? Potřebné údaje
vyhledejte v tabulkách.
2) Plyn uzavřený v nádobě se ohřál o 30 0C a jeho tlak
se přitom zvětšil o 10 %. Určete původní teplotu
plynu za předpokladu, že vnitřní objem nádoby je
stálý.
3) Vodík o hmotnosti 100 g vykonal kruhový děj
znázorněný v diagramu p-T. Znázorněte tento děj v pV diagramu a vypočítejte práci vykonanou plynem při
tomto ději.
9. STRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH
LÁTEK A KAPALIN



struktura pevných látek
 krystalické látky – monokrystaly, polykrystaly
 amorfní látky
ideální krystalová mřížka, základní buňka (kubická),
poruchy krystalové mřížky
deformace těles pružná a tvárná, druhy deformace
(uvést příklady)






normálové napětí, mez pružnosti a pevnosti, Hookův
zákon
teplotní délková a objemová roztažnost pevných látek
vlastnosti kapalin, povrchová vrstva kapaliny
povrchová síla, povrchové napětí
jevy na rozhraní pevného tělesa a kapaliny, kapilární
jevy
teplotní objemová roztažnost kapalin
Úlohy:
1) Ocelový drát počáteční délky 5 m a průměru 1,2 mm
se působením deformujících sil prodloužil tahem o 1
cm. Rozhodněte, zda se jedná o pružnou deformaci
tahem, je-li mez pružnosti použité oceli 330 MPa a
modul pružnosti v tahu 220 GPa. Dokážete určit
velikost deformující síly?
2) Zinkový a železný proužek mají při teplotě 20 0C
stejnou délku 40 cm. Při jaké teplotě se délky obou
proužků liší o 1 mm? Potřebné údaje vyhledejte
v tabulkách.
3) Do vody jsou svisle zasunuty dvě skleněné kapiláry
s poloměry 1 mm a 1,5 mm. Vypočítejte povrchové
napětí vody, je-li rozdíl výšek hladin při kapilární
elevaci v obou kapilárách 4,9 mm. Předpokládejte, že
voda dokonale smáčí stěny kapilár.
10. ZMĚNY SKUPENSTVÍ LÁTEK




tání a tuhnutí
 rozdíl mezi krystalickými a amorfními látkami
 měrné skupenské teplo tání (tuhnutí) látky
 změny objemu a hustoty látek při tání a tuhnutí
 závislost teploty tání na vnějším tlaku
sublimace a desublimace, příklady
vypařování a kondenzace
 rozdíl mezi vypařováním a varem kapaliny
 měrné skupenské teplo vypařování látky
 závislost teploty varu na vnějším tlaku
sytá a přehřátá pára, křivka syté páry, fázový diagram
látky
Úlohy:
1) Led o hmotnosti 850 g a teplotě 0 0C vložíme do vody
o hmotnosti 420 g a teplotě 55 0C. Popište soustavu
po vytvoření rovnovážného stavu. Tepelné ztráty do
okolí neuvažujte, potřebné údaje vyhledejte
v tabulkách.
2) Určete teplo potřebné na přeměnu ledu o hmotnosti 1
kg a teplotě – 20 0C na páru o teplotě 100 0C.
Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách.
3) Do nádoby, ve které je 4,5 l vody o teplotě 20 0C,
bylo vloženo ocelové těleso o hmotnosti 10 kg a
teplotě 500 0C. Určete hmotnost vody, která se po
jejím ohřátí na teplotu varu přeměnila na páru.
Tepelné ztráty do okolí neuvažujte, potřebné údaje
vyhledejte v tabulkách.
11. MECHANICKÉ KMITÁNÍ





mechanický oscilátor, příklady kmitavého pohybu,
pojmy perioda a frekvence
kinematika kmitavého pohybu
 vztahy pro okamžitou výchylku, rychlost a
zrychlení kmitavého pohybu, grafy
 fáze kmitavého pohybu, fázový rozdíl
složené kmitání
 princip superpozice (početně i graficky)
 skládání izochronních harmonických kmitů, rázy
pružinový oscilátor (pohybová rovnice, perioda
vlastních kmitů)
matematické kyvadlo (pohybová rovnice, perioda
vlastních kmitů)

tlumené kmitání, nucené kmitání, rezonance


Úlohy:
1) Kmitání mechanického oscilátoru je popsáno rovnicí
 y   0,16  sin     t  


.
4
Sestrojte graf závislosti okamžité výchylky na
čase, určete amplitudu výchylky, periodu,
frekvenci a počáteční fázi kmitání.
b) Určete rychlost kmitajícího tělesa při průchodu
rovnovážnou polohou.
c) V jakém čase bude poprvé okamžitá výchylka 8
cm?
a)
2) Délky dvou kyvadel jsou v poměru 1 : 4. V jakém
poměru jsou frekvence kmitání těchto kyvadel?
3) Mechanický oscilátor tvořený pružinou a tělesem o
hmotnosti 3 kg vykoná 40 kmitů za minutu.
Vypočítejte tuhost pružiny.
12. MECHANICKÉ VLNĚNÍ

vznik postupného mechanického vlnění, příčné a
podélné vlnění





vlnová délka, rovnice postupné vlny
interference vlnění
 podmínky vzniku interferenčního maxima a
minima
 vznik stojatého vlnění, kmitny a uzly stojatého
vlnění
chvění pružných těles, základní a vyšší harmonické
frekvence
šíření vlnění v izotropním prostředí, Huygensův
princip
odraz, lom a ohyb mechanického vlnění
zvukové vlnění, akustika
ultrazvuk (příklady užití) a infrazvuk
Úlohy:
1) Postupné mechanické vlnění je popsáno rovnicí
 y   4  10 2 sin 2 170   t   0,5   x  .
Určete frekvenci a periodu kmitání zdroje, vlnovou
délku a rychlost šíření vlnění. Dále vypočítejte
okamžitou výchylku bodu vzdáleného 5,3 m od
zdroje vlnění v čase 0,02 s.
2) Struna délky 80 cm má základní tón o frekvenci 1000
Hz. Jakou rychlostí se strunou šíří postupné vlnění?
Dále určete vlnovou délku zvuku, který se šíří
vzduchem do okolí struny. Teplota vzduchu je 12 0C.
3) Daným prostředím se šíří postupné vlnění. Určete
jeho vlnovou délku, jestliže body prostředí navzájem
vzdálené 2,5 cm kmitají s fázovým rozdílem

.
6
13. ELEKTRICKÉ POLE, ELEKTROSTATIKA







elektrický náboj, základní vlastnosti elektrického
náboje
silové působení nábojů, Coulombův zákon
elektrické pole
 intenzita elektrického pole
 siločárový model elektrického pole, homogenní a
radiální elektrické pole
 elektrický potenciál a elektrické napětí,
ekvipotenciální plochy
rozložení náboje na vodiči, plošná hustota náboje
elektrické pole nabité vodivé koule ve vakuu
kapacita osamoceného vodiče, kapacita deskového
kondenzátoru
spojování kondenzátorů, vlastnosti sériového a
paralelního zapojení
Úlohy:
1) Dva kladné bodové náboje o velikostech Q 1 a Q2 =
4.Q1 jsou pevně umístěny ve dvou bodech vzdálených
od sebe 6 cm . Určete místa nulové intenzity el. pole,
které vytváří tato dvojice nábojů. Jak by se změnil
postup řešení, kdyby oba náboje byly záporné ?
2) Bodový náboj Q = 0,2 μC vytváří radiální elektrické
pole. Určete vzdálenost bodu A od tohoto náboje, jeli vzdálenost bodu B od náboje 50 cm a mezi body A
, B je elektrické napětí 5,4 kV.
3) Dva stejné deskové kondenzátory bez dielektrika o
kapacitách 10 nF jsou zapojeny sériově. Jak se změní
výsledná kapacita jejich zapojení, jestliže prostor
mezi deskami jednoho z nich zaplníme dielektrikem
s relativní permitivitou 3?
14. ELEKTRICKÝ PROUD V KOVECH




elektrický proud jako fyzikální jev a fyzikální
veličina
model vedení elektrického proudu v kovovém vodiči
Ohmův zákon pro část elektrického obvodu,
elektrická vodivost
elektrický odpor





 závislost odporu na materiálu a rozměrech vodiče
 závislost odporu vodiče na teplotě, supravodivost
sériové a paralelní zapojení rezistorů, vlastnosti obou
typů zapojení
Ohmův zákon pro uzavřený elektrický obvod
zatěžovací charakteristika zdroje – elektromotorické
napětí, zkratový proud
elektrická práce a výkon v obvodu stejnosměrného
proudu
Joulovo teplo uvolněné průchodem elektrického
proudu
Úlohy:
1) Jestliže obvodem prochází proud 1,2 A, je svorkové
napětí zdroje 9 V. Při zvětšení proudu na 2 A
poklesne svorkové napětí na 8,6 V. Vypočítejte
elektromotorické napětí zdroje a jeho vnitřní odpor.
Dále určete proud, který prochází zdrojem při zkratu,
a sestrojte zatěžovací charakteristiku zdroje.
2) Voltmetr s vnitřním odporem 10 kΩ má měřící rozsah
100 V. Určete odpor předřadného rezistoru, který je
třeba k voltmetru připojit (vysvětlete, jestli sériově
nebo paralelně), abychom jím mohli měřit napětí do
1000 V.
3) Za jak dlouho přivedeme k varu 1,5 litru vody
počáteční teploty 20 0C na elektrickém vařiči o
příkonu 1,2 kW, je-li jeho účinnost 80 %? Dále
určete celkovou spotřebu elektrické energie
(v kilowatthodinách) při tomto ději.
15. ELEKTRICKÝ PROUD V POLOVODIČÍCH






základní charakteristiky polovodiče
příklady polovodičů, termistor a fotorezistor, jejich
užití v praxi
vlastní vodivost polovodiče
příměsová vodivost polovodiče – polovodič typu N a
typu P
vlastnosti PN přechodu
 polovodičová dioda v propustném a závěrném
směru
 jednocestný a dvoucestný usměrňovač
tranzistor
 popis jednotlivých částí tranzistoru
 zapojení se společným emitorem, princip činnosti
 převodní charakteristika tranzistoru, proudový
zesilovací činitel

Úlohy:
1) Rezistor o odporu 1 kΩ a termistor zapojíme sériově
ke zdroji napětí 20 V. Při teplotě 20 0C prochází
obvodem proud 5 mA. Na jakou teplotu je třeba
zahřát termistor, aby obvodem procházel proud 10
mA? Střední hodnota teplotního součinitele odporu
daného termistoru je – 0,04 K-1.
2) Při proudu báze 25 μA procházel tranzistorem
kolektorový proud 2 mA. Určete kolektorový proud,
jestliže se proud obvodem báze zvětšil na 120 μA za
předpokladu, že proudový zesilovací činitel daného
tranzistoru je konstantní. Zakreslete graficky závislost
kolektorového proudu na proudu báze a určete
hodnotu proudového zesilovacího činitele.
16. ELEKTRICKÝ PROUD V ELEKTROLYTECH,
PLYNECH A VE VAKUU




elektrolyt, elektrolytická disociace kyselin, zásad a
solí
elektrolýza, schéma elektrolýzy např. vodného
roztoku NaCl
Faradayovy zákony elektrolýzy, elektrochemický
ekvivalent látky
užití elektrolýzy v praxi



výroba kovů, galvanické pokovování – uvést
příklady
 chemické zdroje napětí (Voltův článek, alkalické
články, akumulátor)
ionizace plynu, voltampérová charakteristika el.
výboje v plynu
samostatný výboj v plynu a jeho užití
 výboj za atmosférického tlaku
 výboj při sníženém tlaku ve výbojové trubici
katodové záření, jeho vlastnosti a užití
Úlohy:
1) Jak dlouho musí roztokem síranu nikelnatého NiSO4
procházet elektrický proud 5 A, aby se na katodě o
povrchu 2 dm2 vyloučila vrstva niklu silná 20 μm ?
Určete také celkovou spotřebu elektrické energie při
tomto ději, je -li napětí mezi elektrodami 3,5 V.
Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách.
2) K olověnému akumulátoru s elektromotorickým
napětím 12 V a kapacitou 40 A.h jsou paralelně
připojeny dvě žárovky o příkonech 5 W a 10 W.
Odhadněte dobu, po kterou budou žárovky svítit.
Vnitřní odpor akumulátoru zanedbejte.
3) Jaké rychlosti dosáhne elektron v homogenním
elektrickém poli, projde-li mezi dvěma body pole,
mezi kterými je potenciálový rozdíl 50 V? Počáteční
rychlost elektronu je 100 km.s-1. Potřebné údaje
vyhledejte v tabulkách.
17. STACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE







základní charakteristika a zdroje stacionárního
magnetického pole
grafické znázornění magnetického pole, orientace
magnetických indukčních čar :
 permanentního magnetu
 přímého vodiče s elektrickým proudem
 cívky s elektrickým proudem
magnetická indukce, magnetická síla působící na
vodič s proudem
magnetické pole rovnoběžných vodičů s proudem
magnetické pole cívky, solenoid
pohyb nabité částice v magnetickém poli
magnetické vlastnosti látek, užití v praxi
Určete velikost magnetické indukce výsledného
magnetického pole uprostřed mezi oběma vodiči
v případě, že proudy ve vodičích mají stejný (opačný)
směr.
2) Tři přímé rovnoběžné vodiče leží ve vakuu vedle sebe
tak, že vzdálenost mezi dvěma sousedními vodiči je
10 cm. Každým z nich prochází proud 50, A přičemž
prvním a druhým vodičem prochází proud stejným
směrem a třetím vodičem opačným směrem. Určete
velikost magnetické síly, která působí na jednotku
délky prostředního vodiče.
3) Homogenní elektrické a magnetické pole se
překrývají tak, že elektrické siločáry jsou kolmé na
magnetické indukční čáry. Velikost intenzity
elektrického
pole
je
2
kV.m-1
a velikost mg. indukce je 1 mT. Jaký musí být směr a
velikost rychlosti elektronu, aby se ve vzniklém poli
pohyboval přímočaře?
18. NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE

Úlohy:
1) Dvěma přímými rovnoběžnými vodiči vzdálenými ve
vakuu 5 cm od sebe prochází stejný el.proud 10 A.

základní charakteristika a zdroje nestacionárního
magnetického pole
elektromagnetická indukce, příklady vzniku
indukovaného napětí





vznik střídavého napětí, okamžitá hodnota střídavého
napětí
magnetický indukční tok
 časová změna magnetického indukčního toku
 Faradayův zákon elektromagnetické indukce
směr indukovaného proudu ve vodiči (Lenzův zákon),
vířivé proudy
vlastní indukce, indukčnost cívky
přechodný děj, energie magnetického pole cívky
o magnetické indukci 0,5 T. Vypočítejte napětí
indukované mezi konci vodiče.
3) Ve vinutí cívky o indukčnosti 0,44 H se změnil
elektrický proud o 5 A za 0,02 s. Určete indukované
napětí na koncích cívky, jestliže se velikost proudu
zvětší (zmenší) o uvedenou hodnotu.
19. STŘÍDAVÝ PROUD

Úlohy:

1) Graf znázorňuje časovou závislost okamžitého napětí
indukovaného v rovinném závitu, který se otáčí
konstantní
úhlovou
rychlostí
v homogenním
magnetickém poli.
a) určete obecně magnetický indukční tok
procházející plochou závitu
b) určete amplitudu, periodu a frekvenci napětí,
napište rovnici pro okamžitou hodnotu napětí
c) vypočítejte okamžitou hodnotu napětí v čase t =
3 ms

2) Vodič délky 10 cm se pohybuje rovnoměrným
pohybem rychlostí 20 cm.s-1 ve směru kolmém
k indukčním čarám homogenního magnetického pole




vznik střídavého proudu, rozdíl mezi stejnosměrným
a střídavým proudem
obvod střídavého proudu s odporem:
 rezistance obvodu, okamžitá hodnota střídavého
proudu
 výkon střídavého proudu v obvodu s odporem
 efektivní hodnoty střídavého proudu a napětí
obvod střídavého proudu s indukčností, induktance
obvodu, fázový rozdíl proudu a napětí
obvod střídavého proudu s kapacitou, kapacitance
obvodu, fázový rozdíl proudu a napětí
činný výkon střídavého proudu, účiník
sériový RLC obvod, impedance obvodu, fázový
rozdíl proudu a napětí
generátor střídavého napětí, trojfázová soustava
střídavého napětí

jednofázový a trojfázový transformátor
Úlohy:
1) Cívkou v obvodu stejnosměrného proudu prochází při
napětí 4 V proud 0,5 A. V obvodu střídavého proudu
prochází cívkou při napětí 9 V proud 180 mA.
Frekvence střídavého napětí je 50 Hz. Vypočítejte
odpor vinutí cívky a její indukčnost.
2) Kondenzátor je připojen ke zdroji střídavého napětí o
efektivní hodnotě 230 V o frekvenci 50 Hz. Obvodem
prochází střídavý proud, jehož amplituda je 4 A.
Vypočítejte kapacitu kondenzátoru.
3) Ke zdroji střídavého napětí o efektivní hodnotě 50 V
je zapojen do série rezistor o odporu 5 Ω, cívka o
indukčnosti 1 H a kondenzátor o kapacitě 4 μF.
Určete rezonanční frekvenci obvodu a efektivní
hodnotu střídavého proudu při této frekvenci.
20. ELEKTROMAGNETICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ

elektromagnetický oscilátor
 popis dějů v oscilačním obvodu
 frekvence vlastních kmitů oscilačního obvodu
 nucené kmitání elektromagnetického oscilátoru





vznik elektromagnetického vlnění, rovnice postupné
elektromagnetické vlny
dvouvodičové vedení, stojaté elektromagnetické
vlnění
elektromagnetický dipól, šíření elektromagnetického
vlnění
vlastnosti elektromagnetického vlnění (polarizace,
odraz, lom, ohyb)
sdělovací soustava
 vysílač, popis a funkce částí vysílače, modulace
signálu
 přijímač, popis a funkce částí přijímače
Úlohy:
1) Oscilační obvod je tvořen cívkou a dvěma stejnými
kondenzátory zapojenými paralelně. Perioda vlastních
kmitů tohoto obvodu je 20 μs. S jakou periodou bude
oscilační obvod kmitat, jestliže kondenzátory
zapojíme sériově?
2) Oscilační obvod přijímače se skládá z cívky o
indukčnosti 0,5 mH a kondenzátoru s proměnnou
kapacitou. Na jakou hodnotu musíme nastavit
kapacitu kondenzátoru, chceme-li přijímat signál
z vysílače pracujícího na vlnové délce 300 m?
3) Radiolokátor vysílá každou sekundu 2500 impulzů
elektromagnetického vlnění o vlnové délce 5 cm.
Doba trvání jednoho impulzu je 0,6 μs. Určete
největší a nejmenší vzdálenost objektu, který lze
tímto radiolokátorem zjišťovat.
21. VLNOVÁ OPTIKA





světlo jako elektromagnetické vlnění
 názory na povahu světla (Newton, Huygens,
Maxwell)
 barevné spektrum (vlnová délka resp. frekvence
světla)
 rychlost světla ve vakuu a v látkovém prostředí,
index lomu prostředí
 šíření světla v prostředí, rozptyl a absorpce světla
odraz a lom světla (lom od kolmice a ke kolmici),
totální odraz
disperze světla, závislost rychlosti světla a indexu
lomu na frekvenci
interference světla
 Youngův pokus, podmínka koherence
 podmínky vzniku interferenčního maxima a
minima
ohyb světla na překážce a otvoru, difrakční obrazec
Úlohy:
1) Na skleněnou destičku tloušťky 1 cm dopadá světelný
paprsek pod úhlem 600. Paprsek vystupující z desky
je rovnoběžný s dopadajícím paprskem, je však
vzhledem k němu posunutý o určitou vzdálenost.
Určete toto posunutí, má-li dané sklo index lomu
1,73.
2) V hloubce 2 m pod povrchem vody je umístěn
bodový zdroj světla. Určete poloměr kruhu na vodní
hladině, přes který vycházejí světelné paprsky z vody
do vzduchu. Světlo se ve vodě šíří rychlostí 225 000
km.s-1.
3) Dráhový rozdíl dvou koherentních paprsků bílého
světla je v daném místě 2,5 μm. Pro které vlnové
délky viditelného světla zde nastane interferenční
maximum?
22. GEOMETRICKÁ OPTIKA


zobrazení rovinným zrcadlem, vlastnosti obrazu
zobrazení kulovým zrcadlem
 duté a vypuklé zrcadlo (obrázek s popisem, chod
význačných paprsků)
 zobrazení kulovými zrcadly, vlastnosti obrazu




zobrazovací rovnice kulového zrcadla,
znaménková dohoda
zobrazení čočkami
 tenké čočky – spojka a rozptylka (obrázek
s popisem, chod význačných paprsků)
 optická mohutnost čočky
 zobrazení tenkými čočkami, vlastnosti obrazu
 zobrazovací rovnice tenké čočky, znaménková
dohoda
lidské oko, krátkozraké a dalekozraké oko – korekce
vady
optické přístroje – lupa, mikroskop, dalekohled
Úlohy:
1) Dutým zrcadlem o poloměru křivosti 60 cm byl
vytvořen převrácený, desetkrát zvětšený obraz.
Určete vzdálenost předmětu a obrazu od vrcholu
zrcadla.
2) Dvě spojky o ohniskových vzdálenostech f1 = 20 cm,
f2 = 40 cm jsou umístěny na společné optické ose ve
vzdálenosti 150 cm od sebe. 25 cm před první
spojkou je umístěn předmět vysoký 2 cm. Určete
polohu a vlastnosti obrazu vytvořeného touto
optickou soustavou.
3) Jakou optickou mohutnost musí mít brýle pro
krátkozraké oko, jehož blízký bod je ve vzdálenosti
10 cm od oka?
23. ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ A JEHO
ENERGIE







přehled jednotlivých druhů elektromagnetického
záření
základní vlastnosti infračerveného a ultrafialového
záření
rentgenové záření – vznik záření, vlastnosti a
praktické užití
fotometrie
 fotometrické veličiny, jejich význam a jednotky
 vztahy mezi fotometrickými veličinami
tepelné záření těles v závislosti na jejich teplotě
rozdělení energie ve spektru černého tělesa, Wienův
posunovací zákon
spektra záření látek
 emisní spektrum spojité a čarové, absorpční
spektrum
 spektrální analýza
Úlohy:
1) Dva bodové zdroje světla o svítivostech 50 cd a 200
cd jsou od sebe vzdáleny 3 m. Mezi oba zdroje
umístíme kolmo na jejich spojnici neprůhledné
stínítko. Určete jeho polohu tak, aby bylo z obou
stran osvětleno stejně.
2) Nad středem kulatého stolu o poloměru 1 m visí ve
výšce 1,5 m žárovka. Jakou musí mít svítivost, má-li
být osvětlení celého stolu minimálně 50 lx ?
3) V jakém teplotním intervalu vyzařuje černé těleso
nejintenzivněji záření, které spadá do viditelné oblasti
spektra? Potřebné údaje vyhledejte v tabulkách.

Úlohy:
1.
Vypočítejte kinetickou energii (v jednotce eV)
elektronů uvolněných při vnějším fotoelektrickém
jevu z povrchu cesia, dopadá-li na něj ultrafialové
záření s vlnovou délkou 300 nm. Potřebné údaje
vyhledejte v tabulkách.
2.
Určete de Broglieho vlnovou délku elektronu, který
má kinetickou energii 3 eV. Potřebné údaje
vyhledejte v tabulkách, relativistickou změnu
hmotnosti elektronu neuvažujte.
3.
Atom vodíku, který je v základním stavu s energií E1
= – 13,6 eV, pohltil dopadající foton o energii 12,75
eV.
a) Na kterou energetickou hladinu přešel jeho
elektron?
b) Jakou vlnovou délku má záření, které vyzáří
atom vodíku při přechodu elektronu z této
hladiny do stavu s hlavním kvantovým číslem n
= 2? Spadá toto záření do viditelné oblasti
spektra?
24. ZÁKLADNÍ POZNATKY KVANTOVÉ FYZIKY





kvantová hypotéza, energie kvanta záření
fotoelektrický jev
 vnější a vnitřní fotoelektrický jev, užití v praxi
 Einsteinova teorie a rovnice fotoelektrického
jevu
Comptonův jev a jeho vysvětlení
částicově vlnový dualismus, de Broglieho vlnová
délka
kvantování energie atomů
 Bohrův model atomu vodíku, spektrum vodíku
 kvantově mechanický model atomu
 kvantová čísla, Pauliho vylučovací princip
stimulovaná emise záření, laser
25. JADERNÁ FYZIKA






2.
modely atomů (Thomsonův, Rutherfordův, kvantově
mechanický)
složení jádra atomu, jaderné síly
vazebná energie jádra, hmotnostní úbytek jádra
radioaktivní záření
 objev a zkoumání radioaktivity
 přirozená a umělá radioaktivita, vlastnosti záření
–
α , β , γ , β+
aktivita zářiče, zákon radioaktivní přeměny
jaderné reakce
 transmutace prvků, transurany
 jaderná syntéza, neřízená a řízená termojaderná
reakce
 štěpení jader, řetězová reakce, jaderný reaktor
Úlohy:
1.
Vypočítejte vazebnou energii (v jednotce MeV)
připadající na jeden nukleon jádra uranu
238
92
U.
Relativní atomová hmotnost uvedeného nuklidu je
238, další údaje vyhledejte v tabulkách.
V kousku starého dřeva klesl obsah radionuklidu
14
6
C na 80 % původní hodnoty. Určete stáří dřeva,
je-li poločas rozpadu uvedeného nuklidu 5 570 let.
3.
Blok jaderné elektrárny, pracující s účinností 40 %,
má elektrický výkon 600 MW. Určete hmotnost
uranu
235
92
U , který elektrárna spotřebuje za 1 den.
Při štěpení jednoho jádra uranu se uvolní energie 200
MeV, relativní atomová hmotnost uvedeného nuklidu
je 235, další údaje vyhledejte v tabulkách.
Download

TÉMATA K MATURITNÍ ZKOUŠCE Z FYZIKY :