Vademecum matura - fizyka

Ogólne informacje o egzaminie

WSTĘP

FIZYKA ATOMOWA

• Opis promieniowania ciał, widma ciągłe i liniowe
• Założenia kwantowego modelu światła
• Foton i jego energia
• Zależność między energią fotonu a częstotliwością i długością fali, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
  • Zasada działania fotokomórki
• Zasada zachowania energii w wyznaczaniu częstotliwości promieniowania emitowanego i absorbowanego przez atomy
  • Mechanizm powstawania promieniowania rentgenowskiego
• Długość fali de Broglie'a poruszających się cząstek

FIZYKA JĄDROWA

• Podstawowe pojęcia fizyki jądrowej: pierwiastek, jądro atomowe, izotop, proton, neutron, elektron
  • Ustalenie składu jądra atomowego na podstawie liczby masowej i atomowej
• Energia spoczynkowa, deficyt masy i energii wiązania
• Właściwości promieniowania jądrowego α, β, γ
  • Rozpady alfa, beta, pojęcie jądra stabilnego i niestabilnego
  • Promieniowanie α, β
  • Promieniowanie γ
  • Cechy promieniowania wysyłanego przez izotopy radioaktywne
  • Rozpad izotopu promieniotwórczego - czas połowicznego rozpadu
  • Metoda datowania węglem ¹⁴C
• Reakcje jądrowe - synteza i rozszczepienie
  • Wykrywanie promieniowania jonizującego
  • Wpływ promieniowania jądrowego na materię oraz na organizmy żywe
  • Przykłady zastosowania zjawiska promieniotwórczości i energii jądrowej
  • Reakcja rozszczepienia uranu ²³⁵U zachodząca w wyniku pochłonięcia neutronu, warunki zajścia reakcji łańcuchowej
• Działanie elektrowni atomowej
• Korzyści i zagrożenia płynące z energetyki jądrowej
• Reakcje termojądrowe zachodzące w gwiazdach
• Bomba atomowa i bomba wodorowa

RUCH PUNKTU MATERIALNEGO

• Wielkości wektorowe, skalarne
  • Działania na wektorach (dodawanie, odejmowanie, rozkładanie na składowe)
  • Dodawanie (składanie) wektorów
  • Odejmowanie wektorów
  • Rozkładanie wektora na składowe
  • Iloczyn wektora przez liczbę
  • Iloczyn skalarny wektorów
  • Iloczyn wektorowy wektorów
• Opis ruchu w różnych układach odniesienia
  • Prędkości względne dla ruchów wzdłuż prostej
  • Związki pomiędzy położeniem, prędkością i przyspieszeniem w ruchu jednostajnym i jednostajnie zmiennym
  • Rysowanie i interpretacja wykresów zależności parametrów ruchu od czasu
  • Obliczanie parametrów ruchu podczas swobodnego spadku
• Rzut pionowy
• Swobodny ruch ciał
  • Pierwsza zasada dynamiki Newtona
  • Ruch ciał na podstawie drugiej zasady dynamiki Newtona
  • Trzecia zasada dynamiki Newtona w opisie zachowania się ciał
• Zasada zachowania pędu i zjawisko odrzutu
• Zderzenia sprężyste i niesprężyste
• Opis ruchu ciał w układach nieinercjalnych
• Rola siły tarcia w wyjaśnianiu ruchu ciał
  • Tarcie statyczne i kinetyczne
• Składanie i rozkładanie siły działającej wzdłuż prostych nierównoległych
• Ruch jednostajny po okręgu - prędkość i przyspieszenie dośrodkowe
• Analiza ruchu ciał w dwóch wymiarach na przykładzie rzutu poziomego

MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

• Pojęcia: punkt materialny i bryła sztywna, granice ich stosowalności
• Masa i moment bezwładności
• Obliczanie momentu sił
• Równowaga sił i momentów sił
• Wyznaczanie położenia środka masy
• Ruch obrotowy bryły sztywnej wokół osi przechodzącej przez środek masy (prędkość kątowa, przyspieszenie kątowe)
  • Analiza ruchu obrotowego bryły sztywnej pod wpływem momentu sił
• Zastosowanie zasady zachowania momentu pędu do analizy ruchu
• Energia kinetyczna ruchu obrotowego w bilansie energii

ENERGIA MECHANICZNA

• Praca siły na danej drodze
• Energia kinetyczna i potencjalna ciał w jednorodnym polu grawitacyjnym
• Zasada zachowania energii mechanicznej w obliczaniu parametrów ruchu
  • Zastosowanie zasady zachowania energii oraz zasady zachowania pędu do opisu zderzeń sprężystych i niesprężystych
• Moc i sprawność urządzeń

GRAWITACJA

• Prawo powszechnego ciążenia
  • Siła oddziaływań grawitacyjnych między masami punktowymi i sferycznie symetrycznymi
  • Wartość, kierunek i zwrot natężenia pola grawitacyjnego na zewnątrz ciała sferycznie symetrycznego
  • Kierunek i zwrot wektora natężenia
• Zasada superpozycji pól
• Linie pola grawitacyjnego
  • Pole jednorodne i pole centralne
  • Związek między przyspieszeniem grawitacyjnym na powierzchni planety a jej masą i promieniem
  • Związek energii potencjalnej grawitacji z pracą lub zmianą energii kinetycznej
  • Obliczanie okresu ruchu satelitów (bez napędu) wokół Ziemi
• Pierwsza i druga prędkość kosmiczna
• III prawo Keplera dla orbit kołowych
• Wyznaczanie masy ciała niebieskiego na podstawie obserwacji ruchu jego satelity

TERMODYNAMIKA

• Założenia gazu doskonałego i zastosowanie równania gazu doskonałego (równania Clapeyrona) do wyznaczenia parametrów gazu
  • Opis przemian: izotermicznej, izobarycznej i izochorycznej
• Związek pomiędzy temperaturą w skali Kelwina a średnią energią kinetyczną cząsteczek
• Przekaz energii w formie pracy oraz przekaz energii w formie ciepła
  • Pierwsza zasada termodynamiki
• Zmiana energii wewnętrznej w izoprzemianach
  • Praca w przemianie izobarycznej
  • Pojęcie ciepła molowego w przemianach gazowych
• Druga zasada termodynamiki
  • Interpretacja drugiej zasady termodynamiki
• Wrzenie i parowanie powierzchniowe
  • Wpływ ciśnienia na temperaturę wrzenia cieczy
  • Punkt potrójny wody
  • Pojęcie ciepła właściwego oraz ciepła przemiany fazowej w analizie bilansu cieplnego

RUCH HARMONICZNY I FALE MECHANICZNE

• Ruch pod wpływem sił sprężystych (harmonicznych)
• Energia potencjalna sprężystości
  • Okres drgań wahadła matematycznego i ciężarka na sprężynie
  • Okres drgań masy na sprężynie
  • Interpretacja wykresów zależności położenia, prędkości i przyspieszenia od czasu w ruchu drgającym
  • Drgania wymuszone
• Zjawisko rezonansu mechanicznego na wybranych przykładach
• Zasada zachowania energii w ruchu drgającym, opis przemiany energii kinetycznej i potencjalnej w tym ruchu
• Zastosowanie w obliczeniach związków między parametrami fali: długością, częstotliwością, okresem, prędkością
• Opis zjawiska interferencji, wyznaczanie długości fali na podstawie obrazu interferencyjnego
• Zjawisko ugięcia fali w oparciu o zasadę Huygensa
• Opis fali stojącej i jej związek z falami biegnącymi przeciwbieżnie
• Efekt Dopplera w przypadku poruszającego się źródła i nieruchomego obserwatora

POLE ELEKTRYCZNE

• Prawo Coulomba
• Pojęcie natężenia pola elektrostatycznego
  • Pole elektrostatyczne na zewnątrz naelektryzowanego ciała sferycznie symetrycznego
  • Graficzna prezentacja pola elektrostatycznego za pomocą linii pola
• Pole kondensatora płaskiego, napięcie między okładkami
  • Pojęcie pojemności elektrycznej kondensatora
  • Pojemność zastępcza
  • Praca potrzebna do naładowania kondensatora
• Analiza ruchu cząstki naładowanej w stałym jednorodnym polu elektrycznym
  • Przyspieszenie cząstki naładowanej w polu elektrostatycznym
  • Wpływ pola elektrycznego na rozmieszczenie ładunków w przewodniku; piorunochron i klatka Faradaya

PRĄD STAŁY

• Pojęcie siły elektromotorycznej ogniwa i oporu wewnętrznego
• Obliczanie oporu przewodnika z jego oporu właściwego i wymiarów geometrycznych
  • Charakterystyka prądowo-napięciowa opornika podlegającego prawu Ohma
• Prawa Kirchhoffa i ich wykorzystanie do analizy obwodów elektrycznych
• Obliczanie oporu zastępczego oporników połączonych szeregowo i równolegle
• Praca wykonywana podczas przepływu prądu przez różne elementy obwodu, moc rozproszona na oporze
• Wpływ temperatury na opór metali i półprzewodników

MAGNETYZM, INDUKCJA MAGNETYCZNA

• Przebieg linii pola magnetycznego w pobliżu magnesów trwałych i przewodników z prądem (przewodnik liniowy, pętla, zwojnica)
  • Wyznaczanie wektora indukcji magnetycznej wytworzonej przez przewodniki z prądem (przewodnik liniowy, pętla, zwojnica)
• Analiza ruchu cząstki naładowanej w stałym jednorodnym polu magnetycznym
• Substancje magnetyczne
  • Zastosowanie materiałów ferromagnetycznych
• Siła elektrodynamiczna działająca na przewodnik z prądem w polu magnetycznym
• Zasada działania silnika elektrycznego
• Strumień indukcji magnetycznej przez powierzchnię
• Indukcja elektromagnetyczna
  • Obliczanie siły elektromotorycznej powstającej w wyniku zjawiska indukcji elektromagnetycznej
  • Zastosowanie reguły Lenza w celu wskazania kierunku przepływu prądu indukcyjnego
• Opis budowy i zasady działania prądnicy i transformatora
• Prąd przemienny (natężenie, napięcie, częstotliwość, wartości skuteczne)
• Samoindukcja
• Działanie diody jako prostownika

FALE ELEKTROMAGNETYCZNE I OPTYKA

• Widmo fal elektromagnetycznych
  • Źródła fal w poszczególnych zakresach i ich zastosowanie
• Wyznaczanie prędkości światła
  • Doświadczenie Younga
  • Wyznaczanie długości fali świetlnej przy użyciu siatki dyfrakcyjnej
• Polaryzacja światła przy odbiciu i przy przejściu przez polaryzator
• Prawa odbicia i załamania fal
  • Wyznaczenie biegu promieni w pobliżu granicy dwóch ośrodków
  • Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia, wyznaczanie kąta granicznego
• Tworzenie obrazów rzeczywistych i pozornych za pomocą soczewek skupiających i rozpraszających
  • Równanie soczewki, wyznaczanie położenia i powiększenia otrzymanych obrazów