Subiect Simulare Bacalaureat 2013 Fizica Teoretic-7897 [PDF]

Zitiervorschau

INS PECTORATUL Ş COLAR AL MUNIC IPIULUI BUCUREŞ TI Simulare examenul de bacalaureat - aprilie 2013 Proba scrisă la FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real Sunt obligatorii toate subiectele din două arii tematice dintre cele patru prevăzute de programă, adică: A. MECANICĂ, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ, C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ

A. MECANICĂ Se consideră acceleraţia gravitaţională g  10 m/s2 . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Afir maţia echivalentă cu pr incipiul iner ţiei este: (3 puncte) a. dacă un corp se mişcă unifor m, asupra lui nu acţionează nicio forţă; b. un corp îşi păstrează starea de repaus sau de mişcare rectilinie uniformă, dacă for ţele care acţionează asupra sa produc o rezultantă nulă; c. mişcarea unifor mă se poate obţine numai pe suprafeţe orizontale; d. inerţia reprezintă opoziţia unui corp la mişcarea sa. 2 Notaţiile fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimată prin relaţia a. N2 b. W c. J d. N 3. Știind că notațiile sunt cele utilizate în manuale de fizică, expresia ce poate reprezenta o putere mecanică este:       a. F  v b. F  t c. F  d d. F  a (3 puncte) 4. Graficul alăturat prezintă dependenţa de timp a for ţei rezultante care acţionează asupra unui corp de m masă m = 6 kg. Ştiind că la momentul t0  0 s viteza corpului era v 0  2 , valoarea vitezei corpului la s momentul t1  8 s este: a. 2 m  s1

b. 10 m  s1

c. 16 m  s1

d. 18 m  s1

p2 este: 2m (3 puncte)

(3 puncte)

5. Lucrul mecanic minim efectuat de o forţă deformatoare pentru a alungi un fir elastic cu  este 40 J . Pentru a alungi firul de la a. 40 J

0

  la b. 80 J

0

 2 , for ţa defor matoare efectuează un lucru mecanic minim a cărui valoare este: c. 120 J d. 160 J (3 puncte)

II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O ladă cu masa m  7 kg este ridicată de-a lungul unui plan înclinat de unghi   30 cu ajutorul unei for ţe constante F , orientate sub unghiul   30 faţă de planul înclinat, ca în figura alăturată. Coeficientul de frecare la alunecare

 1   . dintre ladă şi planul înclinat este   0,29    2 3 a. Reprezentaţi for ţe le care acţionează asupra lăzii când aceasta urcă uniform pe planul înclinat. b. Calculaţi valoarea for ţei F pentru care lada urcă unifor m pe planul înclinat. c. Calculaţi valoarea for ţei F sub acţiunea căreia lada coboară pe planul înclinat cu acceleraţia a  2m/s . d. Calculaţi valoarea minimă a for ţei F sub acţiunea căreia lada nu mai apasă pe planul înclinat. 2

III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de masă m  2 kg alunecă liber, pornind din repaus, din punctul A aflat la înălțimea h  2 m , pe un plan înclinat care face unghiul   30 cu orizontala. Planul se continuă cu o suprafață orizontală , ca în figura alătura tă. Mişcarea are loc cu frecare,

1   coeficienţii de frecare fiind 1  0,29    pe planul înclinat şi  2 3 2  0,10 pe planul orizontal. Se c onsideră că la trecerea corpului de pe planul înclinat pe planul orizontal se modifică doar direcţia vectorului viteză, nu şi modulul acestuia. a. Precizați, justificând răspunsul, poziţia corpului în care acesta are viteza maximă. b. Calculaţi distanţa parcursă de corp pe suprafața orizontală, până la oprirea sa într-un punct D, considerând planul orizontal suficient de lung astfel încât corpul să se oprească înainte de a atinge resor tul. c. Calculaţi lucrul mecanic efectuat de greutate la readucerea corpului din punctul D în punctul A. d. Se consideră acum corpul aflat în repaus în punctul B. Se imprimă acestuia o viteză orizontală, orientată către punctul C, v 0  4 m  s1 . Deter minaţi defor marea relativă a resor tului, a cărui lungime nedefor mată este 0  20 cm . Se cunoaște constanta elastică a resortului, k  3200 N  m1 . Frecările dintre corp și suprafața orizontală se neglijează. FIZICĂ – Filiera teoretică

1

INS PECTORATUL Ş COLAR AL MUNIC IPIULUI BUCUREŞ TI Simulare examenul de bacalaureat - aprilie 2013 Proba scrisă la FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real Sunt obligatorii toate subiectele din două arii tematice dintre cele patru prevăzute de programă, adică: A. MECANICĂ, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ, C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ

B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ Se consideră: N A  6,02 1023 mol1 , constanta gazelor ideale R  8,31 J  mol1  K 1 . Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relaţia: pV  RT . Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului considerat corect. 1. Notaţiile fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia energiei interne a gazului ideal monoatomic este: a. U 

7 RT 2

b. U 

6 RT 2

c. U 

5 RT 2

d. U 

3 RT 2

(15 puncte) (3 puncte)

2. Unitatea de măsură în S.I. pentru căldura molară este: J J J J a. b. c. d. (3 puncte) K kg  K mol  K kmol  K 3. Un vas cilindric orizontal închis la ambele capete este împăr ţit în două compar timente 1 şi 2 de un piston mobil, termoconductor P (care se poate mişca fără frecare), astfel încât V2  4V1 . În compartimentul 1 se află oxigen ( O2  32g/mol ), iar în compar timentul 2 hidrogen  H2  2 g/mol , cele două gaze fiind considerate ideale. Gazele se găsesc în echilibru ter mic. Raportul maselor celor două gaze m1 / m2 este: a. 1/4 b. 2 c. 4 4. Energia internă a unui gaz ideal monoatomic crește într-o: a. comprimare izoter mă b. destindere izoter mă c. comprimare adiabatică d. destindere adiabatică

d. 8

(3 puncte) (3 puncte)

5. Un mol de gaz ideal poate ajunge dintr-o stare iniţială 1 într-o stare finală 2 caracterizată prin aceeaşi presiune p1  p2 , fie prin procesul 1→3 →2 , fie prin procesul 1→4 →2, ca în figura alăturată. Despre căldura schimbată cu mediul exterior se poate afir ma că: (3 puncte) a. are cea mai mare valoare în procesul 1→3 →2 b. are cea mai mare valoare în procesul 1→4 →2 c. este nulă în procesul ciclic 1→3 →2→4 →1 d. este aceeaşi în ambele procese. II . Rezolvaţi următoarea problemă:

(15 puncte)

-3 3 Într-o incintă de volum V  2 10 m , prevăzută cu o supapă care se deschide la o presiune p  2 104 N / m 2 , se află azot

(  28kg / kmol ) la presiunea p1  1,38 104 N / m 2 şi temperatura t1  127 C . Deter minaţi: a. numărul de molecule din incintă; b. masa de gaz din incintă; c. densitatea gazului aflat în incintă; d. masa de gaz care iese din incintă dacă gazul este încălzit cu T  300K . III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15puncte) Un mol de gaz ideal monoatomic (  mono  5 3 ) evoluează după o transfor mare ciclică 1-2-3-4-1 reprezentată grafic în coordonate ( V, p ) ca în desenul din figura alăturată. Se ştie că V3  2V1 și p 2  2p1 . a. Reprezentaţi grafic succesiunea de transformări din ciclul dat în coordonate ( T,V ) b. Deter minați, în funcție de parametrii ter modinamici ai stării 1, lucrul mecanic total schimbat de gaz în decursul transformării ciclice. c. Calculaţi randamentul unui motor ter mic care ar funcționa după transfor marea ciclică descrisă. d. Calculaţi randamentul unui ciclu Carnot care ar funcţiona între temperaturile extreme ale ciclului dat.

FIZICĂ – Filiera teoretică

2

INS PECTORATUL Ş COLAR AL MUNIC IPIULUI BUCUREŞ TI Simulare examenul de bacalaureat - aprilie 2013 Proba scrisă la FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real Sunt obligatorii toate subiectele din două arii tematice dintre cele patru prevăzute de programă, adică: A. MECANICĂ, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ, C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ

C. PRODUCEREA ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect.

(15 puncte) U S 1. Notaţiile fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin rapor tul este: I a. V b. A c.  d. m (3 puncte) 2. Dependenţa intensităţii curentului electric ce străbate un rezistor de tensiunea aplicată la capetele acestuia este ilustrată în figura alăturată. Rezistenţa electrică a acestui rezistor este: (3 puncte) a. 1 b. 10  c. 100  d. 1000  3. Rolul generatorului electric într-un circuit electric este: a. de a produce electroni b. de a menţine o tensiune electrică nenulă la bornele circuitului c. de a închide circuitul d. de a transforma energia electrică în căldură

(3 puncte)

4. Utilizând notaţiile din manualele de fizică, relaţia cu ajutorul căreia se poate deter mina tensiunea la bornele unui rezistor cu rezistenţa electrică R, conectat la o sursă de tensiune cu parametr ii E şi r este : a.

ER Rr

b.

E  R  r

c.

R

ER

d.

I

Er R

(3 puncte)

5. Dintr-un fir de cupru, cu rezistenţa R, de secţiune S şi lungime  se realizează două cercuri de raza r fiecare (în contact între ele) care se conectează la bornele unui generator în punctele A şi B, prin fire cu rezistenţă neglijabilă (ca în figura alăturată). Valoarea rezistenţei echivalente a circuitului exterior este: a.

R 8

b.

R 4

c.

R 2

d.

3R 4

II . Rezolvaţi următoarea problemă :

(3 puncte) (15puncte)

Circuitul electric reprezentat în figura alăturată conţine o baterie alcătuită din trei acumulatori cu t.e.m. E1  7 V , E2  16 V , E3  5 V şi rezistenţele interne r1  1  , r2  2  , r3  1  . La bornele bateriei este conectată o grupare formată din trei rezistori având rezistenţele electrice R1  R2  2 , R3  2,6 . Se neglijează rezistenţa conductoarelor de legătură.Determinați: a. tensiunea electromotoare echivalentă grupării celor trei acumulatori; b. intensitatea curentului electric prin rezistorul

R 3 , când întrerupătorul K este deschis;

c. intensitatea curentului electric prin sursa cu t.e.m E 3 , când întrerupătorul K este închis. d. tensiunea electrică U AB în condițiile punctului c. Varianta 054 III.Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Cinci surse electrice identice având t.e.m. E şi rezistenţa internă r se leagă succesiv în serie şi apoi în paralel la bornele aceluiaşi consumator. Se constată că puterea disipată de consumator în ambele situaţii are aceeaşi valoare, P = 250W . a. Scrieți relaţia dintre rezistenţa internă r a unei surse şi rezistenţa electrică R a consumatorului. b. Calculați puterea disipată de consumator dacă la bornele sale este conectată o singură baterie. c. Deter minați numărul n de surse electr ice identice cu t.e.m. E şi rezistenţa internă r , care legate în serie la bornele consumatorului, fac ca puterea disipată de acesta să fie egală cu 160 W . d. Calculați t.e.m. E a unei surse, considerând că rezistenţa electrică a consumatorului are valoarea R  10 .

FIZICĂ – Filiera teoretică

3

INS PECTORATUL Ş COLAR AL MUNIC IPIULUI BUCUREŞ TI Simulare examenul de bacalaureat - aprilie 2013 Proba scrisă la FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real Sunt obligatorii toate subiectele din două arii tematice dintre cele patru prevăzute de programă, adică: A. MECANICĂ, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ, C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ

D.OPTICĂ I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului considerat corect.

(15puncte)

1. Cu notaţiile utilizate în manualele de fizică, expresia dată de for mula f  C : a. are ca unitate S.I. m; b. are ca unitate S.I. 1/m; c. are ca unitate S.I. dioptria; d. este adimensională. (3 puncte) 2. Imaginea unui obiect real obţinută cu ajutorul unei oglinzi plane este întotdeauna: (3 puncte) a. reală şi la fel de mare ca obiectul; b. virtuală şi la fel de mare ca obiectul; c. reală şi mai mică faţă de obiect; d. virtuală şi mai mare faţă de obiect. 3. Dependenţa convergenţei (C) a unei lentile biconvexe simetrice de inversul indicelui de refracţie al mediului ( n1 ) în care este introdusă, este reprezentată grafic în figura alăturată. Indicele de refracţie al materialului din care este făcută lentila ( n 2 ) şi raza de curbură ( R ) a suprafeţelor sferice ale lentilei au valorile:

(3 puncte)

a. n2  1,5 ; R  40cm ; b. n2  1,5 ; R  25cm ; c. n2  1,3 ; R  20cm ; d. n2  2 ; R  50cm 4. În cazul efectului fotoelectric extern, relaţiile dintre tensiunea de stopare USTOP şi energia cinetică maximă Ecin, max a unui fotoelectron, respectiv dintre intensitatea curentului fotoelectric de saturaţie ISAT şi numărul fotoelectronilor emişi în unitatea de timp N sunt: (3 puncte) t N N N N     ISAT  e eISAT  eISAT  ISAT  e a.  ;b.  ;c.  ;d.  t t t t N e USTOP  Ecin, max  USTOP  eEcin, max e USTOP  Ecin, max  USTOP  eEcin, max     A B 5. Două oglinzi plane și identice, for mează un unghi diedru de 60°. Raza AB a unui indicator LASER este perpendiculară pe muchia diedrului, paralelă cu oglinda OM și incidentă pe oglinda ON. După reflexia succesivă pe oglinzile ON şi OM raza va emerge după o direcţie paralelă cu: a. OM b. MN c. ON d. OP (3 puncte)

P

M

II. Rezolvaţi următoarea problemă : (15puncte) O lentilă subţire convergentă are distanţa focală f  15 cm . Un obiect real liniar vertical, înalt de 2 cm este situat perpendicular pe axa optică a sistemului, la distanţa de 20 cm , în faţa lentilei. Deter minaţi: a. poziţia imginii for mate de lentilă; b. mărirea liniară şi înălţimea imaginii; c. distanţa dintre obiect şi imagine; d. valorile distanței dintre obiect și un ecran, astfel încât prin deplasarea lentilei să se poată forma două imagini clare pe e cran. Varianta 054 III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un dispozitiv Young aflat în aer are distanţa dintre fante 2  0, 2 mm şi distanţa de la fante la ecran D  2 m . O radiaţie monocromatică incidentă nor mal pe planul fantelor produce pe ecran o figură de interferenţă. Maximul de ordin 3 se găseşte la distanța x3  15 mm față de axa de simetrie a dispozitivului. Deter minaţi: a. lungimea de undă a radiaţiei incidente; b. valoarea inter franjei; c. diferenţa de drum optic pentru maximul de ordin 5; d.distanta pe care se deplasează maximul central al figurii de inter ferenţă dacă în calea unuia dintre fasciculele luminoase se introduce o lamelă subţire de grosime e  2  m şi indice de refracţie n  1,5 .

FIZICĂ – Filiera teoretică

4

O