Fizică 2015

Ministerul Educaţiei și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2015 Proba E. d) Proba scrisă la FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului • Sunt obligatorii toate subiectele din două arii tematice dintre cele patru prevăzute de programă, adică: A. MECANICĂ, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ, C. PRODUCEREA ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă 10 puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. A. MECANICĂ Varianta 9 Se consideră acceleraţia gravitaţională g = 10 m/s . 2 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Unitatea de măsură în S.I. a puterii mecanice este: N a. b. N ⋅ m c. W d. J (3p) m 2. Viteza medie a unui punct material care se deplasează pe distanța d în timpul ∆t , sub acțiunea unei forțe F , este: d F a. v m = b. v m = c. v m = F ⋅ ∆t d. v m = d ⋅ ∆t (3p) ∆t ∆t 3. Dintre mărimile fizice de mai jos, mărime fizică vectorială este: a. masa b. greutatea c. lucrul mecanic d. energia mecanică (3p) 4. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependenţa lungimii unui resort elastic, fixat la unul din capete, de forţa deformatoare aplicată la celălalt capăt. Lungimea nedeformată a resortului este egală cu: a. 5 cm b. 10 cm c. 15 cm d. 20 cm (3p) 5. Un ghepard, aflat iniţial în repaus, a atins viteza v = 28 m/s în intervalul de timp ∆t = 7s . În cursul acestei mişcări, acceleraţia medie a ghepardului a fost: a. 2 m/s 2 b. 3 m/s 2 c. 4m/s 2 d. 21m/s 2 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O ladă cu masa m = 20 kg coboară cu viteză constantă pe o rampă care formează cu orizontala unghiul α = 37° (sinα ≅ 0,6 ) . În timpul coborârii asupra lăzii acţionează forţa F = 80 N orientată pe direcţia normală la suprafaţa rampei, ca în figura alăturată. a. Reprezentați toate forţele care acţionează asupra lăzii. b. Calculaţi valoarea forţei de frecare la alunecare dintre ladă şi rampă. c. Determinaţi valoarea forţei normale de reacțiune care acţionează asupra lăzii la suprafaţa de contact cu rampa. d. Calculați valoarea coeficientului de frecare la alunecare dintre ladă şi rampă. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de mici dimensiuni, având masa m = 100 g, se află în punctul A, pe suprafața orizontală a unei mese de înălţime h = 75 cm . Se imprimă corpului viteza v A = 2m/s orientată către punctul B, ca în figura alăturată. După ce străbate distanța d = AB = 50cm, corpul trece prin punctul B, aflat la marginea mesei. Coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafața mesei este µ = 0,3 . Considerând că energia potenţială gravitaţională este nulă la nivelul solului, calculați: a. energia potenţială gravitaţională a corpului aflat pe masă; b. lucrul mecanic efectuat de forţa de frecare în timpul deplasării corpului pe masă; c. energia cinetică a corpului când acesta trece prin punctul B; d. valoarea vitezei corpului în momentul imediat anterior atingerii solului, considerând că după desprinderea de masă forţele de rezistenţă care acţionează asupra corpului sunt neglijabile. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului  Ministerul Educaţiei și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2015 Proba E. d) Proba scrisă la FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului • Sunt obligatorii toate subiectele din două arii tematice dintre cele patru prevăzute de programă, adică: A. MECANICĂ, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ, C. PRODUCEREA ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă 10 puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ Varianta 9 −1 Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02 ⋅ 10 mol , constanta gazelor ideale R = 8,31 J ⋅ mol -1 ⋅ K −1 . 23 Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relaţia: p ⋅ V = ν RT . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Densitatea unui gaz considerat ideal: a. creşte prin încălzirea gazului la presiune constantă b. scade prin destindere la temperatură constantă c. scade cu creşterea presiunii la temperatură constantă d. creşte printr-o încălzire la volum constant (3p) 2. O cantitate ν de gaz având masa m şi masa molară µ , primeşte căldura Q pentru a-şi modifica temperatura cu ∆T . Căldura specifică are expresia: Q Q Q Q a. c = b. c = c. c = d. c = (3p) ∆T µ ⋅ ∆T m ⋅ ∆T ν ⋅ ∆T 3. Unitatea de măsură în S.I. pentru energia internă este: a. J b. W c. N d. K (3p)  1   3  4. O cantitate ν = 0,12 mol  ≅ mol  de gaz ideal monoatomic  CV = R  este închisă într-un cilindru  8,31   2  izolat adiabatic. Gazul este comprimat, astfel încât temperatura crește de la 8°C la 28°C . Energia primită de gaz sub formă de lucru mecanic este egală cu: a. 733 J b. 440 J c. 50 J d. 30 J (3p) 5. Un gaz ideal parcurge transformarea reprezentată în coordonate p − V în figura alăturată. Lucrul mecanic în această transformare are expresia: a. 12 p0V0 b. 6 p0V0 c. 5 p0V0 d. 3 p0V0 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O butelie din oţel având volumul V = 30 dm3 conţine m1 = 96 g de oxigen (µ = 32 g mol) la presiunea p1 = 249,3 kPa . Butelia este prevăzută cu o supapă care rămâne închisă până în momentul în care presiunea oxigenului devine p2 = 2p1 . Se neglijează efectele dilatării buteliei la încălzirea acesteia. Determinați: a. densitatea oxigenului aflat în butelie; b. temperatura iniţială T1 a oxigenului din butelie; c. numărul de molecule de oxigen din butelie; d. temperatura maximă T2 până la care poate fi încălzită butelia astfel încât supapa să rămână închisă. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate ν = 10 mol de gaz ideal, aflată în starea iniţială la temperatura T1 = 600 K , evoluează după un proces termodinamic ciclic 1→2→3→1 compus din: destindere la temperatură constantă 1→2, până când presiunea devine p2 = 0,5 p1 , răcire la presiune constantă 2→3, până la un volum V3 = V1 şi procesul 3→1 în care volumul este menţinut constant. Se cunoaşte CV = 2,5R şi ln 2 ≅ 0,7 . a. Reprezentaţi grafic procesul termodinamic 1→2→3→1 în coordonate p − V . b. Calculaţi căldura primită de gaz în transformarea 1→2. c. Calculaţi lucrul mecanic L23 schimbat de gaz cu mediul exterior în transformarea 2→3. d. Calculaţi variaţia energiei interne a gazului în transformarea 3→1. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului  Ministerul Educaţiei și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2015 Proba E. d) Proba scrisă la FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului • Sunt obligatorii toate subiectele din două arii tematice dintre cele patru prevăzute de programă, adică: A. MECANICĂ, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ, C. PRODUCEREA ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă 10 puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. C. PRODUCEREA ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU Varianta 9 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. În figura alăturată este reprezentată schema unei baterii pătrate (figurată cu linie punctată) care, în principiu, este formată din 3 baterii de câte 1,5 V fiecare, numerotate cu 1, 2, 3. Tensiunea electromotoare a bateriei pătrate între lamelele A şi B este: a. 0 V deoarece bateria 2 le scurtcircuitează pe celelalte două b. 1,5 V deoarece bateria 2 este legată greşit şi se anulează cu una montată corect c. 1,5 V pentru că bateriile 1, 2 şi 3 sunt legate în paralel d. 4,5 V pentru că bateriile 1, 2 şi 3 sunt legate în serie. (3p) 2. Un circuit simplu conţine o sursă cu tensiunea electromotoare E şi rezistenţa internă r. Dacă la bornele sursei se leagă un fir de rezistenţă neglijabilă, intensitatea curentului prin sursă devine: E E2 a. I = 0 b. I = c. I = E ⋅ r d. I = (3p) r 4r 3. Unitatea de măsură a produsului dintre tensiunea electrică şi durată poate fi scrisă sub forma: a. J ⋅ A −1 b. W ⋅ A −1 c. W ⋅ Ω −1 d. J ⋅ Ω −2 (3p) 4. Un bec utilizat în domeniul auto are inscripţionate valorile: 12 V, 4 W. Rezistenţa becului are valoarea: a. 14,4 Ω b. 24 Ω c. 36 Ω d. 60 Ω (3p) 5. În graficul alăturat este reprezentată caracteristica curent- tensiune I = f (U ) a unui rezistor. Puterea disipată pe acesta la I(mA) tensiunea de 8 V are valoarea: 100 a. 400 W b. 800 W 50 c. 0,4 W d. 0,8 W 0 U(V) (3p) 4 8 II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O instalaţie pentru sărbătorile de iarnă este formată din 8 becuri roşii, 8 becuri galbene şi 8 becuri albastre, toate având aceleaşi valori nominale ale tensiunii şi intensităţii. Becurile de aceeaşi culoare sunt conectate în serie, iar grupările astfel obţinute sunt conectate în paralel. Instalaţia este conectată la o sursă cu t.e.m. E = 28V şi rezistenţă interioară neglijabilă. Toate becurile funcţionează la parametri nominali. Valoarea nominală a intensităţii curentului ce străbate un bec este I0 = 0,5 A . Se neglijează rezistenţa firelor de legătură şi variaţia cu temperatura a rezistenţei electrice a becurilor. a. Calculaţi intensitatea curentului care trece prin sursă. b. Determinaţi rezistenţa electrică a unui bec. c. Calculaţi valoarea tensiunii nominale a unui bec. d. Unul din becurile galbene se arde. Se înlocuiește becul ars cu un fir conductor de rezistență neglijabilă, astfel încât instalaţia funcţionează cu toate celelalte becuri rămase. Calculaţi intensitatea curentului electric ce străbate un bec galben. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În circuitul din figura alăturată se cunoaşte R = 10 Ω . Când întrerupătorul k este deschis, puterea pe circuitul exterior este P1 = 6,4 W , iar când întrerupătorul k este închis, puterea pe circuitul exterior este egală cu puterea disipată pe E, r R R rezistenţa interioară a sursei. Calculați: a. intensitatea prin circuit când întrerupătorul k este deschis; k b. rezistenţa interioară a sursei; c. randamentul circuitului când întrerupătorul k este închis; d. energia electrică totală dezvoltată de sursă în ∆t = 20 min atunci când întrerupătorul k este deschis. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului  Ministerul Educaţiei și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2015 Proba E. d) Proba scrisă la FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului • Sunt obligatorii toate subiectele din două arii tematice dintre cele patru prevăzute de programă, adică: A. MECANICĂ, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ, C. PRODUCEREA ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă 10 puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. D. OPTICĂ Varianta 9 −34 Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 ⋅ 10 m/s , constanta Planck h = 6,6 ⋅ 10 J ⋅ s . 8 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Unitatea de măsură în S.I. a lucrului mecanic de extracție a electronilor prin efect fotoelectric extern este: a. m -1 b. J c. Hz d. s (3p) 2. Prin introducerea unei lentile într-un lichid al cărui indice de refracţie este egal cu cel al lentilei, convergenţa lentilei: a. devine nulă b. devine infinită c. nu se modifică d. îşi schimbă semnul (3p) 3. Un sistem optic centrat este format din două lentile alipite având convergenţele C1 şi respectiv C2 . Convergenţa sistemului este: a. C = C1 / C2 b. C = C1 ⋅ C2 c. C = C1 + C2 d. C = C1 − C2 (3p) 4. Grafi...