Fizică 2015

Ministerul Educaţiei Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2015 Proba E. d) Fizică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  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 Model 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. Dacă în cursul mişcării unui punct material energia cinetică a acestuia este constantă (se conservă), atunci cu siguranță: a. lucrul mecanic total efectuat asupra punctului material este zero b. lucrul mecanic total efectuat asupra punctului material este negativ c. asupra punctului material acţionează doar forţe conservative d. asupra punctului material acţionează doar forţe normale la traiectorie. (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manuale, modulul de elasticitate E poate fi scris sub forma:   S0 F  0 F  a. E  b. E  c. E  d. E  (3p) F  0   S0 S0 0 3. Viteza unui mobil variază în timp după legea v  At  Bt 2 . Unitatea de măsură a mărimii B este: a. m  s-3 b. m-1  s3 c. m  s-1 d. m2  s-2 (3p) 4. Un corp se deplasează rectiliniu uniform pe o suprafaţă orizontală cu frecare, sub acțiunea unei forțe de tracțiune orizontale. Forța de frecare la alunecare are valoarea Ff  4 N . Puterea dezvoltată de forța de tracțiune este tot timpul constantă, având valoarea P  20 W . Viteza corpului este egală cu: a. 24m/s b. 20m/s c. 5m/s d. 4m/s (3p) 5. Un vagonet de masă m  50 kg , aflat iniţial în repaus, este împins cu o forţă orizontală a cărei dependență de timp este redată în graficul din figura alăturată. Dacă mişcarea se desfăşoară pe orizontală, fără frecare, viteza vagonetului în momentul t  2s este: a. 1m/s b. 2 m/s c. 4 m/s d. 10 m/s (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Pentru sistemul de corpuri din figură, care se deplasează sub acţiunea forţei de tracţiune F , se cunosc masele corpurilor m1  m2  1kg, unghiul planului înclinat   45 şi coeficientul de frecare la alunecare   0,2 , acelaşi pentru ambele corpuri şi suprafeţe. a. Reprezentaţi forţele care acţionează asupra fiecărui corp în timpul deplasării sistemului în sensul forţei F . b. Determinaţi intervalul de timp în care corpul de masă m1 parcurge distanţa d  0,5m , dacă sistemul se deplasează cu viteza constantă v  1m/s . c. Calculaţi valorile forţei F pentru care sistemul de corpuri se poate deplasa cu viteză constantă. d. Determinaţi valoarea forţei care apasă asupra axului scripetelui, dacă forţa de tracţiune are valoarea F  12N . Se cunoaște că 2  2  0,77 . III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Pe un plan orizontal este aşezat un resort de masă neglijabilă şi constantă elastică k  200N/m . Unul dintre capetele resortului este fixat de un perete. Resortul este comprimat cu  , iar în contact cu celălalt capăt al resortului este plasat un corp de masă m1  2 kg , ca în figura alăturată. Resortul este lăsat să se destindă şi, ca urmare, corpul este lansat orizontal cu viteza v 1  2 m/s . Forţele de frecare sunt neglijabile. După lansare, corpul se cuplează cu un alt corp de masă m2  3kg , aflat pe planul orizontal, în repaus. După cuplare, cele două corpuri se deplasează împreună. Determinaţi: a. energia cinetică a corpului de masă m1 în momentul desprinderii de resort; b. comprimarea  a resortului; c. valoarea vitezei corpurilor după cuplare; d. valoarea unei forţe constante orizontale care ar trebui să acţioneze asupra corpurilor cuplate pentru a le opri pe distanţa d  80 cm . Probă scrisă la Fizică Pagina 1 din 4 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2015 Proba E. d) Fizică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  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 Model J Se consideră: numărul lui Avogadro N A  6,02  1023 mol1 , constanta gazelor ideale R  8,31 . Între parametrii mol  K de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relaţia: p  V  RT . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Gazul, considerat ideal, din interiorul cilindrului unui motor termic, suferă o transformare ciclică. Despre căldura cedată de gaz mediului exterior în cursul un ciclu complet se poate afirma că: a. este întotdeauna nulă b. este întotdeauna diferită de zero c. este întotdeauna egală cu lucrul mecanic efectuat de gaz în cursul un ciclu complet d. este egală cu variaţia energiei interne a gazului în cursul un ciclu complet. (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manuale de fizică, expresia lucrului mecanic schimbat de gaz cu exteriorul în cursul unei transformări adiabatice este: a. L   RT b. L   CV T c. L   Cp T d. L   CV T (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice şi ale unităţilor de măsură fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin produsul p    R 1  T 1 este: a. kg b. kg  m-3 c. J K -1 d. J kg -1 (3p) 4. Un mol de gaz ideal trece, printr-o transformare în cursul căreia temperatura rămâne constantă, din starea iniţială 1 în starea finală 2. Presiunea şi volumul gazului în starea 1 sunt p1  3  105 N/m2 , respectiv V1  1L , iar volumul în starea finală este V2  4 L . Se consideră ln2  0,7 . Căldura schimbată de gaz cu exteriorul în cursul transformării 1  2 are valoarea: a. 420J b. 210J c. 210 J d. 420 J (3p) 5. O cantitate de gaz, considerat ideal, este supusă procesului termodinamic 1-2-3, reprezentat în coordonate p  T în figura alăturată. Relaţia dintre volumele ocupate de gaz în stările 1, 2 şi 3 este: a. V1  V2  V3 b. V3  V1  V2 c. V1  V2  V3 d. V1  V2  V3 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Într-o butelie se află m  48 g de oxigen ( O2  32 g/mol), considerat gaz ideal. Gazul, aflat iniţial în starea 1 în care temperatura este t1  7C şi presiunea p1  4  105 Pa , este încălzit până în starea 2 în care temperatura devine t 2  77C . Ulterior, se consumă m  6 g din oxigenul aflat în butelie. În final, în starea 3, temperatura oxigenului rămas în butelie este t 3  t1  7C . Determinaţi: a. cantitatea de oxigen aflată în butelie în starea iniţială 1; b. densitatea gazului în starea inițială 1; c. presiunea maximă atinsă de oxigenul din butelie în cursul transformării; d. presiunea oxigenului din butelie în starea finală 3. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un motor termic foloseşte ca fluid de lucru o cantitate   2 mol de gaz ideal monoatomic CV  1,5R  . Procesul ciclic de funcţionare este reprezentat, în coordonate p-V, în figura alăturată. Temperatura gazului în starea 1 este T1  350K . Determinaţi: a. variaţia energiei interne a gazului în transformarea 1-2; b. lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în timpul unui ciclu; c. randamentul motorului termic; d. randamentul unui ciclu Carnot care ar funcţiona între temperaturile extreme atinse de gaz în timpul procesului ciclic dat. Probă scrisă la Fizică Pagina 2 din 4 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2015 Proba E. d) Fizică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  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 Model 19 Se consideră sarcina electrică elementară e  1,6  10 C . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. La bornele unei baterii care funcționează în gol (circuit deschis) se conectează un voltmetru ideal (cu rezistenţă internă infinită). Tensiunea indicată de voltmetru este: a. nenulă şi mai mică decât tensiunea electromotoare a bateriei b. mai mare decât tensiunea electromotoare a bateriei c. egală cu tensiunea electromotoare a bateriei d. nulă. (3p) 2. La bornele unui conductor metalic de rezistenţă electrică R se aplică tensiunea electrică U . Numărul de electroni care traversează, în timpul t , secţiunea transversală a conductorului, se exprimă prin: a. U  R  t  e 1 b. U  R 1  e 1  t c. U  R  e  t d. U  R 1  e  t 1 (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice şi ale unităţilor de măsură fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii exprimate prin produsul U 2  t  W 1 este: a. J b.  c. W d. A (3p) 4. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependenţa rezistenţei electrice a unui fir conductor de temperatura acestuia. Coeficientul de temperatură al rezistivităţii materialului din care este confecționat conductorul are valoarea: a.   4,5  102 grad-1 b.   1,5  103 grad-1 c.   4,5  103 grad-1 d.   1,5  104 grad-1 (3p) 7 5. La capetele unui fir conductor de rezistivitate   1,25  10   m , având lungimea de 2 m şi aria secţiunii transversale de 1 mm2 , s-a aplicat o tensiune de 4,5 V . Intensitatea curentului electric care străbate conductorul are valoarea: a. 1,8 A b. 3,6 A c. 9,0 A d. 18,0 A (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Se cunosc: E1  24 V , r1  2  , E 2  6 V , r2  3  , R1  10  , R2  20  , R3  30  . Rezistenţa electrică a conductoarelor de legătură se neglijează. Determinaţi: a. rezistenţa electrică echivalentă a grupării formate din rezistoarele R 2 şi R3 ; b. intensitatea curentului electric care trece prin rezistorul R 2 dacă întrerupătorul K1 este închis şi întrerupătorul K 2 este deschis; c. tensiunea dintre punctele A şi B dacă întrerupătorul K1 este deschis şi întrerupătorul K 2 este închis; d. intensitatea curentului electric care trece prin ramura pe care se află întrerupătorul K1 dacă ambele întrerupătoare sunt închise. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) La bornele unei baterii cu tensiunea electromotoare E  16 V se conectează, în paralel, două rezistoare având rezistenţele electrice R1 , respectiv R 2 . Intensitatea curentului prin baterie este I  0,8 A , iar valoarea intensităţii curentului care străbate rezistorul R1 este I1  0,2 A . Puterea disipată împreună de cele două rezistoare are valoarea P  12 W . a. Calculaţi energia electrică consumată împreună, de cele două rezistoare, în t  5 minute de funcţionare. b. Determinaţi randamentul circuitului electric. c. Determinaţi rezistenţa electrică a rezistorului R2 . d. Se deconectează cele două rezistoare şi se leagă la bornele bateriei un consumator a cărui rezistenţă este astfel aleasă încât puterea debitată de sursă pe circuitul exterior să fie maximă. Determinaţi valoarea acestei puteri maxime. Probă scrisă la Fizică Pagina 3 din 4 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2015 Proba E....