Fizică 2016

Ministerul Educației Naționale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2016 Proba E. d) Proba scrisă la 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 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. Vectorul viteză medie este întotdeauna orientat: a. în sensul forţei rezultante b. în sens contrar forţei rezultante c. în sensul vectorului deplasare d. în sens contrar vectorului deplasare (3p) 2. Simbolurile fiind cele utilizate în manualele de fizică, randamentul planului înclinat este dat de relaţia: sin α sin α + µ cos α cos α cos α + µ sin α a. η = b. η = c. η = d. η = (3p) sin α + µ cos α sinα cos α + µ sin α cos α 3. Unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice egale cu produsul dintre forţă şi deplasare poate fi scrisă în forma: a. kg ⋅ m-1 ⋅ s b. kg ⋅ m ⋅ s-1 c. kg ⋅ m2 ⋅ s-2 d. kg ⋅ m-2 ⋅ s2 (3p) 4. Un corp se deplasează pe o suprafaţă orizontală, cu viteza constantă v = 18 km/h , sub acţiunea unei forţe orizontale constante F = 100 N . Puterea mecanică dezvoltată de această forţă are valoarea: a. 1800 W b. 500 W c. 50 W d. 1,8 W (3p) 5. În graficul alăturat este reprezentată dependența alungirii unui resort de valoarea forței deformatoare care acționează asupra acestuia. Valoarea constantei elastice a resortului este: a. 0,67 N/m b. 1,5 N/m c. 67 N/m d. 150 N/m (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Corpurile din figura alăturată sunt legate printr-un fir inextensibil și de masă neglijabilă, trecut peste un scripete lipsit de inerție și frecări. Sub acţiunea forţei constante F , corpul de masă m1 se deplasează, în sensul de acţiune al forţei, cu viteza constantă v = 0,5 m/s . Se cunosc masele corpurilor m1 = m2 = 5 kg , unghiul planului înclinat α = 45° şi coeficientul de frecare la alunecare, acelaşi pentru ambele corpuri şi suprafeţe µ = 0,2 . Firul este suficient de lung pentru ca în timpul mișcării corpul de masă m2 să nu atingă scripetele. a. Reprezentaţi forţele care acţionează asupra corpului de masă m2 . b. Determinaţi timpul în care corpul de masă m1 parcurge distanţa d = 1,5 m . c. Calculaţi valoarea tensiunii din fir. d. Se modifică modulul forței F , noua valoare fiind F ′ = 62,3 N . Determinaţi acceleraţia sistemului în acest caz. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp cu masa m = 1kg este ridicat cu viteză constantă, timp de 10 s , cu ajutorul unui motor electric. Energia potenţială gravitațională variază în timp conform graficului alăturat. Se consideră că energia potenţială este nulă la nivelul solului. Forțele de rezistență la înaintare sunt neglijabile. a. Determinaţi înălţimea la care se află corpul la momentul t = 5 s . b. Calculaţi energia cinetică a corpului în timpul ridicării. c. Determinaţi puterea dezvoltată de motor. d. Din punctul aflat la înălțimea h = 20m , corpul este lăsat să cadă liber, din repaus. Calculați valoarea impulsului corpului în momentul în care, în timpul căderii sale, energia cinetică este de trei ori mai mică decât energia potențială. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației Naționale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2016 Proba E. d) Proba scrisă la 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 Varianta 9 J Se consideră: numărul lui Avogadro NA = 6,02 ⋅ 1023 mol−1 , constanta gazelor ideale R = 8,31 . Între mol ⋅ K 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. Un gaz ideal se destinde adiabatic. Putem afirma că în cursul acestui proces: a. volumul gazului scade b. gazul absoarbe căldură c. energia internă a gazului rămâne constantă d. gazul efectuează lucru mecanic. (3p) 2. Simbolurile unităţilor de măsură fiind cele utilizate în manuale, unitatea de măsură a raportului dintre căldura primită de un corp şi căldura specifică a materialului din care este alcătuit, Q / c , este: a. kg −1 ⋅ K −1 b. mol ⋅ K c. kg ⋅ K d. J ⋅ kg −1 ⋅ K −1 (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia variației energiei interne în cursul unui proces termodinamic este: a. ∆U = ν ⋅ CV ⋅ ∆T b. ∆U = ν ⋅ C p ⋅ ∆T c. ∆U = ν ⋅ CV ⋅ T d. ∆U = ν ⋅ R ⋅ ∆T (3p) 4. Într-o incintă etanşă este închisă o cantitate de gaz ideal. Graficul alăturat redă dependenţa energiei interne a gazului din incintă, în funcţie de temperatura sa absolută. Când temperatura gazului este t = 27°C , valoarea energiei interne a gazului este egală cu: a. 7,5 J b. 7,5 kJ c. 8,5 kJ d. 85 kJ . (3p) 5. O cantitate dată de gaz ideal efectuează o transformare în care presiunea gazului depinde de volum după legea p = aV , a = constant . Iniţial gazul se află la temperatura T1 şi ocupă volumul V1 şi se destinde până la volumul V2 = 2V1 . Temperatura gazului în starea 2 este: a. T2 = T1 b. T2 = 1,5T1 c. T2 = 2T1 d. T2 = 4T1 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Două vase, de volume V1 = 24,93 L şi V2 = 16,62 L , sunt conectate printr-un tub subțire de volum neglijabil prevăzut cu un robinet inițial închis, ca în figura alăturată. În primul vas se află heliu ( µHe = 4 g/mol ) la presiunea p1 = 3 ⋅ 105 Pa , iar în al doilea vas se află aer ( µaer = 29 g/mol ) la presiunea p2 = 1,5 ⋅ 105 Pa . Cele două gaze, considerate ideale, se află la aceeaşi temperatură t = 27°C . Determinaţi: a. cantitatea de heliu din primul recipient; b. densitatea aerului din al doilea recipient; c. presiunea care se stabileşte în vase după deschiderea robinetului, temperatura rămânând constantă; d. masa molară a amestecului obţinut în urma deschiderii robinetului. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate dată de gaz ideal monoatomic (CV = 1,5R ) aflată iniţial în starea 1 , caracterizată de presiunea p1 = 105 Pa , volumul V1 = 1 L şi temperatura T1 = 300 K , parcurge procesul ciclic reprezentat în figura alăturată în coordonate p − T . Se consideră ln 2 ≅ 0,7 . a. Reprezentaţi grafic procesul ciclic în sistemul de coordonate p − V . b. Calculați lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior în transformarea 1-2. c. Determinaţi căldura schimbată de gaz cu mediul exterior în transformarea 3-1. d. Determinaţi randamentul unui motor termic ce ar funcţiona după un ciclu Carnot între temperaturile extreme atinse în timpul acestui proces ciclic. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației Naționale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2016 Proba E. d) Proba scrisă la 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 Varianta 9 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Un conductor metalic, conectat la o sursă de tensiune constantă, se încălzește la trecerea curentului electric prin conductor. Dacă se neglijează modificarea dimensiunilor conductorului cu temperatura, atunci: a. rezistenţa electrică a conductorului scade b. rezistenţa electrică a conductorului nu se modifică c. intensitatea curentului electric prin conductor creşte d. intensitatea curentului electric prin conductor scade (3p) 2. Tensiunea electrică U la bornele unei surse, având tensiunea electromotoare E şi rezistenţa interioară r , depinde de valoarea rezistenței electrice R a circuitului exterior sursei. Dacă R = r , atunci: a. U = 0 b. U = E / 4 c. U = E / 2 d. U = E (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii exprimate prin produsul U 2 ⋅ R −1 este: a. Ω b. J c. J ⋅ s −1 d. Ω ⋅ m (3p) 4. Tensiunea electrică la bornele unui generator depinde de valoarea intensității curentului electric prin circuit conform graficului din figura alăturată. Rezistenţa interioară a generatorului este egală cu: a. 3 Ω b. 2 Ω c. 1 Ω d. 0,5 Ω (3p) 5. O sursă de curent continuu, cu parametrii E = 12 V şi r = 1Ω , alimentează un rezistor cu rezistenţa electrică variabilă. Valoarea maximă a puterii disipate în rezistor este: a. 144 W b. 72 W c. 36 W d. 12 W (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric în care se cunosc: E1 = 9 V , r1 = 1,5 Ω , E2 = 6 V , r2 = 1,5 Ω , R = 9 Ω şi R2 = 6 Ω . Rezistorul R este confecționat dintr-un fir conductor cu lungimea ℓ = 0,75 m şi rezistivitatea la temperatura de funcţionare ρ = 12 ⋅ 10−7 Ω m . Ampermetrul montat în circuit indică un curent electric de intensitate I A = 1 A . Tensiunea la bornele rezistorului R1 este U1 = 2 V . Rezistenţa electrică a conductoarelor de legătură se neglijează. Determinaţi: a. aria secţiunii transversale a firului conductor din care este alcătuit rezistorul R ; b. valoarea rezistenței electrice a rezistorului R1 ; c. valoarea rezistenţei interne RA a ampermetrului; d. tensiunea indicată de un voltmetru ideal ( RV → ∞ ) conectat la bornele sursei cu t.e.m. E2 . III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric în care se cunosc: E = 14 V , r = 3 Ω , R = 1,5 Ω , R1 = 2,5 Ω . Rezistenţa electrică a conductoarelor de legătură se neglijează. Determinaţi: a. puterea totală dezvoltată de baterie când întrerupătorul K este deschis; b. energia consumată de circuitul exterior în timpul t = 10 min când întrerupătorul K este deschis; c. randamentul transferului de energie de la baterie către circuitul exterior când întrerupătorul K este deschis; d. valoarea rezistenței electrice a rezistorului R2 ştiind că valoarea puterii disipate în circuitul exterior nu se modifică prin închiderea sau deschiderea întrerupătorului K. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației Naționale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2016 Proba E. d) Proba scrisă la 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. 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. Imaginea unui obiect real...