Fizică 2016

Ministerul Educaţiei și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2016 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 2 Se consideră acceleraţia gravitaţională g = 10 m/s . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Un corp are viteza v și accelerația a . Mișcarea corpului are loc sub acțiunea forței rezultante F . Acceleraţia corpului este orientată: a. perpendicular pe traiectoria corpului b. tangent la traiectoria corpului c. paralel şi în acelaşi sens cu v d. paralel şi în acelaşi sens cu F (3p) 2. Simbolurile fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia matematică a legii lui Hooke este: E ⋅ S0 1 F ⋅ ℓ0 F ∆ℓ a. ∆ℓ = b. ∆ℓ = c. σ = d. ε = (3p) F ⋅ ℓ0 E S0 S0 ℓ0 3. Acceleraţia unui mobil variază în timp după legea a = A + B ⋅ t . Unitatea de măsură în S.I. a mărimii B este: a. m ⋅ s −3 b. m −1 ⋅ s3 c. m ⋅ s −1 d. m ⋅ s −2 (3p) 4. O locomotivă cu puterea 2000 kW tractează un tren cu masa m = 200 t . Forţa de rezistență la înaintare întâmpinată de tren reprezintă o fracţiune f = 4% din greutatea acestuia. La un moment dat viteza trenului este v = 10 m/s . În acest moment, acceleraţia trenului are valoarea: a. 0 b. 0,2 m/s 2 c. 0,4 m/s 2 d. 0,6 m/s 2 (3p) 5. În graficul alăturat este reprezentată variația în timp a vitezei unui punct material de masă m = 5 kg . Forţa rezultantă sub acţiunea căreia se deplasează punctul material are valoarea de: a. 6 N b. 15 N c. 30 N d. 60 N (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În sistemul de corpuri reprezentat schematic în figura alăturată, masele corpurilor sunt m1 = m2 = 1kg , respectiv m3 = 3 kg . Unghiul format de planul înclinat cu orizontala este α ≅ 37° (sin α = 0,6) . Sistemul este lăsat liber din repaus, iar corpurile de mase m1 şi m2 se deplasează cu frecare, coeficientul de frecare la alunecare dintre acestea şi planul înclinat fiind µ = 0,5 . Firul este inextensibil și de masă neglijabilă, iar scripetele este lipsit de frecare și de inerție. a. Reprezentaţi forţele care acţionează asupra corpului de masă m 2 în timpul mişcării. b. Calculaţi valoarea forţei cu care corpul de masă m1 împinge corpul de masă m2 . c. Determinaţi valoarea forţei de apăsare pe scripete. d. Se dezleagă corpul de masă m3 şi se trage de fir, vertical în jos, cu o forţă F . Determinaţi valorile forţei F pentru care sistemul de corpuri m1 , m2 se deplasează cu viteză constantă pe planul înclinat. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de mici dimensiuni având masa m = 400 g , aflat inițial în repaus în punctul de coordonată x0 = 1 m , se poate deplasa doar de-a lungul axei Ox. În figura alăturată este reprezentată dependența proiecției pe axa Ox a forţei rezultante care acţionează asupra corpului de coordonata acestuia. a. Calculați lucrul mecanic efectuat de forţa rezultantă la deplasarea corpului din punctul de coordonată x0 = 1 m în punctul de coordonată x = 7 m ; b. Determinați energia cinetică a corpului la trecerea prin punctul de coordonată x1 = 5 m ; c. Calculați valoarea vitezei corpului la trecerea prin punctul de coordonată x = 7 m . d. Când viteza corpului este v = 20 m/s , acesta se cuplează cu un corp identic aflat în repaus. Considerând că în cursul acestui proces și după realizarea cuplajului rezultanta forțelor externe este nulă, determinați viteza celor două corpuri cuplate. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2016 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 ⋅ 10 23 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 = νRT . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. O cantitate dată de gaz ideal este supusă unei transformări în cursul căreia temperatura gazului rămâne constantă, iar presiunea acestuia creşte. În timpul acestei transformări: a. energia internă a gazului scade b. volumul gazului scade c. energia internă a gazului crește d. gazul nu schimbă căldură cu exteriorul (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manuale de fizică, relaţia dintre căldura molară C µ și căldura specifică c a unui gaz în timpul unui proces termodinamic este: a. C µ = m ⋅ c b. C µ = µ ⋅ c c. C µ = c ⋅ m −1 d. C µ = c ⋅ µ −1 (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manuale de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii p⋅µ fizice exprimate prin raportul este: R ⋅T a. J b. kg c. mol d. kg ⋅ m-3 (3p) 4. Un mol de gaz ideal monoatomic trece, printr-o transformare adiabatică, din starea iniţială 1, în care temperatura este T1 = 300 K în starea finală 2, în care temperatura este t 2 = 47°C . Lucrul mecanic schimbat de gaz cu exteriorul în cursul acestei transformări este: a. −249,3 J b. −166,2 J c. 166,2 J d. 249,3 J (3p) 5. O cantitate de gaz, considerat ideal, este supus procesului ciclic 1-2-3-1 reprezentat în coordonate p − V în figura alăturată. Lucrul mecanic total schimbat de gaz cu exteriorul în cursul procesului ciclic este: a. L = − p1V1 b. L = −0,5 ⋅ p1V1 c. L = 0,5 ⋅ p1V1 d. L = p1V1 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) 3 Un cilindru orizontal, de volum V = 41,55 dm , este împărţit în două compartimente printr-un piston uşor, termoizolant, ce se poate deplasa fără frecare. Primul compartiment conţine oxigen (µ1 = 32 g/mol ) la temperatura t1 = 15°C , iar al doilea compartiment conţine argon (µ 2 = 40 g/mol ) la temperatura t 2 = 7°C. Pistonul se află în echilibru mecanic. Masa oxigenului reprezintă 70 % din masa totală de gaz din cilindru, iar cantitatea totală de gaz din cilindru este ν = 4,7 mol . Determinaţi: a. masa oxigenului din primul compartiment; b. raportul V1 /V2 dintre volumele ocupate de cele două gaze; c. temperatura până la care ar trebui încălzit argonul, oxigenul păstrându-şi temperatura, astfel încât raportul dintre volumele ocupate de cele două gaze, când pistonul ajunge din nou în echilibru, să devină V1f / V2f = 1,5 ; d. presiunea argonului din al doilea compartiment, în condiţiile specificate la subpunctul c. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate dată de gaz ideal poliatomic ( CV = 3R ) este supus succesiunii de transformări redată în figura alăturată. Se cunosc: V2 = 1,5 ⋅ V1 , V3 = 2,7 ⋅ V1 ≅ e ⋅ V1 şi ln 1,5 ≅ 0,4 . Lucrul mecanic efectuat în destinderea 2 → 3 are valoarea L23 = 900 J , iar temperatura la care are loc această destindere este T2 = 450 K . Determinaţi: a. temperatura T1 a gazului în starea iniţială; b. lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în transformarea ciclică; c. căldura primită de gaz în transformarea 1 → 2 ; d. randamentul motorului termic care ar funcţiona după acest ciclu. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2016 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 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Dacă la bornele unei baterii, a cărei rezistență interioară este diferită de zero, se conectează un conductor metalic a cărui rezistență electrică este egală cu rezistența interioară a bateriei, atunci: a. tensiunea la bornele bateriei este egală cu tensiunea electromotoare a acesteia b. tensiunea la bornele bateriei este egală cu jumătate din tensiunea electromotoare a acesteia c. tensiunea la bornele bateriei este nulă d. intensitatea curentului electric care străbate bateria este nulă. (3p) 2. Un conductor, confecționat dintr-un material având rezistivitatea ρ , are lungimea ℓ și aria secțiunii transversale S . La bornele conductorului se aplică tensiunea electrică U . Expresia intensității curentului electric care străbate conductorul este: a. I = U ⋅ S −1 ⋅ ρ ⋅ ℓ −1 b. I = U ⋅ S −1 ⋅ ρ −1 ⋅ ℓ c. I = U ⋅ S ⋅ ρ −1 ⋅ ℓ −1 d. I = U −1 ⋅ S ⋅ ρ ⋅ ℓ (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manuale de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii exprimate prin I ⋅ U ⋅ ∆t este: a. A b. Ω c. V d. J (3p) 4. În figura alăturată este reprezentată tensiunea la bornele unei baterii în funcţie de intensitatea curentului electric care trece prin aceasta. Rezistenţa interioară a bateriei are valoarea: a. 24,0 Ω b. 16,0 Ω c. 1,5 Ω d. 0,6 Ω (3p) 5. Rezistenţa electrică a unui consumator aflat la temperatura t0 = 0°C este R 0 = 50 Ω . Coeficientul de temperatură al rezistivităţii materialului din care este confecționat consumatorul este α = 5 ⋅ 10−3 grad−1 . Între capetele consumatorului se aplică tensiunea U = 24 V . Temperatura consumatorului în timpul funcţionării este t = 40°C . Puterea electrică a consumatorului în timpul funcționării are valoarea: a. 24,0 W b. 11,5 W c. 9,6 W d. 4,8 W (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Se realizează montajul a cărui schemă este redată în figura alăturată. Se cunosc: E1 = 4,5 V şi E 2 = 6 V , r1 = r2 = 1Ω , R1 = 14 Ω şi R2 = 49 Ω . Întrerupătorul K este închis. În aceste condiţii intensitatea curentului indicat de ampermetrul ideal (R A ≅ 0 ) este I1 = 0,2 A . a. Determinaţi tensiunea la bornele generatorului având t.e.m. E1 . b. Determinaţi tensiunea la bornele rezistorului R2 . c. Calculaţi rezistenţa electrică a rezistorului R3 . d. Se deschide întrerupătorul K . Determinaţi valoarea pe care ar trebui să o aibă rezistenţa electrică a ampermetrului ( R A ), pentru ca intensitatea curentului măsurat de ampermetru, în aceste condiţii, să fie egală cu I A = 0,15 A . III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) La bornele unei baterii de tensiune electromotoare E = 12 V se conectează, în serie, două consumatoare. Tensiunea la bornele primului consumator este U 1 = 6 V , iar rezistența electrică a celui de-al doilea consumator este R 2 = 10 Ω . Puterea pe care o consumă, împreună, cele două consumatoare, are valoarea P = 5,5 W . a. Calculaţi energia electrică consumată împreună, de cele două consumatoare, în timpul ∆t = 10 minute. b. Determinaţi intensitatea curentului electric din circuit. c. Determinaţi randamentul circuitului electric. d. În paralel cu gruparea celor două consumatoare se conectează un al treilea consumator a cărui rezistenţă este astfel aleasă încât puterea debitată de baterie pe circuitul exterior să fie maximă. Determinaţi valoarea rezistenței electrice R3 a celui de-al treilea consumator. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Fi...