Fizică 2018

Ministerul Educaţiei Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2018 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 Varianta 1 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. Viteza de 1,2 km min exprimată în funcţie de unităţi de măsură fundamentale din S.I. corespunde valorii: a. 0,2 m s b. 2 m s c. 20 m s d. 200 m s (3p) 2. Considerând că simbolurile mărimilor fizice sunt cele utilizate în manualele de fizică, constanta elastică a unei tije confecționate dintr-un material elastic este egală cu: E ⋅S E E ⋅S a. E ⋅ S ⋅ ℓ 0 b. c. d. 2 (3p) ℓ0 S ⋅ ℓ0 ℓ0 3. Simbolurile mărimilor fizice şi ale unităţilor de măsură sunt cele utilizate în manualele de fizică. Unitatea de măsură a mărimii fizice exprimate prin produsul F ⋅ ∆t este: a. J b. N c. N ⋅ s d. W (3p) 4. Un corp cu masa de 1 kg are energia cinetică de 50 J. Viteza corpului este egală cu: a. 50 m s b. 25 m s c. 20 m s d. 10 m s (3p) 5. În figura alăturată este reprezentată dependența de timp a vitezei unui mobil. Distanța parcursă de mobil în ultimele două minute este: a. 600 m b. 1200 m c. 2400 m d. 3600 m (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp, având masa m = 1 kg , urcă uniform de-a lungul unui plan înclinat, sub acțiunea unei forțe F paralele cu planul înclinat. Planul înclinat formează unghiul α = 30° cu orizontala. Forța de frecare la alunecare dintre corp și suprafața planului înclinat are valoarea Ff = 7,5 N . a. Reprezentați forțele ce acționează asupra corpului în timpul urcării pe planul înclinat. b. Determinați valoarea forței de tracțiune F . c. Calculaţi valoarea coeficientului de frecare la alunecare dintre corp și suprafața planului înclinat. d. Determinați valoarea accelerației corpului în timpul urcării pe planul înclinat sub acțiunea unei forțe de tracțiune F ′ = 1,2 ⋅ F care înlocuiește forța F . III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de dimensiuni neglijabile, având masa m = 200 g , este lăsat să alunece liber pe o suprafață curbă fără frecare, de la înălțimea h = 45 cm , ca în figura alăturată. Suprafața curbă se continuă cu un plan orizontal AB de lungime ℓ = 2 m pe care corpul se mișcă cu frecare, coeficientul de frecare la alunecare fiind µ = 0,2 . În punctul B corpul se lovește frontal de un perete vertical, pierzând la impact o fracțiune f = 0,64 din energia sa cinetică și se întoarce pe aceeași direcție pe care a venit. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul planului orizontal AB. Determinați: a. energia potențială gravitațională inițială; b. valoarea vitezei corpului la trecerea prin punctul A; c. energia cinetică a corpului în punctul B, imediat înaintea impactului cu peretele; d. modulul variației impulsului corpului în timpul impactului cu peretele. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2018 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 Varianta 1 −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 = νRT . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Simbolurile mărimilor fizice şi ale unităţilor de măsură fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de pV măsură în S.I. a mărimii exprimate prin raportul este: ν CV J J a. K b. mol c. d. (3p) mol K 2. O cantitate constantă de gaz ideal se destinde adiabatic. Căldura molară C a gazului în această transformare este: a. C = 0 b. C = C p c. C = CV d. C → ∞ (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, relaţia dintre capacitatea calorică C şi căldura specifică c este: c ν a. C = b. C = c. C = ν c d. C = m ⋅ c (3p) m c 4. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependenţa presiunii unui gaz ideal de volumul acestuia, în cursul unui proces în care cantitatea de gaz rămâne constantă. Raportul dintre temperatura maximă şi temperatura minimă atinsă de gaz în cursul procesului este egal cu: a. 2 b. 4 c. 6 d. 8 (3p) 5. Un gaz ideal efectuează un ciclu Carnot reversibil între temperaturile extreme T1 = 500 K şi T2 = 300 K . Randamentul ciclului este: a. 20% b. 40 % c. 60% d. 80 % (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O butelie cu volumul V = 8,31dm3 conţine un amestec gazos format din ν 1 = 1,5 mol de oxigen ( µ1 = 32g/mol) şi m2 = 2 g de heliu ( µ2 = 4g/mol) . Căldurile molare la volum constant ale celor două gaze sunt CV1 = 2,5R şi CV2 = 1,5R . Amestecul se află la temperatura T = 300K şi poate fi considerat gaz ideal. Determinați: a. numărul total de particule (molecule de oxigen și de atomi de heliu) din amestecul gazos; b. presiunea amestecului gazos din butelie; c. masa molară medie a amestecului gazos din butelie; d. căldura necesară amestecului gazos din butelie pentru a se încălzi cu ∆T = 50 K . III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate constantă de gaz ideal poliatomic (CV = 3R ) , se află iniţial în starea (1) în care presiunea gazului este p1 = 105 Pa , iar volumul ocupat de acesta este V1 = 1 L . Gazul efectuează un proces ciclic 1 → 2 → 3 → 4 → 1 format din următoarele transformări: 1 → 2 încălzire la volum constant până în starea (2) în care presiunea gazului este p 2 = 2 p1 ; 2 → 3 destindere la presiune constantă până în starea (3) în care V3 = 2V1 ; 3 → 4 răcire la volum constant; 4 → 1 comprimare la presiune constantă. a. Reprezentaţi procesul ciclic efectuat de gaz în coordonate p − V . b. Determinaţi energia internă a gazului în starea (3) . c. Calculaţi căldura cedată de gaz într-un ciclu complet. d. Calculaţi randamentul unui motor 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 Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2018 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 Varianta 1 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Unitatea de măsură pentru sarcina electrică poate fi exprimată sub forma: a. V ⋅ s -1 b. A ⋅ s -1 c. V ⋅ s d. A ⋅ s (3p) 2. Suma algebrică a intensităţilor curenţilor electrici într-un nod de reţea este întotdeauna: a. negativă b. nulă c. pozitivă d. infinită (3p) 3. O baterie este formată din n generatoare electrice identice, având fiecare tensiunea electromotoare E şi rezistenţa interioară r, conectate în serie. Un consumator cu rezistenţa electrică R este conectat la bornele bateriei. Intensitatea curentului electric prin consumator este dată de relaţia: nE E nE nE a. I = b. I = c. I = d. I = (3p) R + nr R+r R+r nR + r 4. La bornele unei baterii este conectat un consumator a cărui rezistenţă electrică poate fi modificată. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependenţa puterii electrice disipate pe consumator în funcţie de rezistenţa acestuia. Când rezistenţa electrică a consumatorului are valoarea R = 2 Ω , intensitatea curentului prin consumator este egală cu: a. 1A b. 3A c. 5A d. 7A (3p) 5. Un calorifer electric are parametrii nominali U = 220 V şi I = 10 A . Energia consumată de calorifer în regim nominal de funcţionare, în intervalul de timp ∆t = 10min , are valoarea: a. 22 MJ b. 1, 32 MJ c. 22 kJ d. 1,32 kJ (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Rezistenţele electrice ale celor trei rezistoare au valorile R1 = 15 Ω , R2 = 40 Ω şi R3 = 60 Ω . Voltmetrul V din circuit ( RV → ∞ ) indică tensiunea U0 = 40 V când întrerupătorul K este deschis şi tensiunea U = 39 V când întrerupătorul K este închis. Întrerupătorul K fiind închis, determinaţi: a. rezistenţa electrică echivalentă a circuitului exterior generatorului; b. tensiunea electrică la bornele rezistorului R1 ; c. intensitatea curentului electric care trece prin rezistorul R2 ; d. rezistenţa interioară a generatorului. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) La bornele unei baterii este conectat un consumator cu rezistenţa electrică R1 . Puterea disipată pe consumatorul R1 este P1 = 40,5 W , iar tensiunea la bornele bateriei este U1 = 27 V . Se înlocuieşte consumatorul R1 cu un alt consumator având rezistenţa electrică R2 . Puterea disipată în acest caz pe consumatorul R2 este P2 = 62,5 W , iar tensiunea la bornele bateriei este U2 = 25 V . a. Calculaţi rezistenţele electrice ale celor doi consumatori. b. Determinaţi tensiunea electromotoare şi rezistenţa interioară a bateriei. c. Se leagă cei doi consumatori în serie, iar gruparea astfel formată se conectează la bornele bateriei. Calculaţi puterea disipată pe gruparea serie formată din cei doi consumatori. d. Determinaţi randamentul circuitului în condiţiile punctului c. Probă scrisă la Fizică 3 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 2018 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. D. OPTICĂ Varianta 1 Se consideră viteza luminii în vid c = 3 ⋅ 10 m/s . 8 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. O rază de lumină trece din aer în apă și își schimbă direcția. Raza se apropie de normala la suprafața de separare deoarece: a. viteza luminii în aer este mai mică decât viteza luminii în apă b. viteza luminii în aer este mai mare decât viteza luminii în apă c. viteza luminii în apă este mai mare decât viteza luminii în vid d. viteza luminii în aer este mai mare decât viteza luminii în vid (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manuale, impulsul unui foton poate fi exprimat prin relația: h ⋅ν h ⋅ν h⋅λ h a. p = 2 b. p = c. p = d. p = (3p) c c ⋅λ c ⋅ν λ 3. Unitatea de măsură în S.I. a energiei unui foton este: a. J b. W c. J ⋅ s -1 d. J ⋅ s (3p) 4. În cadrul unui experiment se studiază efectul fotoelectric extern produs pe catodul unei celule fotoelectrice. Dependența intensității curentului de tensiunea aplicată electrozilor celulei fotoelectrice este reprezentată î...