Fizică 2019

Ministerul Educației Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2019 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 2 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. Într-o mișcare rectilinie uniform variată, vectorul accelerație este orientat întotdeauna: a. în sensul vectorului viteză medie b. în sensul vectorului deplasare c. în sensul forței rezultante d. în sens contrar forței rezultante (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia constantei elastice a unui fir elastic este: ES0 ℓ 0 S Eℓ0 ES0 a. k = b. k = 0 c. k = d. k = (3p) 2 Eℓ0 S0 ℓ0 3. Simbolurile mărimilor fizice și unităților de măsură fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură a mărimii fizice exprimate prin produsul m ⋅ v poate fi scrisă sub forma: a. N ⋅ s b. J ⋅ s c. W ⋅ s d. W ⋅ s−1 (3p) 4. Un corp cu masa m = 200 g, considerat punctiform, este lăsat să cadă liber de la înălțimea H = 24m. Considerând că forțele de rezistență sunt neglijabile, energia cinetică a corpului la înălțimea h = 8m este: a. 12J b. 16 J c. 32 J d. 64 J (3p) 5. În graficul alăturat este reprezentată dependența de timp a accelerației unui automobil cu masa m = 1200kg . Considerând că la momentul inițial automobilul era în repaus, lucrul mecanic total efectuat asupra automobilului în primele 10 s este: a. 150kJ b. 240kJ c. 320kJ d. 480kJ (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O cutie cu masa m = 4kg se află în repaus pe o suprafață orizontală. Deasupra acesteia, la înălțimea h = 30 cm , se află un suport fix AB, ca în figura alăturată. Cutia este legată de suport prin intermediul a două resorturi elastice identice, cu masa neglijabilă, fiecare resort având constanta elastică k = 100N m și lungimea ℓ = 50cm. Fiecare resort are, în stare nedeformată, lungimea ℓ 0 = h = 30cm . Dimensiunile cutiei se consideră neglijabile. a. Reprezentați forțele care acționează asupra cutiei. b. Calculați valoarea forței elastice care acționează în unul din cele două resorturi. c. Calculați valoarea forței de apăsare a cutiei pe suprafața orizontală. d. Unul dintre resorturi se desprinde de cutie. Coeficientul de frecare la alunecare dintre cutie și suprafața orizontală este µ = 0,1. Calculați accelerația cutiei imediat după desprinderea resortului. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de masă m = 0,5 kg alunecă, pornind din repaus, de la înălțimea h = 0,8 m , pe o suprafață curbă fixă, fără frecare. Corpul își continuă mișcarea pe o suprafață orizontală AB, ca în figura alăturată. Coeficientul de frecare între corp și suprafața orizontală este µ = 0,5 . Trecerea pe suprafața orizontală se face lin, fără modificarea modulului vitezei. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul suprafeței orizontale AB. Determinați: a. energia mecanică a corpului aflat la înălțimea h ; b. înălțimea la care se află, pe suprafața curbă, punctul C în care energia cinetică a corpului este egală cu energia potențială; c. valoarea vitezei corpului la intrarea pe suprafața orizontală AB; d. distanța parcursă de corp pe suprafața orizontală AB, până în momentul opririi. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2019 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 2 −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.Unitatea de măsură în S.I. a raportului dintre capacitatea calorică şi căldura molară este: a. K b. kg/mol c. mol d. kg (3p) 2. O cantitate dată de gaz ideal ocupă volumul V1 = 1,5 L la presiunea p = 100 kPa . Gazul primeşte izobar căldura Q = 200 J şi se destinde până la volumul V2 = 2,0 L . Variația energiei interne a gazului este: a. 250 J b. 200 J c. 150 J d. 50 J (3p) 3. Notațiile fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia randamentului unui motor termic care funcţionează după un ciclu Carnot este: L L T T a. η = b. η = 1 − c. η = rece d. η = 1 − rece (3p) Qcedat Qcedat Tcald Tcald 4. La comprimarea adiabatică a unui gaz ideal închis într-un recipient etanș: a. gazul cedează căldură mediului exterior b. energia internă a gazului crește c. gazul cedează lucru mecanic mediului exterior d. densitatea gazului scade. (3p) 5. În graficul din figura alăturată sunt reprezentate, în coordonate p − V , transformările a trei mase diferite, din același gaz, aflat la aceeași temperatură. Relația corectă între masele de gaz este: a. m1 > m 3 > m 2 b. m1 < m 2 < m 3 c. m1 = m 2 = m 3 d. m1 > m 2 > m 3 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un cilindru orizontal, închis la ambele capete, este separat în două compartimente de volume egale, printr-un piston subţire, termoizolant, etanş, care se poate deplasa fără frecări. Aria secţiunii transversale a pistonului este S = 0,05 m2 . Iniţial, în fiecare compartiment, de volum V = 8,31 L , se găseşte aceeaşi cantitate ν = 2 mol de gaz, considerat ideal, la presiunea p = 5 ⋅ 105 N/m2 . Ulterior, gazul din compartimentul din stânga se încălzeşte până la dublarea temperaturii absolute, în timp ce temperatura gazului din compartimentul din dreapta rămâne nemodificată. Să se calculeze: a. numărul N de molecule de gaz aflate într-un compartiment, în starea iniţială; b. temperatura gazului din fiecare compartiment în starea iniţială; c. deplasarea ∆x a pistonului după încălzirea gazului din compartimentul din stânga; d. cantitatea de gaz care trebuie scoasă din compartimentul din stânga pentru ca pistonul să revină la mijlocul cilindrului. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate constantă de gaz ideal (Cv = 2R ) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate p − V ca în figura alăturată. În transformarea 2 → 3 temperatura gazului rămâne constantă. În starea 1 presiunea și volumul gazului au valorile p1 = 105 Pa , respectiv V1 = 2 L . Consideraţi că ln2 = 0,7 . a. Calculaţi variaţia energiei interne a gazului în transformarea 3 → 1 . b. Calculaţi căldura primită de gaz în transformarea 2 → 3 . c. Calculaţi lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior pe parcursul unui ciclu complet. d. Calculaţi randamentul unui motor care funcţionează după acest ciclu. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2019 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 2 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Suma algebrică a intensităţilor curenţilor electrici care se întâlnesc într-un nod de reţea este: a. crescătoare b. pozitivă c. negativă d. nulă (3p) 2. Un circuit electric simplu este format dintr-un consumator cu rezistenţa electrică R alimentat de la o baterie cu tensiunea electromotoare E şi rezistenţa electrică interioară r . Intensitatea curentului prin consumator este I . Tensiunea electrică de la bornele bateriei poate fi exprimată prin relaţia: E E a. U = E − Ir b. U = I (R + r ) c. U = d. U = (3p) r R+r 3. Simbolurile fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură a mărimii fizice exprimate prin produsul ρ0 (1 + αt ) este: a. Ω b. Ω ⋅ m c. V d. V ⋅ m (3p) 4. O baterie cu tensiunea electromotoare E şi rezistenţa electrică interioară r debitează la exterior aceeaşi putere electrică dacă alimentează un consumator cu rezistenţa electrică R1 sau dacă alimentează un alt consumator cu rezistenţa electrică R2 având expresia: r2 r2 r2 r2 a. R2 = b. R2 = 2 c. R2 = 3 d. R2 = 4 (3p) R1 R1 R1 R1 5. Un circuit electric simplu este compus dintr-o sursă având tensiunea electromotoare constantă şi un consumator cu rezistenţa electrică variabilă. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependenţa I = f (U ) , a intensităţii curentului electric din circuit în funcţie de tensiunea electrică de la bornele sursei. Rezistenţa electrică interioară a sursei are valoarea: a. 12 Ω b. 6 Ω c. 2 Ω d. 1 Ω (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În circuitul electric din figura alăturată rezistoarele montate în circuit au rezistenţele electrice R1 = 40 Ω , R2 = 20 Ω , R3 = 30 Ω , iar generatoarele au tensiunile electromotoare E1 = 12 V , E2 = 12 V , respectiv rezistenţele electrice interioare r1 = 2 Ω , r2 = 2 Ω . Consideraţi că ampermetrul este ideal ( RA ≅ 0 Ω ) și că rezistenţa electrică a conductoarelor de legătură este neglijabilă. Calculaţi: a. tensiunea electromotoare echivalentă a bateriei formate din cele două generatoare; b. rezistenţa electrică echivalentă a circuitului exterior; c. intensitatea curentului electric indicat de ampermetru; d. rezistenţa electrică RA pe care trebuie să o aibă ampermetrul pentru ca tensiunea electrică dintre punctele A și B să fie nulă. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un bec având parametrii nominali U b = 12 V şi Ib = 1 A este legat în serie cu un rezistor având rezistenţa electrică R1 = 9 Ω . Gruparea astfel formată este conectată la bornele unei baterii cu tensiunea electromotoare E = 24 V și rezistența interioară r . Becul funcționează la parametrii nominali. Neglijând rezistența electrică a conductoarelor de legătură, calculaţi: a. energia electrică consumată de bec în timp de un minut; b. puterea electrică furnizată de baterie circuitului exterior; c. randamentul de transfer al energiei de la sursă la circuitul exterior; d. puterea maximă pe care o poate transfera bateria unui circuit electric exterior cu rezistența convenabil aleasă. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2019 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 2 −34 Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 ⋅ 10 m/s , constanta Planck h =...