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 4 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 Un corp coboară liber, fără frecare, pe un plan înclinat. Pe măsură ce corpul coboară: a. energia cinetică a corpului creşte, iar energia potențială gravitațională scade b. energia cinetică a corpului scade, iar energia potențială gravitațională crește c. energia cinetică a corpului creşte, iar energia potențială gravitațională rămâne constantă d. atât energia potențială gravitațională cât și energia cinetică rămân constante (3p) 2. Un punct material de masă m este ridicat vertical cu viteza constantă v , pe distanța h . Lucrul mecanic efectuat de greutatea sa este: mv 2 a. L = m ⋅ g ⋅ h b. L = c. L = 2 ⋅ g ⋅ h d. L = −m ⋅ g ⋅ h (3p) 2 ∆p 3. Unitatea de măsură a mărimii fizice exprimate prin raportul dintre variația impulsului unui corp şi ∆t durată se poate exprima sub forma: a. kg ⋅ m ⋅ s −2 b. kg ⋅ m2 ⋅ s −2 c. kg ⋅ m2 ⋅ s −1 d. kg2 ⋅ m 2 ⋅ s −2 (3p) 4. Un corp este ridicat uniform de-a lungul unui plan înclinat care formează unghiul α = 45° cu orizontala. Dacă randamentul planului înclinat este 75%, coeficientul de frecare la alunecare dintre corp şi planul înclinat este aproximativ egal cu: a. 0,22 b. 0,33 c. 0,44 d. 0,55 (3p) 5. În graficul alăturat este reprezentată dependența de timp a coordonatei unui corp aflat în mișcare rectilinie. Viteza corpului în intervalul de timp cuprins între momentele t1 = 0 s şi t 2 = 2 s are valoarea: a. 16m/s b. 8m/s c. 4m/s d. 2m/s (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Asupra unui corp de masă m = 1 kg acţionează o forţă F , orientată sub un unghi α = 45° față de orizontală. Corpul este legat, prin intermediul unui fir inextensibil, de un resort de constantă elastică k = 200 N/m , ca în figura alăturată. Firul se rupe când tensiunea din fir atinge valoarea maximă Tr = 2 N . Coeficientul de frecare la alunecare între corp și suprafața orizontală este µ = 0,25 . Se neglijează atât masa firului, cât și masa resortului. a. Reprezentaţi forţele care acţionează asupra corpului în timpul alungirii resortului. b. Calculaţi alungirea resortului în momentul ruperii firului. ( ) c. După ruperea firului, valoarea forței F devine F = 4,23N ≅ 3 2 N . Determinaţi valoarea acceleraţiei corpului. d. După ruperea firului, în momentul în care corpul atinge viteza v = 6m/s , acţiunea forţei asupra corpului încetează. Calculați după cât timp din momentul încetării acțiunii forței se oprește corpul. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un tren, cu masa totală m = 2 ⋅ 10 5 kg , se deplasează pe o cale ferată orizontală. Puterea mecanică a locomotivei este constantă și are valoarea P = 4000 kW . Forța de rezistență la înaintare reprezintă o fracțiune f = 0,05 din greutatea trenului și se menține constantă în timpul deplasării. a. Calculaţi energia cinetică a trenului în momentul în care acesta se deplasează cu viteza v = 10 m/s . b. Calculaţi lucrul mecanic efectuat de forța de rezistență la înaintare, în timpul deplasării trenului pe distanţa d = 100 m . c. Calculaţi viteza maximă atinsă de tren. d. După atingerea vitezei maxime, forța de tracțiune a locomotivei își încetează acțiunea. Calculați distanţa doprire parcursă de tren din momentul încetării acțiunii forței de tracțiune și până la oprirea trenului. 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 4 −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. Într-o transformare adiabatică a unei mase constante de gaz ideal, densitatea gazului: a. creşte odată cu scăderea presiunii b. scade odată cu creşterea presiunii c. scade odată cu scăderea presiunii d. rămâne constantă pe toată durata transformării. (3p) 2. Unitatea de măsură în S.I a capacităţii calorice a unui corp este: a. J ⋅ K b. J ⋅ kg ⋅ K −1 c. J ⋅ mol −1 ⋅ K −1 d. J ⋅ K −1 (3p) 3. O cantitate ν de gaz, considerat ideal, se află la presiunea p1 şi ocupă volumul V1 . Gazul se destinde la temperatura constantă T până la volumul V2 și presiunea p2 . Expresia lucrului mecanic efectuat de gaz în timpul destinderii este: V p p V a. L = p1V1 ln 2 b. L = p1V2 ln 2 c. L = p1 V2 ln 1 d. L = ν RT ln 1 (3p) V1 p1 p2 V2 4. O cantitate dată de gaz ideal este supusă şirului de transformări reprezentat în coordonate p − T în figura alăturată. Dintre stările numerotate, cele în care volumul gazului are aceeaşi valoare sunt: a. 2 şi 3 b. 2 şi 4 c. 1 şi 3 d. 1 şi 4 (3p) 5. Randamentul unui motor termic este de 75 % . Motorul produce, într-un ciclu, un lucru mecanic de 900 J Căldura cedată sursei reci într-un ciclu este egală cu: a. −200 J b. −300 J c. 225 J d. 675 J (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un cilindru orizontal, închis la capete, este împărţit în două compartimente cu ajutorul unui piston. Pistonul este termoizolant, subţire şi se poate mişca fără frecări. Iniţial, pistonul este în echilibru mecanic, iar volumele celor două compartimente sunt V1 , respectiv V2 = 2V1 . În compartimentul de volum V1 se află ( ) ( ) hidrogen µ1 = 2 g ⋅ mol −1 , iar în compartimentul de volum V2 se află heliu µ2 = 4 g ⋅ mol −1 . Gazele se află la aceeași temperatură T = 300 K . a. Calculaţi raportul dintre cantitatea de hidrogen şi cea de heliu. b. Calculaţi raportul dintre densitatea hidrogenului şi cea a heliului. c. Compartimentul care conţine hidrogen este încălzit cu ∆T , iar celălalt este răcit tot cu ∆T . În starea finală pistonul este în echilibru mecanic, iar relaţia dintre volumele celor două compartimente devine 7 V1′ = 4V2′ . Calculaţi creşterea ∆T a temperaturii hidrogenului. d. Calculaţi masa molară a amestecului format din cele două gaze dacă se îndepărtează pistonul. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate constantă de gaz ideal monoatomic (Cv = 1,5 R ) , aflată iniţial la presiunea p1 = 105 N ⋅ m−2 şi volumul V1 = 2 L , efectuează următoarea succesiune de transformări: o încălzire 1-2 la volum constant până la T2 = 2T1 , o destindere 2-3 la presiune constantă până la V3 = 2V1 şi o transformare 3-1 în care presiunea depinde liniar de volum p = aV ( a = constant ) până în starea iniţială. Determinaţi: a. variaţia energiei interne în transformarea 1-2; b. căldura schimbată de gaz cu mediul exterior în transformarea 2 − 3 ; c. lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior în transformarea 3 − 1 ; d. randamentul unui motor termic care ar funcţiona după un ciclu Carnot între temperaturile extreme atinse de gaz în decursul transformării ciclice. 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 4 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. La bornele unei baterii se conectează un conductor cu rezistenţa electrică R = 0 Ω . Tensiunea la bornele bateriei este: a. nulă b. egală cu tensiunea electromotoare a bateriei c. mai mare decât tensiunea electromotoare a bateriei d. nenulă şi mai mică decât tensiunea electromotoare a bateriei. (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I a mărimii fizice exprimate prin produsul I 2R este: a. A b. J c. W d. C (3p) 3. La bornele unui consumator a cărui rezistenţă electrică poate fi modificată este conectată o sursă având t.e.m. E şi rezistenţa interioară r. În graficul din figura alăturată este reprezentată tensiunea electrică la bornele sursei în funcţie de intensitatea curentului electric prin sursă. Rezistenţa interioară a sursei are valoarea: a. 0,5 Ω b. 0,75 Ω c. 1,33 Ω d. 3 Ω . (3p) 4. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, intensitatea curentului electric are expresia: R q a. I = q ⋅ ∆t b. I = U ⋅ R c. I = d. I = (3p) U ∆t 5. O baterie are tensiunea electromotoare E = 24 V . Puterea maximă pe care o poate transfera bateria unui circuit exterior cu rezistenţa aleasă convenabil este Pmax = 72 W . Valoarea rezistenţei interioare a bateriei este: a. 2 Ω b. 4 Ω c. 6 Ω d. 8 Ω (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Se cunosc: tensiunea electromotoare E1 = 4,5 V , rezistenţele interioare ale celor două surse r1 = r2 = 1Ω , rezistenţele electrice ale celor trei rezistoare R1 = 2 Ω , R2 = 2,5 Ω , R3 = 1,5 Ω . Ampermetrul montat în circuit are rezistenţa internă R A = 0,5 Ω . și indică un curent cu intensitatea I 2 = 0,2 A . Sensul curentului prin ramura principală este cel indicat în figură. Determinaţi: a. valoarea tensiunii la bornele rezistorului R2 ; b. rezistenţa electrică echivalentă a circuitului exterior; c. intensitatea I a curentului electric prin ramura principală; d. tensiunea electromotoare a sursei E 2 . III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Doi consumatori au valorile nominale Pn1 = 110 W şi Un1 = 110 V , respectiv Pn 2 = 440 W şi Un 2 = 110 V . a. Determinaţi energia electrică disipată de consumatorul cu puterea Pn 2 , în regim nominal, în ∆t = 1 min . b. Consumatorul având puterea nominală Pn1 este confecţionat dintr-un fir metalic având lungimea L = 10 m . Cunoscând rezistivitatea materialului din care este confecţionat firul, la temperatura de funcţionare a consumatorului, ρ = 11⋅ 10 −7 Ω ⋅ m , determinaţi aria secţiunii transversale a firului. c. Cei doi consumatori sunt conectaţi în paralel, iar la bornele grupării se aplică tensiunea U = 110 V. Calculaţi valoarea intensităţii curentului electric prin ramura principală. d. Cei doi consumatori sunt conectaţi în serie, iar la bornele grupării se aplică tensiunea U ′ = 220 V. Pentru funcţionarea lor la valorile nominale este necesară conectarea suplimentară în circuit a unui rezistor. Desenaţi schema circuitului format din cei doi consumatori şi rezistor astfel încât consumatorii să funcţioneze la parametri nominali şi determinaţi valoarea rezistenţei electrice a rezistorului conectat. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continu...