Fizică 2020

Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – 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 ȘI 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 accelerația gravitațională g = 10m/s 2 . I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Dacă un corp este ridicat pe verticală, de o macara, astfel încât modulul vitezei corpului este constant în timp, atunci: a. accelerația corpului crește în timp; b. energia potențială gravitațională este constantă în timp; c. energia cinetică a corpului crește în timp; d. rezultanta tuturor forțelor care acționează asupra corpului este nulă. (3p) 2. Viteza unui corp se modifică de la v i la v f într-un interval de timp ∆t . Relaţia de definiţie a vectorului accelerație medie este: v + vi v v − vi v a. am = f b. am = f c. am = f d. am = i (3p) ∆t ∆t ∆t ∆t 3. Unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin produsul dintre forță și viteză este: a. m/s b. W c. J d. m 2 /s 2 (3p) 4. Un fir elastic are lungimea nedeformată ℓ 0 = 100 cm și constanta elastică k = 100 N/m . Se taie din acest fir o porțiune de lungime nedeformată ℓ′0 = 20 cm . Sub acțiunea unei forțe deformatoare F = 5 N , porțiunea de lungime ℓ′0 = 20 cm se alungește cu: a. 1 cm b. 2 cm c. 5 cm d. 10 cm (3p) F(N) 5. Un corp se deplasează rectiliniu, în lungul axei Ox, sub acțiunea unei forțe orientate 10 pe direcția și în sensul mișcării. Modulul forței depinde de coordonata corpului conform graficului din figura alăturată. Lucrul mecanic efectuat de forță la deplasarea 5 corpului între coordonatele 0 m și 5 m este: 0 2 5 x(m) a. 10 J b. 30 J c. 40 J d. 50 J (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Sistemul mecanic din figura alăturată este alcătuit din două corpuri A și B, legate prin intermediul unui fir inextensibil și de masă neglijabilă. Firul este trecut peste un scripete fără frecări și lipsit de inerție, situat în vârful unui plan înclinat. Unghiul format de planul înclinat cu orizontala este α ≅ 37° ( sin α = 0,6 ) , iar coeficientul de frecare la alunecare dintre corpul B și suprafața planului înclinat este µ = 0,1 . Se constată că, după ce sistemul este lăsat liber din repaus, accelerația corpului A este orientată în jos și are valoarea a = 0,4 m/s2 . A În timpul mișcării, corpul A nu atinge solul, iar corpul B nu atinge scripetele. a. Reprezentați toate forțele care se exercită asupra corpului B. b. Determinați valoarea raportului mA / mB dintre masa corpului A și masa corpului B. c. Determinați valoarea tensiunii din fir, dacă mB = 400 g . B d. Calculați valoarea distanței pe care coboară corpul A în α intervalul de timp ∆t = 2,0 s de la plecarea din repaus. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp având masa m = 0,50 kg se află inițial pe sol, în repaus. Asupra corpului acționează o forță constantă F = 250 N , orientată vertical în sus, până când corpul ajunge la înălțimea h = 40 cm . Ulterior, corpul se mișcă liber, urcând până la înălțimea maximă și apoi revenind pe sol. Pe toată durata mișcării, interacțiunea cu aerul se consideră neglijabilă. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului. Toate înălțimile se măsoară față de sol. Determinați: a. lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului din momentul în care acesta se află pe sol și până când ajunge la înălțimea h = 40 cm ; b. energia cinetică a corpului în momentul în care acesta ajunge la înălțimea h = 40 cm ; c. înălțimea la care, în timpul căderii, energia cinetică a corpului este egală cu o treime din energia sa potențială gravitațională din acel moment; d. valoarea impulsului corpului în momentul în care acesta, în cădere, atinge solul. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – 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 ȘI 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 J Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02 ⋅ 10 23 mol −1 , constanta gazelor ideale R = 8,31 . Între parametrii mol ⋅ K de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p ⋅ V = νRT . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Unitate de măsură în S.I. pentru cantitatea de substanţă este: a. mol b. J c. L d. Pa (3p) 2. Variaţia temperaturii unui gaz măsurată cu un termometru etalonat în grade Celsius este ∆t = 27°C . Variaţia temperaturii absolute a gazului este: a. ∆T = 0 K b. ∆T = 27 K c. ∆T = 300 K d. ∆T = 327 K (3p) 3. O cantitate dată de gaz ideal monoatomic se destinde adiabatic. Relația dintre variația energiei interne a gazului și lucru mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior în acest proces este: 5 3 a. ∆U = L b. ∆U = L c. ∆U = L d. ∆U = −L (3p) 2 2 4. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependenţa densităţii unui gaz ideal de presiunea acestuia, în cursul procesului 1 → 2 în care cantitatea de gaz rămâne constantă. În decursul acestui proces: a. presiunea gazului scade b. volumul gazului rămâne constant c. energia internă a gazului rămâne constantă d. energia internă a gazului scade (3p) 5. Un sistem izolat este format din două corpuri confecționate din același material. Corpurile au masele m1 , respectiv m2 = 2m1 și temperaturile t1 = 20°C , respectiv t 2 = 50°C . Cele două corpuri sunt puse în contact termic. După realizarea echilibrului termic temperatura corpurilor este: a. t = 35°C b. t = 40°C c. t = 45°C d. t = 80°C (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O butelie cu volumul V = 8,31 dm 3 conţine m = 58 g de aer la presiunea p = 6 ⋅ 10 Pa şi temperatura 5 T = 300 K . Presiunea maximă admisibilă în interiorul buteliei este pmax = 106 Pa . Se poate considera că aerul este un amestec de oxigen ( µ1 = 32g/mol) şi azot ( µ2 = 28 g/mol) care se comportă ca un gaz ideal. Determinaţi: a. masa molară a aerului; b. temperatura maximă până la care poate fi încălzit aerul din butelie; c. masa de oxigen din butelie; d. raportul dintre energia internă a azotului şi energia internă a oxigenului din butelie la temperatura T (căldurile molare la volum constant ale oxigenului şi azotului sunt egale). III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte)  1  O cantitate ν = 0,12 mol  ≅ mol  de gaz ideal biatomic (CV = 2,5R ) , având în starea iniţială  8,31  temperatura T1 = 300 K , parcurge ciclul termodinamic reprezentat în figura alăturată. În procesele (2) → (3) şi ( 4) → (1) temperatura gazului rămâne constantă. Căldura absorbită de gaz în procesul (1) → (2) este egală cu lucrul mecanic efectuat de gaz în procesul (2) → (3 ) , Q12 = L23 = 1500 J . a. Reprezentaţi ciclul termodinamic în coordonate p − T . b. Calculaţi temperatura maximă atinsă de gaz în cursul ciclului. c. Determinaţi lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior într-un ciclu complet. d. Determinaţi randamentul unui motor termic care ar funcţiona după ciclul considerat. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – 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 ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă 10 puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. C. PRODUCEREA ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU Varianta 2 I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Unitate de măsură în S.I. a raportului dintre sarcina electrică ce străbate secțiunea transversală a unui conductor şi intervalul de timp corespunzător este: a. A b. V c. C d. J (3p) 2. Două becuri B1 şi B2 sunt legate în serie la bornele unei baterii cu tensiunea electromotoare E . Dacă filamentul becului B1 se arde, tensiunea U1 la bornele acestuia şi tensiunea U2 la bornele becului B2 vor fi: a. U1 = E ; U 2 = 0 b. U1 = 0 ; U 2 = 0 c. U1 = 0 ; U 2 = E d. U1 = E ; U 2 = E (3p) 3. O baterie are tensiunea electromotoare E şi rezistenţa interioară r . Puterea maximă pe care bateria o poate transfera unui consumator cu rezistenţa electrică aleasă convenabil este: E2 E2 E2 E2 a. b. c. d. (3p) r 2r 3r 4r 4. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependenţa puterii electrice dezvoltate de un rezistor, de pătratul intensităţii curentului electric ce străbate rezistorul. Tensiunea electrică la bornele rezistorului când acesta dezvoltă puterea P = 40 W este: a. 1 V b. 10 V c. 20 V d. 40 V (3p) 5. Rezistenţa unui conductor liniar, omogen, de lungime ℓ = 100 m , cu aria secţiunii transversale de 1mm2 , ( ) confecţionat din aluminiu ρ Al = 2,75 ⋅ 10 −8 Ω ⋅ m , are valoarea: a. 0,275 Ω b. 2,75 Ω c. 27,5 Ω d. 275 Ω (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În circuitul a cărui schemă este prezentată în figura alăturată rezistenţele electrice ale rezistoarelor au valorile R1 = 20 Ω şi R2 = 15 Ω . Voltmetrul V din circuit (Rv → ∞ ) indică tensiunea U0 = 9 V când întrerupătorul K este deschis şi tensiunea U1 = 5 V când întrerupătorul K este închis. Întrerupătorul K fiind închis, determinaţi: a. rezistenţa electrică a circuitului exterior sursei; b. tensiunea electrică la bornele sursei; c. rezistenţa interioară a sursei; d. intensitatea curentului electric indicată de un ampermetru cu rezistenţa electrică RA = 5 Ω , conectat în locul voltmetrului. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Două becuri identice au parametrii nominali Pn = 1,5 W şi U n = 3 V . La bornele unei baterii cu tensiunea electromotoare E şi rezistenţa interioară r se conectează cele două becuri legate în serie. Apoi la bornele aceleiași baterii se conectează gruparea paralel a celor două becuri. Se constată că becurile funcţionează în regim nominal şi când sunt legate la bornele bateriei în serie şi când sunt conectate în paralel. Determinaţi: a. energia consumată împreună de cele două becuri în intervalul de timp τ = 1min ; b. temperatura atinsă de filamentului unui bec în regim nominal de funcţionare ştiind că rezistenţa electrică a filamentului la temperatura t = 0°C este R0 = 0,6 Ω şi coeficientul termic al rezistivităţii filamentului este α = 0,0045 K -1 ; c. tensiunea electromotoare a bateriei; d. raportul dintre randamentul circuitului serie şi randamentul circuitului paralel. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – 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 ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă 10 puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. D. OPTICĂ Varianta 2 Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 ⋅ 10 8 m/s , constanta Planck h = 6,6 ⋅ 10 −34 J ⋅ s . I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspu...