Fizică 2021

Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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 zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. A. MECANICĂ Model 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. Unitatea de măsură în S.I. a constantei elastice a unui resort poate fi scrisă sub forma: kg kg  m a. 2 b. c. kg  m  s d. kg s2 (3p) s s 2. Dacă lucrul mecanic efectuat de rezultanta forțelor care acționează asupra unui punct material aflat în mișcare pe o suprafață orizontală este nul, atunci: a. rezultanta forțelor este orientată în sens opus mișcării punctului material b. energia cinetică a punctului material este constantă c. rezultanta forțelor este orientată în sensul mișcării punctului material d. energia cinetică a punctului material crește. (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, mărimea fizică exprimată prin raportul Δv reprezintă o: Δt a. accelerație b. forță c. viteză d. putere mecanică (3p) 4. Graficul din figura alăturată reprezintă dependența de timp a coordonatei unui corp aflat în mișcare rectilinie. Valoarea maximă a modulului vitezei în intervalul de timp t   0, 10 s este: a. 0,8 m/s b. 1m/s c. 2 m/s d. 3,5 m/s (3p) 5. O locomotivă se deplasează cu viteza constantă v = 54 km/h . Forța medie de tracțiune are valoarea F = 2  105 N . Puterea medie dezvoltată de locomotivă este: a. P = 2,7 MW b. P = 3 MW c. P = 7,5 MW d. P = 10,8 MW (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)  Un corp de masă m1 = 4 kg este așezat pe un plan înclinat cu unghiul  = 30 față de orizontală, ca în figura alăturată. Corpul de masă m1 este legat de un alt corp de masă m2 prin intermediul unui fir inextensibil și de masă neglijabilă, trecut peste un scripete fără frecări și lipsit de inerție. Coeficientul de 1 frecare la alunecare dintre corpul de masă m1 și plan este  = 0,29 ( ). 2 3 a. Reprezentați forțele care acționează asupra corpului de masă m2 . b. Calculați valoarea masei m2 a corpului atârnat, astfel încât acesta să coboare cu viteză constantă. c. Se dezleagă corpul de masă m2 . Calculați accelerația corpului de masă m1 , lăsat liber pe planul înclinat. d. Calculați, în condițiile punctului c., viteza atinsă de corpul de masă m1 după t = 2 s de la plecarea din repaus, considerând planul înclinat suficient de lung. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de masă m = 150 g , considerat punctiform, este lansat, de la înălțimea h = 1,8 m față de sol, vertical în sus, cu viteza inițială v 0 = 8,0m/s . Frecarea cu aerul se consideră neglijabilă, iar energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului. Determinați: a. energia mecanică a corpului în momentul lansării acestuia; b. lucrul mecanic efectuat de greutate din momentul lansării corpului până în momentul în care acesta atinge înălțimea maximă; c. viteza corpului în momentul în care acesta atinge solul; d. intervalul de timp care s-a scurs din momentul atingerii înălțimii maxime până în momentul în care corpul ajunge pe sol. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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 zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ Model J Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02  1023 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 = RT . I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Punctele 1, 2 și 3 din graficul alăturat reprezintă trei stări de echilibru termodinamic pentru trei cantități egale de gaz ideale. Relația corectă dintre temperaturile celor trei gaze este: a. T1  T2  T3 b. T1 = T2 = T3 c. T1  T2  T3 d. T1  T2  T3 (3p) 2. Considerând că simbolurile mărimilor fizice și convențiile de semne pentru căldură și lucru mecanic sunt cele utilizate în manualele de fizică, expresia corectă a principiului I al termodinamicii este: a. U = Q + L b. U = Q + L c. U = Q − L d. U = Q − L (3p) 3. Într-o destindere adiabatică a unei mase constante de gaz ideal, densitatea acestuia: a. crește b. scade c. rămâne constantă d. crește și apoi scade (3p) 4. Simbolurile unităților de măsură fiind cele utilizate în S.I., unitatea de măsură a capacității calorice a unui sistem termodinamic poate fi scrisă în forma: N  m2 Nm a. N m2 b. N  m c. d. (3p) K K 5. Unei densități de 10 g/cm3 îi corespunde, în unități din S.I. o valoare egală cu: a. 10 kg/m3 b. 100 kg/m3 c. 1000 kg/m3 d. 104 kg/m3 (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O butelie având volumul V = 8,31 L conține aer la presiunea p = 2,0  10 Pa și temperatura t = 17C . 5 Butelia este prevăzută cu o membrană care se sparge dacă diferența dintre presiunea gazului din interior și cea atmosferică este p = 3,0  105 Pa . Masa molară a aerului este  = 29  10 −3 kg/mol , presiunea atmosferică este constantă și are valoarea p0 = 1,0  105 Pa . Determinați: a. numărul de molecule de aer; b. densitatea aerului din butelie; c. masa minimă de azot, aflată la temperatura t = 17C , care trebuie introdusă suplimentar în butelie pentru a produce spargerea membranei (masa molară a azotului este N2 = 28  10−3 kg/mol ); d. masa molară a amestecului obținut după spargerea membranei, ca urmare a introducerii azotului suplimentar. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)  3  Un mol de gaz ideal monoatomic  Cv = R  , aflat inițial în starea 1, la temperatura T1 = 250 K , este supus  2  succesiunii de procese termodinamice 1 → 2 → 3 → 4 , reprezentate în sistemul de coordonate p − T în figura alăturată. Considerați că ln2  0,7 . a. Reprezentați succesiunea de procese termodinamice în sistemul de coordonate p −V . b. Determinați energia internă a gazului în starea 2. c. Calculați lucrul mecanic efectuat de gaz în transformarea 2 → 3 . d. Calculați căldura schimbată de gaz cu exteriorul în transformarea 3 → 4 . Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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 zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. C. PRODUCEREA ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU Model I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Simbolurile unităților de măsură fiind cele folosite în S.I., unitatea de măsură a rezistivității electrice poate fi scrisă în forma: a. V −1  A  m b. V −1  A −1  m c. V  A −1  m−1 d. V  A −1  m (3p) 2. În graficul alăturat este prezentată variația în timp a intensității curentului electric printr-un conductor. Sarcina electrică totală ce străbate secțiunea transversală a conductorului în intervalul de timp cuprins între t1 = 3 s și t 2 = 6 s este egală cu: a. 20μC b. 30 μC c. 60 μC d. 80μC (3p) 3. O baterie este formată din grupare serie a două generatoare având fiecare tensiunea electromotoare E și rezistența interioară r. Un consumator cu rezistența electrică R este alimentat de la această baterie. Intensitatea curentului electric prin consumator este: 2E 2E E E a. I = b. I = c. I = d. I = (3p) 2R + r R + 2r 2R + r R+r 4. Purtătorii de sarcină electrică liberi în conductoarele metalice sunt: a. ionii b. electronii și ionii negativi c. electronii d. electronii și ionii pozitivi. (3p) 5. Dacă, din greșeală, se conectează la bornele unui generator un conductor de rezistență neglijabilă, intensitatea curentului prin acesta devine I sc . Puterea maximă care poate fi transferată de generator unui circuit exterior cu rezistența convenabil aleasă este Pmax . Tensiunea electromotoare a generatorului are expresia: 4Pmax 3Pmax 2Pmax Pmax a. E = b. E = c. E = d. E = (3p) I sc I sc I sc Isc II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În circuitul electric a cărui schemă este reprezentată în figura alăturată se cunosc: E = 60 V , r = 4  , R1 = 20  , R2 = 30  , R3 = 8  . Voltmetrul este considerat ideal (RV → ) . Rezistența electrică a conductoarelor de legătură se neglijează. Determinați: a. rezistența electrică echivalentă a circuitului exterior; b. valoarea tensiunii indicate de voltmetru; c. valoarea intensității prin rezistorul R1 ; d. intensitatea curentului prin sursă dacă se conectează între A și B un fir cu rezistență neglijabilă. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. La bornele bateriei cu rezistența interioară r = 2  se conectează în serie un bec și un rezistor. Tensiunea la bornele becului este U1 = 30 V , iar intensitatea curentului prin baterie este I = 3 A . Bateria furnizează circuitului exterior puterea electrică P = 270 W . Determinați: a. energia consumată de bec în timpul t = 2 h ; b. rezistența rezistorului R2 c. puterea electrică totală furnizată de sursă; d. randamentul transferului de putere de la sursă la circuitul exterior. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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 zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. D. OPTICĂ Model −34 Se consideră: viteza luminii în vid c = 3  10 m/s , constanta Planck h = 6,6  10 J  s . 8 I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Un obiect luminos este așezat în fața unei oglinzi plane. Imaginea obiectului formată de oglindă este: a. reală, dreaptă și egală cu obiectul b. virtuală, dreaptă și egală cu obiectul c. reală, dreaptă și mai mică decât obiectul d. virtuală, răsturnată și mai mare decât obiectul (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice și ale unităților de măsură fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii exprimate prin produsul h    c −1 poate fi scrisă în forma: a. J  s  m -1 b. J  s 2  m -1 c. J  s -1  m d. J  s  m (3p) 3. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependența modulului tensiunii de stopare de frecvența radiației inc...