Fizică 2021

Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 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 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 energiei mecanice poate fi scrisă sub forma: a. kg  m2  s-2 b. kg  m  s-1 c. kg  m  s d. kg  m  s2 (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia legii lui Hooke este: F  0 F  0  S F S E  0 a.  = b.  = c.  = d.  = (3p) S E E S  E  0 F 3. Lucrul mecanic efectuat de greutate la deplasarea unui punct material între două puncte date: a. este egal cu variația energiei potențiale gravitaționale b. depinde de viteza punctului material c. este egal cu energia cinetică a punctului material d. este independent de forma traiectoriei punctului material (3p) 4. Un corp cu masa m = 0,5 kg se deplasează pe un plan orizontal cu frecare, sub acțiunea unei forțe de tracțiune de valoare F = 3N , orientată orizontal. Corpul se deplasează accelerat, cu accelerația a = 1m/s2 . Valoarea coeficientului de frecare la alunecare este: a. 0,2 b. 0,3 c. 0,4 d. 0,5 (3p) 5. Asupra unui corp care se deplasează de-a lungul axei Ox acționează o forță variabilă. În graficul alăturat este reprezentată dependența proiecției forței pe axa Ox de coordonata x. Lucrul mecanic efectuat de forța F în timpul deplasării corpului între punctele de coordonate 2 m și respectiv 8 m are valoarea: a. 50 J b. 40 J c. 30 J d. 15 J (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de masă m1 = 4,0kg , aflat pe suprafața unui plan înclinat cu unghiul  = 30  față de orizontală, este legat de o găleată cu masa m2 = 500 g prin intermediul unui fir inextensibil și de masă neglijabilă. Firul este trecut peste un scripete fără frecări și lipsit de inerție, ca în figura alăturată. Dacă în găleată se toarnă o masă m3 = 500g de nisip, corpul de masă m1 coboară uniform de-a lungul planului. a. Reprezentați forțele care acționează asupra corpului de masă m1 în timpul coborârii. b. Calculați valoarea coeficientului de frecare la alunecare dintre corp și suprafața planului înclinat. c. În găleată se toarnă suplimentar o masă m4 = 5,0kg de nisip. Determinați accelerația sistemului, considerând că valoarea coeficientului de frecare la alunecare este  = 0,29  1/ 2 3 . ( ) d. Calculați valoarea forței de apăsare în axul scripetelui, în cazul punctului c. 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. a. Calculați energia mecanică a corpului în momentul lansării acestuia. b. Determinați lucrul mecanic efectuat de greutate din momentul lansării corpului până în momentul în care acesta atinge înălțimea maximă. c. Determinați modulul variației impulsului mecanic al corpului între momentul lansării și momentul în care acesta atinge solul. d. În urma impactului cu solul corpul se oprește, fără să se mai desprindă de pământ. Timpul scurs din momentul în care corpul atinge solul până la oprirea corpului este t = 15 ms . Determinați valoarea forței medii care acționează asupra corpului în intervalul de timp  t . Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – profilul militar  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 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 zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ Model 23 −1 Se consideră: numărul lui Avogadro NA = 6,02  10 mol , constanta gazelor ideale R = 8,31 J  mol−1  K −1 . Între parametrii 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. O cantitate constantă de gaz ideal evoluează după procesul ciclic 1 − 2 − 3 − 4 − 1 reprezentat în coordonate p − V în figura alăturată. Relația dintre energiile interne ale gazului corespunzătoare stărilor prin care trece, este: a. U1 = U4 b. U2 = U4 c. U1 = U2 d. U3 = U2 (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 cantități constante de gaz ideal, temperatura 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m N  m2 a. N m2 b. N  m c. d. (3p) K K 5. Randamentul unui motor termic care funcționează după un ciclu Carnot este de 60 % . Dacă temperatura sursei calde se dublează, iar temperatura sursei reci se reduce la jumătate atunci randamentul motorului este egal cu: a. 30% b. 60% c. 75% d. 90% (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O butelie având volumul V1 = 10 L conține aer la presiunea p1 = 2,0  105 Pa . Altă butelie, având volumul V2 = 5,0 L , conține azot la presiunea p2 = 3,0  105 Pa . Cele două butelii sunt legate printr-un tub cu volum neglijabil prevăzut cu o membrană care se sparge dacă diferența dintre presiunile celor două gaze este p = 2,0  105 Pa . Ambele gaze, considerate ideale, se află la temperatura t = 7C . Masa molară a aerului este 1 = 29  10−3 kg/mol , iar cea a azotului 2 = 28  10−3 kg/mol . Determinați: a. numărul de molecule din aerul aflat în prima butelie; b. densitatea azotului din cea de-a doua butelie; c. masa minimă de azot care trebuie introdusă suplimentar, la aceeași temperatură t , în butelia de volum V2 , pentru a produce spargerea membranei; d. masa molară a amestecului obținut după spargerea membranei, ca urmare a introducerii azotului suplimentar. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un mol de gaz ideal monoatomic (Cv = 1,5R ) , aflat inițial în starea 1, la temperatura T1 = 250 K , este supus procesului ciclic 1 → 2 → 3 → 4 → 1 , reprezentat în sistemul de coordonate p − T în figura alăturată. Considerați că ln2  0,7 . a. Determinați variația energiei interne a gazului în procesul 1 → 2 . b. Calculați căldura schimbată de gaz cu exteriorul în transformarea 3 → 4 . c. Calculați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în procesul ciclic 1 → 2 → 3 → 4 → 1 d. Randamentul unui motor termic care ar funcționa după procesul ciclic descris. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – profilul militar  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 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 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 figura alăturată sunt reprezentate caracteristicile tensiune-curent a două rezistoare. Produsul dintre rezistența echivalentă a grupării serie a celor două rezistoare și rezistența echivalentă a grupării paralel a celor două rezistoare este RS  Rp egal cu: a. 1 2 b. 3 2 c. 4 2 d. 16  2 (3p) 3. O sârmă din cupru, cu rezistivitatea  = 1,7  10−8   m , are rezistența electrică R = 8,7  și masa m = 0,34 kg . Densitatea cuprului este d = 8,7  103 kg/m3 . Lungimea firului are valoarea: a. 141 m b. 282m c. 200m d. 240,8m (3p) 4. Randamentul unui circuit electric simplu este egal cu: a. raportul dintre t.e.m. a generatorului și tensiunea la bornele circuitului exterior b. raportul dintre rezistența internă a generatorului și rezistența circuitului exterior c. raportul dintre puterea transferată circuitului exterior și puterea totală debitată de generator în întregul circuit d. raportul dintre energia disipată în circuitul interior generatorului și energia disipată în circuitul exterior (3p) 5. Dacă se scurtcircuitează din greșeală bornele unui generator printr-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) Circuitul alăturat conține două generatoare G1 și G2 având t.e.m. E1 = 4 V și E 2 cu rezistențele interioare r1 = 1  și r2 , instrumentele de măsură ideale (RA  0 ,RV → ) , întrerupătoarele K1 și K 2 și rezistorul de rezistență electrică R = 0,4  . Dacă ambele întrerupătoare sunt deschise voltmetrul indică tensiunea Ug = 6 V , iar dacă întrerupătorul K1 este închis, ampermetrul măsoară un curent Isc = 10A . Determinați: a. rezistența interioară a generatorului G2 ; b. tensiunea electromotoare E 2 a generatorului G2 ; c. valoarea intensității indicate de ampermetru dacă întrerupătorul K1 este deschis, iar K 2 închis. d. valoarea intensității curentului electric indicat de ampermetru dacă întrerupătorul K1 este deschis, iar K 2 închis, iar sursa având t.e.m. E1 = 4 V este montată cu polaritate inversă. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateria care alimentează din circuitul este caracterizată de E = 64 V și r = 2,0  . Parametrii nominali ai becurilor sunt P1 = 10 W , I1 = 0,5 A , respectiv P2 = 12 W , I 2 = 0,3 A . Rezistența totală R a reostatului și poziția cursorului C sunt astfel alese încât becurile să funcționeze la parametri nominali. Rezistența electrică a firelor de legătură este neglijabilă. Determinați: a. intensitatea curentului electric prin conductorul AC; b. rezistența electrică a becului B1, având parametrii P1 și I1 ; c. intensitatea curentului electric ce trece prin sursa de tensiune; d. rezistența electrică RBC a porțiunii reostatului cuprinsă între capătul B și cursorul C. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – profilul militar  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real, Fil...