Fizică 2021

Ministerul Educației 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 ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. A. MECANICĂ Simulare Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s . 2 I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Un corp este lansat vertical în sus de la nivelul solului. În timpul urcării acestuia: a. energia cinetică a corpului crește; b. lucrul mecanic efectuat de greutate este nul; c. energia potențială gravitațională crește; d. viteza corpului rămâne nemodificată. (3p) 2. Simbolurile fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia legii lui Hooke este: 1 F 0 ES 0 ES 0   a.  = b.  = c. k = d. k = 0 (3p) E S0 F 0 0 ES 0 3. Unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin produsul dintre forță și viteză este: a. J  s b. J c. W  s−1 d. W (3p) 4. Un corp de masă m , lăsat liber pe un plan înclinat, coboară uniform. Lucrul mecanic minim efectuat de o forță de tracțiune paralelă cu planul înclinat pentru a ridica același corp pe plan, de la baza planului până la înălțimea h , este: a. 0,5mgh b. mgh c. 2mgh d. 4mgh (3p) 5. Un corp se deplasează de-a lungul axei OX. Dependența vitezei corpului de timp este redată în graficul din figura alăturată. Distanța parcursă de corp în cele 4 s are valoarea: a. 200m b. 100m c. 50 m d. 25m (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Sistemul de corpuri m1 și m2 , reprezentat în figura alăturată, se deplasează cu viteză constantă pe  suprafața orizontală, sub acțiunea unei forțe constante F orientată sub unghiul  = 37o (sin = 0,6) față de orizontală. Masele celor două corpuri sunt m1 = 5,0kg și m2 = 4,2kg , iar coeficientul de frecare la alunecare dintre fiecare corp și suprafața orizontală are valoarea  = 0,2 . a. Reprezentați forțele care acționează asupra corpului m1 .  b. Calculați valoarea forței f exercitată de corpul m1 asupra corpului m2 .  c. Calculați valoarea forței F .  d. Se îndepărtează corpul m2 , iar forța F rămâne neschimbată. Calculați accelerația corpului m1 în această situație. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de masă m1 = 200 g , considerat punctiform, este lansat, cu viteza inițială v 0 = 4 m/s , de-a lungul unei suprafețe orizontale. Coeficientul de frecare dintre corp și suprafață este  = 0,1 . După ce corpul parcurge distanța d1 = 3,5 m , acesta intră pe o suprafață orizontală fără frecări, ca în figura alăturată. După parcurgerea, fără frecare, a distanței d2 = 1,5 m , corpul de masă m1 se cuplează cu un alt corp de masă m2 = 100 g , aflat în repaus. Corpul astfel format urcă, fără frecare, pe o suprafață curbă. Trecerea de pe suprafața orizontală pe cea curbă se face lin, fără modificarea modulului vitezei. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul suprafeței orizontale. Determinați: a. lucrul mecanic efectuat de forța de frecare la deplasarea corpului de masă m1 de-a lungul suprafeței orizontale, la parcurgerea distanței d1 ; b. durata mișcării corpului de masă m1 pe planul orizontal din momentul lansării și până la impactul cu m2 ; c. valoarea energiei cinetice, imediat după impact, a corpului format; d. înălțimea maximă la care urcă, pe suprafața curbă, corpul format prin impact. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației 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 ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ Simulare −1 Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02  10 mol 23 , 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 de gaz ideal aflată într-o butelie închisă este încălzită. Neglijând dilatarea buteliei, în acest proces: a. densitatea gazului scade b. lucrul mecanic schimbat de gaz cu exteriorul este pozitiv c. densitatea gazului crește d. energia internă a gazului crește (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia capacității calorice a unui corp este: Q Q Q Q a. C = b. C = c. C = d. C = (3p)   T m  T T   T 3. Simbolurile mărimilor fizice și unităților de măsură fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin produsul  R T este: a. J b. K c. J  K d. mol  K (3p) 4. Un motor termic ideal, care funcționează după un ciclu Carnot, are randamentul  = 40%. Dacă temperatura absolută a sursei calde se dublează, iar temperatura sursei reci rămâne aceeași, randamentul motorului termic devine: a. 50% b. 60% c. 70% d. 80% (3p) 5. O cantitate constantă de gaz ideal descrie procesul termodinamic (1 → 2 → 3 ) reprezentat în coordonate p − V în graficul din figura alăturată. Lucrul mecanic efectuat de gaz în acest proces este: pV 3 p1V1 5 p1V1 7 p1V1 a. 1 1 b. c. d. (3p) 2 2 2 2 II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un cilindru cu volumul V = 74,79L este împărțit în trei compartimente de volume egale prin intermediul a două pistoane termoizolatoare, ca în figura alăturată. Pistoanele se pot deplasa fără frecări. Compartimentele A și C conțin heliu ( 1 = 4 g/mol ) , iar compartimentul B conține neon ( 2 = 20 g/mol ) și este prevăzut cu un robinet închis, R. Gazele din cele trei compartimente se află la temperatura T = 300K și la presiunea p0 = 105 N/m2 . Calculați: a. numărul de atomi de neon din compartimentul B. b. masa de heliu din cilindru. c. masa suplimentară de neon care trebuie introdusă prin robinetul R în compartimentul B, pentru ca volumul acestui compartiment să se dubleze. Masa de neon introdusă se află la temperatura T = 300K . d. temperatura la care trebuie răcit compartimentul B, după introducerea masei suplimentare, pentru ca pistoanele să revină în pozițiile inițiale, dacă cele două compartimente A și C sunt menținute la aceeași temperatură, T = 300K. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate  = 10mol de gaz ideal poliatomic (CV = 3R ) parcurge procesul ciclic reprezentat în figura alăturată, în care transformările 1 → 2 și 3 → 4 se desfășoară la temperaturi constante. Temperatura gazului în starea 1 este T1 = 300K, volumul ocupat de gaz în starea 2 V1 este V2 = , iar căldura cedată de gaz în transformarea 4 → 1 este 4 Q41 = −74,79 kJ. Se cunoaște ln 2  0,7. Determinați: a. temperatura gazului în transformarea 3 → 4; b. căldura primită de gaz în transformarea 2 → 3; c. lucrul mecanic efectuat de gaz în transformarea 3 → 4; d. randamentul unui motor termic care funcționează după procesul ciclic reprezentat în graficul din figura alăturată. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației 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 ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. C. PRODUCEREA ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU Simulare I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Un radiator electric consumă, într-un anumit interval de timp, energia electrică egală cu 2,5kWh. Acestei energii îi corespunde în unități din S.I. valoarea: a. 2,5  103 J b. 2,5  106 J c. 9  106 J d. 9  107 J (3p) 2. Un consumator alcătuit din trei rezistoare identice grupate în serie, având fiecare rezistența electrică R, este conectat la bornele unui generator cu tensiunea electromotoare E și rezistența interioară r. Intensitatea curentului electric ce străbate consumatorul este: a. I = 3E b. I = E c. I = 3E d. I = E (3p) 3R + r 3R + r R + 3r R+r 3. Simbolurile mărimilor fizice și unităților de măsură fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii exprimate prin U  t R este: a. C b. J c. A d. W (3p) 4. Un cablu electric din cupru, cu rezistivitatea electrică  = 1,7  10   m, are rezistența electrică a unității −8 R  de lungime = 34  10 −3 . Aria secțiunii transversale a cablului este egală cu: m a. 2mm2 b. 1,5mm2 c. 1mm2 d. 0,5mm2 (3p) 5. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependența intensității curentului electric care trece printr-un generator de tensiunea la bornele generatorului. Puterea maximă pe care generatorul o poate debita pe un rezistor, cu rezistența electrică aleasă convenabil, este egală cu: a. 8 W b. 16 W c. 32 W d. 64 W (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Cele două generatoare electrice au tensiunile electromotoare E1 = 22 V, E2 = 14 V și aceeași rezistență interioară, r1 = r2 = r . Doi rezistori din circuit au rezistențele electrice cunoscute, R1 = 6  și respectiv R2 = 8 . Dacă întrerupătorul (K) este deschis, ampermetrul ideal ( RA  0  ) indică intensitatea I0 = 0,5 A, iar dacă întrerupătorul (K) este închis, ampermetrul indică intensitatea I1 = 2 A. Determinați: a. raportul tensiunilor electrice, U1 U2 , la bornele rezistorilor R1 , respectiv R2 , atunci când întrerupătorul (K) este deschis. b. valoarea rezistenței interioare a unui generator; c. rezistența electrică a rezistorului R3 ; d. indicația unui voltmetru ideal ( RV →  ) montat în locul întrerupătorului K. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În circuitul electric din figura alăturată rezistorii au aceeași rezistență electrică, R = 9 , iar rezistența interioară a generatorului este r = 2 . Inițial cele două întrerupătoare (K1 și K2) sunt deschise, iar ampermetrul ideal montat în circuit ( RA  0  ) indică intensitatea I = 0,5 A. Determinați: a. puterea disipată în circuitul exterior generatorului; b. energia electrică totală dezvoltată de generator în timp de 2 min; c. puterea disipată în întregul circuit dacă se închide întrerupătorul K1, iar întrerupătorul K2 rămâne deschis; d. randamentul transferului de putere de la generator la circuitul exterior generatorului dacă cele două întrerupătoare (K1 și K2) sunt închise. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației 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 ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. D. OPTICĂ Simulare −34 Se consideră: viteza luminii în vid...