Fizică 2022

Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2022 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 Varianta 5 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. Un mobil aflat în mișcare rectilinie în lungul axei Ox trece prin punctul de coordonată x0 la momentul t0 și prin punctul de coordonată x la momentul t . Viteza medie a mobilului în intervalul de timp ∆t = t − t0 este: x − x0 t − t0 x x / t + x0 / t 0 a. v m = b. v m = c. v m = 0 d. v m = (3p) t − t0 x − x0 t0 2 2. Un corp este ridicat cu viteză constantă pe un plan înclinat cu unghiul α față de orizontală, sub acțiunea unei forțe de tracțiune paralele cu planul înclinat. Coeficientul de frecare la alunecare între corp și plan este µ . Randamentul planului înclinat este: sinα cosα ctgα tgα a. b. c. d. (3p) µ + sinα µ + cos α µ + ctgα µ + tgα 3. Unitatea de măsură în S.I. a impulsului unui punct material poate fi scrisă în forma: a. N/s b. W/s c. N ⋅ s d. W ⋅ s (3p) 4. Trei fire elastice au în stare nedeformată aceeași lungime și aceeași arie a secțiunii transversale. Firele sunt confecționate din materiale diferite. În graficul alăturat este reprezentată dependența lungimii firelor de forța deformatoare. Relația corectă între modulele de elasticitate longitudinală E1 , E2 respectiv E3 ale celor trei materiale este: a. E3 < E2 < E1 b. E3 < E1 < E2 c. E2 < E1 < E3 d. E1 < E2 < E3 (3p) 5. O forță constantă având modulul F = 50 N acționează asupra unui punct material care se deplasează rectiliniu pe o distanță d = 4 m . Forța formează un unghi α = 60° cu vectorul deplasare. Lucrul mecanic efectuat de forță este: a. 50 J b. 100 J c. 173 J d. 200 J (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp având masa m = 2,0 kg este prins la capătul unui resort de constantă elastică k = 288 N m , fixat la celălalt capăt în vârful unui plan înclinat cu unghiul α ≅ 37° ( sin α = 0,6 ) față de orizontală. Pentru a menține resortul alungit cu ∆ℓ , se trage de corp cu o forță constantă F = 2,4 N paralelă cu planul înclinat, ca în figura alăturată. În această poziție corpul este în repaus pe o porțiune fără frecări a planului înclinat. a. Calculați valoarea forței de apăsare exercitată de corp asupra planului înclinat. b. Determinați alungirea ∆ℓ a resortului. c. Corpul se desprinde de resort. Calculați valoarea accelerației corpului, după desprinderea de resort, în timpul deplasării pe porțiunea fără frecare a planului înclinat, sub acțiunea forței F . d. Corpul desprins de resort își continuă deplasarea pe planul înclinat, sub acțiunea forței F , pe o porțiune cu frecare. Calculați coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafață dacă, pe această porțiune, corpul se mișcă uniform. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un balon meteorologic coboară vertical cu viteza constantă v = 6,0m/s . La înălțimea h = 18,2m față de sol, din balon se desprinde un corp cu masa m = 100 g . Interacțiunea corpului de masă m cu aerul se consideră neglijabilă. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului. a. Calculați energia mecanică a corpului de masă m în momentul desprinderii sale din balon. b. Calculați lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului din momentul desprinderii, până în momentul în care acesta atinge solul. c. Calculați înălțimea la care se află corpul atunci când energia sa potențială este egală cu energia sa cinetică. d. În urma impactului cu solul, corpul pătrunde în sol pe o distanță d pe care o parcurge în ∆t = 10 ms . Calculați valoarea medie a forței rezultante care acționează asupra corpului în timpul pătrunderii în sol. 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 2022 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 Varianta 5 Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02 ⋅ 1023 mol −1 , 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 = νRT . I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. O cantitate constantă de gaz ideal se destinde izobar. În acest proces: a. lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior este negativ b. lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior este nul c. energia internă în starea finală este mai mică decât energia internă în starea inițială d. energia internă în starea finală este mai mare decât energia internă în starea inițială. (3p) 2. Dependența temperaturii T , a unui gaz, de presiunea p la care acesta se află este dată de relația T = b ⋅ p2 , unde b este o constantă pozitivă. Unitatea de măsură în S.I., a constantei b este: a. K ⋅ N−2 ⋅ m4 b. K ⋅ N−2 ⋅ m6 c. K ⋅ N2 ⋅ m−4d. K ⋅ N2 ⋅ m−6 (3p)  J  3. Căldura necesară pentru a încălzi o masă m = 2 kg de apă  ca = 4200  de la t1 = 10°C la  kg ⋅ K  t 2 = 20°C este: a. 42 kJ b. 84 kJ c. 0,16 MJ d. 2,37 MJ (3p) 4. Un motor termic funcționează după un ciclu Carnot. Temperatura sursei calde este cu ∆T = 1200 K mai mare decât temperatura sursei reci. Dacă randamentul ciclului este η = 80% , atunci temperatura sursei reci este: a. 250 K b. 300 K c. 500 K d. 800 K (3p) 5. O cantitate de gaz ideal descrie procesul reprezentat în coordonate p − V în figura alăturată. Raportul dintre temperatura absolută a gazului în starea A şi temperatura absolută a gazului în starea B este: a. 3 b. 4 c. 6 d. 9 (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O masă m = 280 g de azot molecular ( µ = 28 g/mol; Cv = 2,5R ) ocupă, în starea inițială, volumul V1 la temperatura T1 = 320 K și presiunea p1 = 831 kPa. Gazul, considerat ideal, este comprimat la temperatură constantă, până la înjumătățirea volumului, iar apoi este încălzit la presiune constantă, până revine la volumul inițial V1. Determinați: a. volumul inițial ocupat de gaz; b. densitatea maximă a gazului în cursul transformărilor; c. temperatura maximă a gazului în cursul transformărilor; d. căldura primită de gaz în destinderea izobară. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)  2  O cantitate ν = 2,4 ⋅ 10 −2 mol  ≅ mol  de gaz ideal monoatomic  83,1  (CV = 1,5R ) evoluează conform transformării ciclice A → B → C → D → A reprezentate în coordonate p − V în graficul alăturat. a. Calculați temperatura gazului în starea de echilibru termodinamic B. b. Determinați variația energiei interne a gazului în procesul A →B→C c. Determinați căldura cedată de gaz mediului exterior în decursul răcirii la volum constant. d. Determinați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în decursul unui ciclu. 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 2022 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 Varianta 5 I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. O baterie având tensiunea electromotoare constantă alimentează un consumator cu rezistența electrică variabilă. În această situație: a. intensitatea curentului care parcurge circuitul crește când rezistența consumatorului crește b. tensiunea la bornele bateriei scade când rezistența consumatorului crește c. intensitatea curentului care parcurge circuitul crește când rezistența consumatorului scade d. tensiunea la bornele bateriei crește când rezistența consumatorului scade (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, rezistența electrică a unui conductor metalic depinde de temperatură conform expresiei: a. R0 = R0 ⋅ α ⋅ t − R b. R = R0 ⋅ α ⋅ t + R0 c. R = R ⋅ α ⋅ t − R0 d. R = R0 ⋅ α ⋅ t − R0 (3p) 3. O sursă are t.e.m E și rezistenţa interioară r . Unitatea de măsură a mărimii fizice exprimate prin −1 produsul E 2 ⋅ ( 4r ) este: a. A b. J c. V d. W (3p) 4. Energia electrică consumată de un rezistor parcurs de un curent electric cu intensitatea de I = 4 A este Wt = 230,4 kJ în ∆t = 80 min. Tensiunea la bornele consumatorului este: a. 144 V b. 96 V c. 48 V d. 12 V (3p) 5. În figura alăturată este reprezentată dependența tensiunii electrice la bornele unei baterii de intensitatea curentului electric prin aceasta. Rezistența interioară a bateriei are valoarea: a. 0,25 Ω b. 0,75 Ω c. 0,75 k Ω d. 0,25 kΩ (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O sursă de tensiune continuă este formată prin legarea serie a două baterii având tensiunile electromotoare E1 = 4,5 V , respectiv E 2 = 9 V și rezistențele interioare r1 = 0,15 Ω, respectiv r2 = 0,35 Ω . La bornele sursei se conectează un circuit format din trei rezistoare. Cele trei rezistoare sunt conectate astfel: rezistorul cu rezistența electrică R1 = 9 Ω este legat în serie cu gruparea paralel formată de rezistoarele având rezistențele electrice R 2 = 5 Ω și R 3 . Intensitatea curentului electric prin rezistorul cu rezistența electrică R1 este I = 1 A. Determinați: a. tensiunea electromotoare a sursei de tensiune continuă; b. valoarea tensiunii indicate de un voltmetru ideal ( RV → ∞ ) conectat la bornele sursei; c. valoarea rezistenței electrice a rezistorului R 3 ; d. intensitatea curentului prin rezistorul cu rezistența electrică R1 , dacă, în circuitul dat, se inversează polaritatea bateriei având tensiunea electromotoare E2 . III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O baterie cu tensiunea electromotoare E = 12 V și rezistenț a interioară r = 1 Ω alimentează o grupare paralel formată din două rezistoare având rezistențele electrice R1 = 4 Ω și R2 . Firul conductor din care este confecționat rezistorul R2 are lungimea ℓ = 12 m și aria secțiunii transversale S = 0,16 mm 2 . Puterea electrică totală dezvoltată de baterie este Ptotal = 36 W . Determinați: a. intensitatea curentului electric prin baterie; b. rezistivitatea materialului din care este confecționat rezistorul R2 ; c. puterea electrică disipată de rezistorul R1; d. randamentul circuitului electric. 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 2022 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...