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 Simulare 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 coboară rectiliniu o pantă, astfel încât modulul vitezei corpului este constant în timp, atunci: a. energia mecanică a corpului este constantă în timp; b. accelerația corpului crește în timp; c. rezultanta tuturor forțelor care acționează asupra corpului este nulă; d. lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului între două poziții diferite ale corpului este nul. (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, relaţia de definiţie a vectorului viteză medie este:    F  r  p  a a. v m = b. v m = c. v m = d. v m = (3p) t t t t 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a produsului dintre greutatea unui corp și viteza sa G  v este: a. W b. J c. N d. N  s (3p) 4. Coeficientul de frecare la alunecare dintre un corp și suprafața unui plan înclinat cu unghiul  = 30 față de  1  orizontală este  = 0,19    . Randamentul planului înclinat, la ridicarea uniformă a corpului pe plan, este:  3 3 a. 80% b. 75% c. 60% d. 25% (3p) 5. Un corp de masă m = 9 kg trece prin originea axei Ox cu viteza v0 = 3 m/s orientată în sensul pozitiv al axei. Asupra corpului acționează o forță rezultantă, orientată în sensul vitezei, al cărei modul variază în funcție de coordonata corpului ca în graficul alăturat. Valoarea vitezei corpului în momentul în care acesta ajunge în punctul de coordonată x = 5 m este: a. 12 m/s b. 8 m/s c. 6 m/s d. 5 m/s (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Sistemul din figura alăturată este format din două corpuri cu masele m1 = 2,5 kg şi m2 = 0,1kg . Corpurile sunt legate printr-un fir inextensibil, de masă neglijabilă, trecut peste un scripete lipsit de frecare și de inerție. Unghiul format de planul înclinat cu orizontala este   37 ( sin = 0,6) . Lăsat liber, sistemul pornește din repaus, corpurile deplasându-se uniform accelerat cu a = 1 m/s2 . Calculați: a. valoarea tensiunii din firul care leagă cele două corpuri; b. modulul forței de frecare la alunecare dintre corpul de masă m1 și planul înclinat; c. valoarea coeficientului de frecare la alunecare dintre corpul de masă m1 și planul înclinat; d. modulul forței de apăsare exercitate asupra scripetelui. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de masă m = 0,5 kg este lansat din punctul A, cu viteza inițială orizontală v 0 = 6 m/s , de-a lungul unei suprafețe orizontale AB, ca în figură. După ce corpul parcurge distanța AB = d = 1 m , acesta începe să urce pe o suprafață curbă, care are secțiunea BC de forma unui sfert de cerc, de rază OB = OC = R = 0,8 m . Deplasarea corpului pe suprafata AB are loc cu frecare, coeficientul de frecare fiind  = 0,55 , iar pe porțiunea BC frecările sunt neglijabile. Se neglijează rezistența la înaintare datorată aerului. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul suprafeței AB. Determinați: a. energia cinetică inițială a corpului; b. valoarea vitezei corpului în punctul B; c. valoarea impulsului mecanic al corpului în punctul C; d. înălțimea, față de nivelul suprafeței AB, la care energia potențială gravitațională este de patru ori mai mare decât energia cinetică a corpului. 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 Simulare −1 Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02  10 mol , constanta gazelor ideale R = 8,31 J  mol−1  K −1 . 23 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 este închisă într-un recipient etanș, izolat adiabatic de mediul exterior. Gazul este comprimat. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, în decursul acestui proces: a. U  0 b. U  0 c. Q  0 d. L  0 (3p) 2. O cantitate constantă de gaz ideal ocupă volumul V1 = 1,5 L și se află la presiunea p = 100 kPa . Gazul este încălzit la presiune constantă destinzându-se până la volumul V2 = 2,0 L . Căldura primită de gaz în decursul acestui proces este Q = 175 J Variația de energie interne a gazului este: a. U = 768 J b. U = 225 J c. U = 125 J d. U = 68 J (3p) 3. Unitatea de măsură în S.I. a căldurii specifice este: a. J  mol-1  K-1 b. J  kg-1 c. J  K-1 d. J  kg-1  K -1 (3p) 4. Trei mase diferite m1 , m2 și m3 din același gaz ideal sunt supuse unor procese termodinamice reprezentate în coordonate V-T în figura alăturată. Procesele se desfășoară la aceeași presiune (p1 = p2 = p3 ) . Relația corectă dintre cele trei mase de gaz este: a. m1  m2  m3 b. m2  m3  m1 c. m3  m2  m1 d. m1 = m2 = m3 (3p) 5. Randamentul unui motor termic ce funcționează după un ciclu Carnot între temperaturile extreme t1 = 27C și t2 = 227C are valoarea: a. 11,89% b. 40% c. 60% d. 88,1% (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Într-un cilindru orizontal se află azot ( 1 = 28 g/mol) la temperatura T = 300 K și presiunea p1 = 0,75  105 Pa . Cilindrul este închis cu un piston etanș cu aria suprafeței S = 831 cm2 . Inițial deplasarea pistonului spre stânga este blocată, iar volumul ocupat de azot este V1 = 16,62 L . În exterior se află aer la presiunea p0 = 1 105 Pa . Cilindrul este conectat cu o incintă de volum V2 = 8,31 L prin intermediul unui tub de volum neglijabil prevăzut cu un robinet R, inițial închis, ca în figura alăturată. Incinta conține m2 = 8 g de heliu ( 2 = 4 g/mol) , la temperatura T = 300 K . Robinetul se deschide lent. Pistonul se poate deplasa fără frecare. În timpul procesului temperatura este menținută constantă. Gazele sunt considerate ideale. Determinați: a. densitatea azotului în starea inițială; b. distanța dintre poziția inițială a pistonului și poziția finală a acestuia în momentul atingerii stării de echilibru, considerând cilindrul suficient de lung; c. masa molară medie a amestecului de heliu și azot; d. cantitatea minimă de amestec ce trebuie scoasă astfel încât pistonul să revină în poziția inițială. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate constantă de gaz ideal diatomic (Cv = 2,5R ) efectuează procesul ciclic 1 − 2 − 3 − 4 − 1 reprezentat în coordonate p − V în figura alăturată. În starea 1 gazul ocupă volumul V1 = 4 L și se află la presiunea p1 = 1 105 Pa , iar volumul în starea 3 este V3 = 3V1 . Transformarea 3 − 4 este izotermă. Se cunoaște ln3  1,1. a. Reprezentați transformarea ciclică în coordonate V − T . b. Calculați variația energiei interne a gazului între stările 1 și 3. c. Calculați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu exteriorul în transformarea ciclică. d. Calculați valoarea căldurii cedate de gaz în procesul ciclic descris. 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 Simulare I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele folosite în manualele de fizică, randamentul unui circuit simplu se poate exprima prin relația: E −u U +u I I a.  = b.  = c.  = 1 − d.  = sc − 1 (3p) U E Isc I 2. În cazul unui conductor metalic parcurs de curent electric, conducția electrică este asigurată de: a. electroni şi ioni b. ioni negativi c. ioni pozitivi d. electroni (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele folosite în manualele de fizică, raportul dintre energie și tensiune are aceeași unitate de măsură ca produsul: a. I  t b. U  t c. U 2  t d. I 2  R (3p) 4. Un rezistor cu rezistența variabilă este conectat la bornele unei baterii. În figura alăturată este reprezentată dependența intensității curentului prin rezistor de valoarea rezistenței acestuia. Valoarea rezistenței interioare a bateriei este: a. r = 5  b. r = 10  c. r = 12  d. r = 30  (3p) 5. Rezistenţa unui conductor liniar, omogen, de lungime = 50m , cu aria secţiunii transversale de 0,5 mm2 , ( ) confecţionat din aluminiu Al = 2,75  10−8   m , are valoarea: a. 0,275  b. 2,75  c. 27,5  d. 275  (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateria are tensiunea electromotoare E = 24 V și rezistența interioară r = 2  . Comutatorul K poate fi în poziția a, b sau c. Se cunosc rezistențele electrice R1 = 6  , R2 = 12  , iar ampermetrul este considerat ideal ( RA  0 ) . Când comutatorul K este în poziția a ampermetrul indică Ia = 0,75 A . Determinați: a. rezistența echivalentă a circuitului când comutatorul este în poziția a.; b. valoarea rezistenței R3 ; c. tensiunea de la bornele bateriei când comutatorul este în poziția b.; d. indicația unui voltmetru ideal (RV → ) conectat între bornele a și b când comutatorul este în poziția c.. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Când întrerupătorul K este deschis tensiunea la bornele rezistorului având rezistența electrică R1 este Ud = 200 V , iar puterea consumată de acest rezistor este P1 = 160 W . Puterea consumată de rezistorul având rezistența electrică R2 este P2 = 80 W . Valoarea puterii disipate în circuitul exterior nu se modifică prin închiderea sau deschiderea întrerupătorului K. Se cunoaște că R1 = 3  r , unde r este rezistența interioară a bateriei. a. Determinați valoarea rezistenței R2 . b. Determinați valoarea tensiunii electromotoare a bateriei. c. Determinați valoarea rezistenței R3 . d. În condițiile în care întrerupătorul K este închis se înlocuiește rezistorul R3 cu un alt rezistor având rezistența electrică R3 . Determinați valoarea rezistenței R3 pentru care puterea dezvoltată pe circuitul exterior bateriei este maximă. 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. M...