Fizică 2023

Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2023 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. Un corp punctiform este lansat de-a lungul unei suprafețe orizontale. Mișcarea are loc cu frecare, coeficientul de frecare la alunecare fiind constant. În timpul deplasării corpului, după lansare: a. viteza corpului rămâne constantă b. viteza corpului crește c. accelerația și viteza corpului au sensuri opuse d. accelerația corpului scade. (3p) 2. O macara ridică un corp de masă m pe distanța h , pe direcție verticală, și ulterior îl deplasează orizontal, pe distanța d . Expresia matematică a lucrului mecanic efectuat de greutatea corpului este: a. L = mg (d − h) b. L = −mgh c. L = mgh d. L = mg (d + h) (3p) 3. Unitatea de măsură a puterii mecanice, exprimată în funcție de unități de măsură fundamentale din S.I., este: a. kg  m-2  s-3 b. kg  m2  s-3 c. kg  m2  s-2 d. kg  m2  s-1 (3p) 4. Unghiul  format de un plan înclinat cu orizontala poate fi modificat. Dacă  = 30 , randamentul planului înclinat este  = 50% . Valoarea unghiul  pentru care corpul, lăsat liber, alunecă uniform de-a lungul planului, este: a. 75 b. 60 c. 45 d. 30 (3p) 5. Un corp de dimensiuni neglijabile se deplasează de-a lungul axei Ox. Pe durata mișcării acționează și forța F orientată perpendicular pe direcția de deplasare. Dependența modulului forței de coordonata x la care se află corpul este ilustrată în graficul din figura alăturată. Lucrul mecanic efectuat de forța F între punctele de coordonate x0 = 0 cm și x = 10 cm este: a. 0 J b. 0,5 J c. 1,5 J d. 2 J (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O cutie cu masa m = 4,0 kg este așezată pe un plan înclinat cu unghiul  = 30 . Cutia este legată la un capăt al unui fir elastic având masa neglijabilă, lungimea în stare nedeformată 0 = 60 cm și aria secțiunii transversale S . De capătul liber al firului se trage în sus, paralel cu suprafața planului, ca în figura alăturată. Cutia coboară uniform atunci când lungimea firului este 1 = 80 cm . Cutia urcă uniform când lungimea firului devine 2 = 120 cm . a. Reprezentați toate forțele care acționează asupra cutiei atunci când aceasta urcă uniform. b. Determinați valoarea constantei elastice a firului. c. Determinați valoarea coeficientului de frecare la alunecare dintre cutie și suprafața planului înclinat. d. Se înlocuiește firul cu un alt fir elastic, confecționat din același material, dar cu aria secțiunii transversale 2S și cu lungimea în stare nedeformată 0 = 20 cm . De capătul liber al noului fir se trage în sus, paralel cu suprafața planului. Determinați alungirea firului atunci când cutia urcă accelerat cu accelerația a = 1,5 m/s2 . III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Cele două corpuri din figura alăturată au masele m1 = 400g și respectiv m2 = 100g și sunt inițial în repaus. Corpul cu masa m1 se află în punctul A la înălțimea h = 80cm . În punctul C este fixat capătul unui resort elastic cu constanta elastică k = 100N/m și lungimea în stare nedeformată CD = d = 30cm . Corpul cu masa m2 este așezat în contact cu capătul liber al resortului, la distanța d0 = 20cm față de punctul C. Coeficientul de frecare la alunecarea corpului cu masa m2 pe suprafața CD este  = 0,5. Deplasările corpurilor pe suprafețele AB și BD au loc fără frecare. Cele două corpuri, eliberate simultan, se întâlnesc și se cuplează pe porțiunea orizontală BD. Calculați: a. lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului cu masa m1 pe porțiunea AB; b. viteza corpului cu masa m1 în punctul B; c. viteza corpului cu masa m2 în punctul D; d. viteza ansamblului celor două corpuri imediat după cuplare. 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 2023 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. Într-o destindere la presiune constantă a unei cantități de gaz ideal: a. lucrul mecanic efectuat de gaz este mai mare decât căldura primită b. variația energiei interne a gazului este mai mare decât căldura primită c. energia internă finală este mai mare decât energia internă inițială d. gazul nu schimbă energie cu mediul exterior (3p) 2. Un cub are masa m și capacitatea calorică C . Cubul este confecționat din fier având masa molară  și căldura molară C  . Relația dintre căldura molară și capacitatea calorică este: C mC a. C = C b. C = c. C = d. C = mC (3p) m  3. Unitatea de măsură în S.I. a produsului dintre presiune și volum este: a. N  m−3 b. N  m−2 c. K d. J (3p) 4. Densitatea unei cantități de azot (  = 28 g/mol) aflată la temperatura t = 287C și la presiunea p = 8,31 104 Pa este: a.  = 0,5 kg/m3 b.  = 1,0 kg/m3 c.  = 500 kg/m3 d.  = 103 kg/m3 (3p) 5. O cantitate constantă de gaz ideal descrie procesul termodinamic ciclic 1 → 2 → 3 → 1 reprezentat în coordonate p − V în figura alăturată. În cursul procesului 2 → 3 energia internă a gazului rămâne constantă. Între temperaturile gazului în stările 1, 2 și 3 există relația: a. T1 = T2  T3 b. T1  T2 = T3 c. T1  T2 = T3 d. T1 = T2  T3 (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un cilindru cu lungimea = 1,75m este împărțit în două compartimente, A și B, printr-un piston mobil, termoizolator, de grosime neglijabilă, care se poate deplasa fără frecări, ca în figura alăturată. Pistonul este inițial blocat. Compartimentul A conține heliu la presiunea pA = 2atm, iar compartimentul B, închis cu un robinet (R), conține argon la presiunea pB = 3atm. Cele două gaze se află la aceeași temperatură, T = 300K. Cantitatea totală de gaz din cilindru este  = 5mol , iar numărul de atomi de heliu este de patru ori mai mare decât numărul de atomi de argon. a. Calculați cantitatea de heliu din compartimentul A. b. Calculați lungimea A a compartimentului ce conține heliu. c. Calculați deplasarea pistonului după ce acesta se deblochează și ajunge în poziție de echilibru mecanic, temperatura gazelor rămânând constantă. d. Se încălzește compartimentul A cu T = 60 K apoi se deschide robinetul (R) și se scoate lent o cantitate de argon, până când pistonul revine în poziția inițială. Temperatura argonului rămâne constantă. Calculați cantitatea de argon care s-a scos din cilindru. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)  2  O cantitate   0,24 mol  = mol  de gaz ideal monoatomic (CV = 1,5R ) suferă o  8,31  transformare ciclică 1 − 2 − 3 − 4 − 1 reprezentată în coordonate p − T în figura alăturată. Se cunosc: T1 = 300 K , p2 = 2p1 , V3 = 3V1 și se consideră ln3 = 1,1. Determinați: a. valoarea energiei interne a gazului în starea 3; b. valoarea căldurii primite de gaz la parcurgerea unui ciclu; c. lucrul mecanic total efectuat într-un ciclu; d. randamentul ciclului Carnot care ar funcționa între temperaturile extreme atinse de-a lungul ciclului. 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 2023 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. Rezistența electrică a unui conductor metalic filiform este: a. direct proporțională cu tensiunea aplicată la bornele conductorului b. independentă de temperatură c. invers proporțională cu aria secțiunii transversale a conductorului d. dependentă de intensitatea curentului electric prin conductor. (3p) 2. La capetele unui conductor metalic de rezistență R se aplică o tensiune electrică U . Dacă e este sarcina electrică elementară, numărul de electroni N care traversează secțiunea transversală a conductorului în intervalul de timp t este: etR Ut eR Rt a. N = b. N = c. N = d. N = (3p) U eR Ut Ue 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii E2 fizice exprimate prin raportul poate fi scrisă în forma: R+r a. V 2   b. A 2  −1 c.   A −1 d. V 2  −1 (3p) 4. Nichelul are rezistivitatea 0 la temperatura de referință t0 = 0°C . Se cunoaște  = 5  10−3 K−1 . Temperatura t2 la care rezistivitatea electrică este cu 20% mai mare decât rezistivitatea la temperatura t1 = 20C este: a. t2 = 24C b. t2 = 30C c. t2 = 40C d. t2 = 64C (3p) 5. La bornele unei surse cu t.e.m E și rezistența interioară r este conectat un reostat a cărui rezistență electrică R poate fi modificată. În graficul din figura alăturată este reprezentată puterea dezvoltată de reostat în funcție de rezistența electrică a acestuia. Atunci când rezistența electrică a reostatului este R2 , intensitatea curentului electric prin reostat este: a. I2 = 2 A b. I2 = 4 A c. I2 = 5 A d. I2 = 8 A (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Se cunosc: R1 = 30  , R3 = 48  , R4 = 12  , E = 7,5 V și r = 10  . Ampermetrul, considerat ideal (RA  0 ) , indică trecerea unui curent I = 100 mA . a. Determinați valoarea indicației unui voltmetru ideal (RV → ) conectat la bornele unei surse. b. Calculați valoarea rezistenței R2 . c. Determinați valoarea indicației unui voltmetru ideal conectat între punctele M și N; d. Între punctele M și N se conectează un fir cu rezistența electrică neglijabilă. Determinați valoarea indicației ampermetrului. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Sursa are t.e.m. E și rezistență interioară r = 1,5  . Becul are rezistența Rb = 4,0  și puterea nominală Pb = 4,0 W . Între punctele A și B se leagă un fir conductor, de lungime = 1,2m și rezistență R . Inițial întrerupătorul este deschis și cursorul C poziționat astfel încât becul să funcționeze la parametrii nominali. În aceste condiții ampermetrul ideal (RA  0 ) indică I0 = 2,0 A , iar randamentul transferului de energie de la sursă la circuitul exterior este  = 80% . a. Determinați energia disipată în interiorul bateriei în t = 10min. b. Calculați valoarea t.e.m. a sursei. c. Determinați puterea dezvoltată de rezistorul R0 . d. Calculați lungimea porțiunii de fir dintre punctele A și C pentru care, la închiderea întrerupătorului, intens...