Fizică 2024

Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2024 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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. Alungirea absolută a unui fir elastic este: a. independentă de natura materialului din care este confecționat firul b. invers proporțională cu lungimea firului nedeformat c. direct proporțională cu aria secțiunii transversale a firului d. direct proporțională cu forța deformatoare (3p) 2. Notațiile fiind cele utilizate în manualele de fizică, accelerația medie a unui corp se definește prin relația: r r v v a. amed = b. amed = c. amed = d. amed = (3p) t t t t 3. Unitatea de măsură a puterii mecanice în Sistemul Internațional este: N W a. b. c. W d. J (3p) m m 4. Un corp cu masa m = 0,5 kg este lăsat să cadă liber dintr-un punct situat la înălțimea H = 2 m față de sol. Energia cinetică a corpului, în momentul trecerii prin punctul situat la înălțimea h = 1m , este: a. 5 J b. 4 J c. 3 J d. 2 J (3p) 5. În figura alăturată este reprezentată grafic dependența de timp a vitezei unui mobil care se deplasează rectiliniu. Distanța străbătută de mobil în cele 10 secunde ale mișcării este: a. 200 m b. 150 m c. 100 m d. 50 m (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Două corpuri de mase m1 = 1kg și m2 = 2 kg , aflate pe o suprafață orizontală, sunt legate între ele printr-un fir inextensibil și de masă neglijabilă. În condițiile în care se trage de corpul de masă m 1 cu o forță F a cărei direcție formează unghiul  = 30 cu orizontala, sistemul format de cele două corpuri se deplasează cu accelerația a = 1m/s2 . Coeficientul de frecare la alunecare dintre cele două corpuri și suprafața orizontală este același,  = 0,2 . a. Reprezentați forțele care acționează asupra corpului de masă m 2 . b. Calculați viteza sistemului format din cele două corpuri, la momentul t = 4 s de la începerea mișcării, considerând că sistemul pornește din repaus. c. Determinați valoarea tensiunii din firul de legătură. d. Calculați valoarea forței de tracțiune F . III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O săniuță cu masa m = 5 kg este lăsată să alunece liber, pornind din repaus, din vârful unui plan înclinat, de la înălțimea h = 20m față de baza acestuia. Unghiul dintre suprafața planului înclinat și suprafața orizontală este  = 30 . Săniuța ajunge la baza planului înclinat cu viteza v = 16 m/s . Se consideră că energia potențială gravitațională este nulă la baza planului înclinat. Determinați: a. energia mecanică a săniuței în starea inițială; b. variația energiei cinetice a săniuței în timpul coborârii din vârful planului înclinat până la baza acestuia; c. lucrul mecanic efectuat de forța de frecare care acționează asupra săniuței, la coborâre; d. coeficientul de frecare la alunecare dintre săniuță și suprafața planului înclinat. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului  Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2024 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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 comprimare izotermă a unei cantități constante de gaz ideal: a. presiunea crește b. volumul crește c. temperatura crește d. densitatea scade (3p) 2. O cantitate  = 2 mol de gaz ideal monoatomic (CV = 1,5R ) este comprimată adiabatic astfel încât temperatura crește de la T1 = 300 K la T2 = 500 K . Lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior are valoarea: a. 9972 J b. 4155 J c. −2493 J d. −4986 J (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii Q fizice definite prin raportul este: m  T J J J J a. b. c. d. (3p) K mol  K kg  K kg 4. O cantitate de gaz ideal efectuează transformarea 1 → 2 → 3 reprezentată în coordonate p − T în figura alăturată. Relația corectă dintre volumele ocupate de gaz în cele trei stări este: a. V3  V1  V2 b. V2  V1  V3 c. V3 = V1  V2 d. V2  V1 = V3 (3p) 5. O cantitate dată de gaz ideal efectuează un proces izoterm din starea 1 în starea 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică relația corectă este: a. L = p (V2 − V1 ) b. Q =  CV (T2 − T1 ) c. U = 0 d. Q =  Cp (T2 − T1 ) (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O incintă cu pereți rigizi are volumul V = 2,493 L și conține oxigen ( 1 = 32 g/mol) , la presiunea p1 = 2,0  105 Pa și temperatura T = 300 K . Un cilindru cu piston mobil conține heliu ( 2 = 4g/mol) , la presiunea p0 = 1,0  105 Pa și aceeași temperatură T . Inițial pistonul se află la distanța = 50 cm de capătul cilindrului. Aria secțiunii transversale a cilindrului este S = 24,93cm2 . Incinta este conectată la cilindru printr-un tub de volum neglijabil prevăzut cu un robinet R, inițial închis, ca în figura alăturată. Determinați: a. numărul de atomi de heliu aflați inițial în cilindru; b. cantitatea de oxigen din incintă; c. distanța pe care trebuie deplasat pistonul astfel încât presiunea heliului să devină p1 = 2  105 Pa considerând că temperatura rămâne constantă; d. masa molară a amestecului de gaze obținut în urma deschiderii robinetului. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)  2  O cantitate   0,24 mol  = mol  de gaz ideal monoatomic (CV = 1,5R ) suferă succesiunea de  8,31  transformări cvasistatice, după cum urmează: 1→2 încălzire izocoră până la dublarea presiunii, 2→3 destindere izotermă până în starea în care p3 = p1 și 3→1 comprimare izobară până în starea inițială. În procesul 1→2 gazul primește căldura Q12 = 600 J . Se consideră că ln2  0,7 . a. Reprezentați grafic în coordonate p − V procesul ciclic 1 → 2 → 3 → 1 . b. Determinați valoarea temperaturii gazului în starea 1. c. Determinați valoarea energiei interne a gazului în starea 2. d. Calculați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior într-un ciclu termodinamic. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului  Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2024 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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. O grupare serie formată din N rezistoare având rezistențe electrice egale este conectată la o sursă de tensiune constantă. Acestei grupări i se adaugă, în serie, încă un rezistor identic. Intensitatea curentului prin sursă: a. scade b. rămâne constantă c. crește de N ori d. scade de N ori (3p) 2. Două rezistoare având rezistențele electrice R1 , respectiv R2 sunt conectate în serie la bornele unei baterii cu tensiunea electromotoare E și rezistența interioară r . Intensitatea curentului care străbate bateria este direct proporțională cu: a. E b. r c. R1 d. R2 (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, rezistența electrică R a unui conductor metalic depinde de temperatură conform relației: R0 R0 a. R = b. R = c. R = R0 (1−  t ) d. R = R0 (1+  t ) (3p) 1+ t 1− t 4. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependența de timp a intensității curentului electric printr-un conductor metalic. Sarcina electrică ce traversează secțiunea transversală a conductorului în intervalul de timp 5 s; 12 s este egală cu: a. 480 C b. 280 C c. 480 mC d. 280 mC (3p) 5. Unitatea de măsură pentru tensiunea electrică, exprimată în funcție de unități de măsură din S.I., este: a. J  A  s-1 b. J  A  s c. J  A −1  s−1 d. J  A −1  s (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Sursa are tensiunea electromotoare E = 6 V și rezistența interioară r = 10  . Rezistențele electrice ale rezistoarelor din circuit sunt: R1 = 20  , R2 = 40  , R3 = 10  . Ampermetrul este considerat ideal (RA  0 ) . Inițial întrerupătorul K1 este deschis. a. Calculați rezistența echivalentă a circuitului exterior sursei. b. Determinați valoarea tensiunii indicate de un voltmetru ideal (RV → ) conectat la bornele rezistorului R1 . c. Rezistorul R1 este confecționat dintr-un fir având lungimea = 20 m și aria secțiunii transversale S = 0,40 mm2 . Calculați valoarea rezistivității electrice a materialului din care este confecționat firul. d. La închiderea întrerupătorului K1 ampermetrul indică trecerea unui curent cu intensitatea I = 80 mA . Calculați rezistența electrică a rezistorului R . III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Circuitul electric din figura alăturată este alimentat la o baterie alcătuită din n = 5 generatoare identice înseriate, având fiecare tensiunea electromotoare E = 20 V și rezistența interioară r = 4 . Becul montat în circuit (B) are tensiunea nominală Un = 50 V și puterea nominală Pn = 25 W. Întrerupătorul (K) este deschis, iar becul funcționează la parametri nominali. Determinați: a. rezistența electrică a becului în timpul funcționării la parametri nominali; b. puterea totală dezvoltată de bateria de generatoare; c. energia electrică absorbită de rezistorul de rezistență R în timp de 10 minute ; d. randamentul transferului de energie de la baterie la circuitul exterior după închiderea întrerupătorului (K). Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea și utilizarea curentului continuu Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului  Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2024 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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. D. OPTICĂ Simulare Se consideră: viteza luminii în vid c = 3  10 8 m/s , constanta Planck h = 6,6  10 −34 J  s . I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. O rază de lumină ajunge pe suprafața de separare dintre două medii transparente, omogene, cu indicii de refracție n1 și n2 ( n2  n1 ) ,...