Fizică 2024

Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2024 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 Model 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. Asupra unui corp acționează o forță rezultantă F , orientată perpendicular pe vectorul viteză momentană v .  Vectorul accelerație momentană a are direcția și sensul vectorului: a. deplasare b. forță rezultantă c. viteză medie d. viteză momentană (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I a mărimii fizice exprimate prin 2mEc este: a. N  m  s −1 b. N  kg  s −1 c. kg  m  s −1 d. N  s  kg−1 (3p) 3. Un corp lăsat liber pe un plan înclinat coboară rectiliniu uniform. Dacă același corp este ridicat cu viteză constantă pe același plan înclinat, randamentul planului înclinat este: a. 100 % b. 75% c. 50% d. 25 % (3p) 4. Viteza unui mobil variază în funcție de timp conform graficului din figura alăturată. Distanța parcursă de mobil până la oprire este: a. 25 m b. 50 m c. 1km d. 1,5 km (3p) 5. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia constantei elastice a unui fir este: E  S0 E  0 S  a. k = E  S0   0 b. k = c. k = d. k = 0 0 (3p) 0 S0 E II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de masă m1 = 4,0kg , aflat pe suprafața unui plan înclinat cu unghiul  = 30  față de orizontală, este legat de o găleată cu masa m2 = 500 g prin intermediul unui fir inextensibil și de masă neglijabilă. Firul este trecut peste un scripete fără frecări și lipsit de inerție, ca în figura alăturată. Dacă în găleată se toarnă o masă m3 = 500g de nisip, corpul de masă m1 coboară uniform de-a lungul planului. a. Reprezentați forțele care acționează asupra corpului de masă m1 în timpul coborârii. b. Calculați valoarea coeficientului de frecare la alunecare dintre corp și suprafața planului înclinat. c. În găleată se toarnă suplimentar o masă m4 = 5,0kg de nisip. Determinați accelerația sistemului,  1  considerând că valoarea coeficientului de frecare la alunecare este  = 0,29   . 2 3  d. Calculați valoarea forței de apăsare în axul scripetelui, în cazul punctului c. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp punctiform de masă m1 = 0,20kg este lăsat să alunece liber, din punctul A, situat la înălțimea h = 1,25 m , ca în figura alăturată. În punctul C corpul lovește un alt corp punctiform, de masă m2 = 0,40kg , aflat în repaus. Imediat după impact, corpurile se cuplează și își continuă mișcarea împreună. Ulterior, corpul rezultat în urma impactului lovește capătul liber al unui resort de masă neglijabilă și de constantă elastică k = 1500 N  m-1 , fixat la celălalt capăt în punctul D. Pe porțiunile AB și CD frecările sunt neglijabile, iar coeficientul de frecare la alunecare dintre corpul de masă m1 și suprafața BC este  = 0,4 . Se cunoaște lungimea porțiunii BC, d = 2 m . Determinați: a. energia cinetică a corpului de masă m1 când acesta ajunge în punctul B; b. viteza corpului de masă m1 în momentul în care acesta ajunge în punctul C; c. viteza corpului format prin impact, înainte ca acesta să atingă capătul liber al resortului; d. valoarea maximă a comprimării resortului. 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 2024 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 Model −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. Ciclul Carnot este format din: a. două transformări adiabatice și două transformări izocore; b. două transformări adiabatice și două transformări izoterme; c. două transformări adiabatice și două transformări izobare; d. două transformări adiabatice, o transformare izobară și o transformare izocoră. (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manuale de fizică, expresia lucrului mecanic schimbat de o cantitate de gaz ideal cu mediul exterior în cursul unei transformări adiabatice este: a. L =  RT b. L = − RT c. L =  CP T d. L = − CV T (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin produsul m  c  T este: a. J  mol −1  K −1 b. J  K -1 c. J d. K (3p) 4. O cantitate de gaz ideal biatomic (CV = 2,5R ) este supusă unei transformări izobare, în cursul căreia energia internă a gazului scade de la valoarea U1 = 1300 J la valoarea U 2 = 800 J . Căldura schimbată de gaz cu exteriorul în cursul transformării este: a. −700 J b. −500 J c. −300J d. −100J (3p) 5. O cantitate dată de gaz, considerat ideal, este supusă procesului termodinamic ciclic 1 − 2 − 3 − 4 − 1 reprezentat în coordonate p − V în figura alăturată. Energia internă a gazului este maximă în starea: a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un vas cilindric orizontal, închis la ambele capete, este împărțit cu ajutorul unui piston termoizolant, care se poate mișca fără frecare, în două compartimente M și N, de volume VM = 1,0 dm3 respectiv VN = 2,0 dm3 . Gazul din compartimentul M se află la presiunea pM = 1,0  105 Pa , iar gazul din compartimentul N la presiunea pN = 2,0  105 Pa . Inițial gazele se află la aceeași temperatură T, iar pistonul este blocat. Considerând cele două gaze ideale, determinați: a. raportul dintre numărul de molecule aflate în compartimentul M și numărul de molecule aflate în compartimentul N; b. cantitatea de gaz aflată în compartimentul M, dacă temperatura este T = 250 K ; c. volumul ocupat de gazul din compartimentul M, după deblocarea pistonului și stabilirea echilibrului mecanic, știind că în timpul procesului temperatura rămâne constantă în ambele compertimente; d. valoarea temperaturii până la care trebuie încălzit gazul din compartimentul M pentru ca pistonul să revină în poziția inițială. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)  2  O cantitate  = 0,24    mol de gaz ideal monoatomic (CV = 1,5R )  8,31  parcurge transformarea ciclică 1231 reprezentată în coordonate p − T în figura alăturată. În starea 1 temperatura gazului este, t1 = 127 C , iar presiunea gazului în starea 2 este p2 = 2p1 . Se cunoaște ln 2  0,7 . a. Reprezentați ciclul 1231 în coordonate p − V . b. Determinați randamentul ciclului Carnot care ar funcționa între temperaturile extreme ale ciclului 1231 . c. Calculați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în ciclul 1231 d. Determinați randamentul unui motor termic care ar funcționa după transformarea 1231 . 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 2024 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 Model I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Tensiunea la bornele porțiunii de circuit AB reprezentată în figura alăturată are valoarea U = 18 V , iar intensitatea are sensul din figură. Se cunosc: E1 = 15 V , E2 = 6 V , r1 = r 2 = 1 și I = 1A . Valoarea rezistenței electrice a rezistorului R este egală cu: a. 3  b. 5  c. 7  d. 9  (3p) 2. Mărimea fizică a cărei unitate de măsură poate fi scrisă în forma W  m  A -2 este: a. energia electrică b. tensiunea electrică c. rezistența electrică d. rezistivitatea electrică (3p) 3. Dependența de temperatură a rezistenței electrice a unui conductor cilindric este redată în figura alăturată. Se neglijează variația cu temperatura a dimensiunilor conductorului. Coeficientul termic al rezistivității materialului din care este confecționat conductorul are valoarea: a. 0,005 K -1 b. 0,002 K -1 c. 0,0015 K -1 d. 0,0005 K -1 (3p) 4. Un generator cu rezistența internă r alimentează un consumator cu rezistența electrică R , conectat la generator prin două fire conductoare identice. Rezistența electrică a unui fir conductor este R f . Randamentul transferului de energie de la generator la consumator este egal cu: R R 2Rf R a. b. c. d. (3p) Rf + r + 2R 2Rf + r 2Rf + r + R 2Rf + r + R 5. Sensul convențional al curentului electric într-un circuit simplu este: a. de la borna „–” la borna „+” în circuitul exterior sursei b. de la borna „–” la borna „+” în circuitul interior sursei c. de la borna „+” la borna „–” în circuitul interior sursei d. același cu sensul deplasării electronilor în circuit. (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateria are tensiunea electromotoare E = 9,0 V și rezistență interioară r = 1,0  . La bornele bateriei se conectează un circuit format din: două rezistoare identice cu rezistența electrică R1 = 3,0  , un rezistor având rezistența electrică R2 necunoscută și un ampermetru considerat ideal (RA  0 ) . Ampermetrul indică I = 1,5 A . Determinați: a. tensiunea la bornele bateriei; b. valoarea rezistenței electrice R2 ; c. randamentul circuitului electric; d. indicația ampermetrului dacă între bornele A și B se conectează un fir cu rezistență electrică neglijabilă. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateria este formată prin legarea în serie a patru generatoare identice, fiecare având t.e.m E0 = 1,0 V și rezistența interioară r0 . Se cunosc: R1 = 3,0 , R2 = 5,0  , iar firul conductor, notat NM, al reostatului cu cursor, are lungimea LNM = 90cm și rezistența electrică totală RNM = 48 . Întrerupătorul K este deschis, iar ampermetrul ideal montat în circuit ( RA  0 ) indică intensitatea I = 400mA. a. Calculați puterea totală dezvoltată de baterie. b. Calculați rezistența interioară r0 a unui generator. c. Se închide întrerupătorul K și se poziționează cursorul reostatului (C) la jumătatea firului NM. Calculați energia electrică consumată de circuitul exterior bateriei în timpul t = 100s. d. Întrerupătorul K rămâne închis și cursorul reostatului (C) se poziționează astfel încât puterea absorbită de circuitul exterior generatoarelor să fie maximă. Determinați distanța la care se află cursorul față de punctul M. 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...