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 Simulare Se consideră accelerația gravitațională g = 10m/s2 . I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Alungirea relativă a unui fir elastic este: a. independentă de natura materialului din care este confecționat firul b. direct proporțională cu lungimea firului nedeformat c. direct proporțională cu aria secțiunii transversale a firului d. direct proporțională cu efortul unitar (3p) 2. Un corp cu masa m se deplasează cu accelerația a . Expresia greutății corpului este: a. G = m  ( a + g ) b. G = m  ( a − g ) c. G = m  g d. G = m  a (3p) 3. Unitatea de măsură a lucrului mecanic, exprimată în funcție de unități de măsură din S.I. este: a. N  m2 b. kg  m2  s−2 c. J  s−1 d. kg  m  s−2 (3p) 4. Un corp situat la înălțimea H = 2,0 m față de sol este aruncat pe verticală, în jos, cu viteza v0 = 4,0 m/s . Energia potențială se consideră nulă la nivelul solului. Înălțimea la care energia cinetică a corpului este egală cu energia potențială este: a. 1,4 m b. 1,2 m c. 1,1m d. 1,0 m (3p) 5. În figura alăturată este reprezentată grafic viteza unui mobil în funcție de timp. Raportul dintre distanța străbătută de mobil în primele 5 secunde ale mișcării și distanța străbătută în ultimele 5 secunde ale mișcării este: a. 4 b. 3 c. 2 d. 1 (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Două corpuri de mase m1 = 1,0 kg și m2 = 2,0 kg , aflate pe o suprafață orizontală, sunt legate între ele prin intermediul unui resort elastic de masă neglijabilă. Se trage de corpul de masă m 1 cu o forță F a cărei direcție formează unghiul   37 ( sin = 0,6) cu orizontala, astfel încât ambele corpuri se deplasează cu accelerația constantă a = 30 cm/s . În aceste condiții deformarea resortului este  = 20 mm . Coeficientul 2 de frecare la alunecare dintre cele două corpuri și suprafața orizontală este același,  = 0,20 . a. Determinați valoarea constantei elastice a resortului. b. Calculați valoarea forței de tracțiune F . c. Calculați valoarea variației vitezei unui corp în t1 = 4,0 s de deplasare cu accelerația constantă a . d. În momentul în care fiecare dintre cele două corpuri are viteza v0 = 1,2 m/s , acțiunea forței F încetează, iar corpurile continuă să înainteze pe suprafața orizontală cu frecare. După t = 0,30 s de la încetarea acțiunii forței F viteza corpului de masă m1 este v1 = 0,76 m/s . Calculați viteza corpului de masă m2 la acest moment de timp. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O săniuță cu masa m = 10 kg , aflată pe un plan înclinat, la înălțimea h = 6 m față de baza planului înclinat, este lansată spre baza planului cu viteza inițială v0 = 3 m/s . Unghiul dintre suprafața planului înclinat și orizontală este   37 ( sin = 0,6) . Sania ajunge la baza planului cu viteza v1 = 9 m/s după care își continuă mișcarea pe o suprafață orizontală până la oprire. Coeficientului de frecare la alunecare dintre săniuță și suprafață este același pe toată suprafața planului înclinat și pe orizontală. Trecerea săniuței de pe planul înclinat pe suprafața orizontală se face lin, fără modificarea modulului vitezei. Se consideră că energia potențială gravitațională este nulă la baza planului înclinat. Determinați: a. energia mecanică a săniuței în momentul lansării spre baza planului înclinat; b. valoarea coeficientului de frecare la alunecare dintre săniuță și suprafața planului; c. distanța parcursă de sanie, pe suprafața orizontală, până la oprire; d. valoarea medie a puterii dezvoltate de forța de frecare ce acționează asupra săniuței pe suprafața orizontală, până la oprire. 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 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 dată de gaz ideal își dublează temperatura fie încălzindu-se izobar în procesul 1→2, fie încălzindu-se izocor în procesul 1→3. Referitor la aceste procese este adevărată afirmația: a. U13  U12 b. Q12  Q13 c. L12  Q12 d. Q12 = Q13 (3p) 2. Un motor termic ideal funcționează după un ciclu Carnot. Temperatura sursei reci reprezintă o fracțiune f = 45% din temperatura sursei calde. Randamentul acestui motor este egal cu: a. 55% b. 50% c. 45% d. 40% (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia căldurii specifice este: Q Q a. c =  R (T2 − T1 ) b. c =  CV (T2 − T1 ) c. c = d. c = (3p)  (T2 − T1 ) m (T2 − T1 ) 4. O cantitate de gaz ideal efectuează transformarea 1 → 2 → 3 reprezentată în coordonate p − T în figura alăturată. Relația corectă dintre densitățile gazului în cele trei stări este: a. 3  1  2 b. 3  2  1 c. 3 = 1  2 d. 3  1 = 2 (3p) 5. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură a mărimii p exprimată prin raportul dintre presiunea unui gaz și densitatea acestuia este:  a. J  mol b. J  kg c. J  kg−1 d. J  mol−1 (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O incintă cu pereți rigizi are volumul V = 2,493 L și conține metan ( 1 = 16 g/mol) , la presiunea p1 = 2,0  105 Pa și temperatura T = 300 K . Incinta este conectată la un cilindru cu piston prin intermediul unui tub de volum neglijabil, prevăzut cu o supapă A, ca în figura alăturată. Supapa rămâne închisă atâta timp cât presiunea din incintă este mai mare decât presiunea din cilindru și se deschide când cele două presiuni devin egale. Inițial în cilindru se află heliu ( 2 = 4 g/mol) , la presiunea p0 = 1,0  105 Pa și aceeași temperatură T , iar pistonul se află la distanța = 15 cm de căpătul cilindrului. Aria secțiunii transversale a cilindrului este S = 166,2 cm . Prin împingerea pistonului heliul este introdus din cilindru în incintă. 2 Temperatura gazelor nu se modifică. Determinați: a. cantitatea de heliu aflată inițial în cilindru; b. distanța pe care s-a deplasat pistonul până în momentul deschiderii supapei; c. presiunea gazului din incintă după introducerea întregii cantități de heliu; d. masa molară a amestecului de gaze din incintă. 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 după legea p = a  V , unde a = const . , până la dublarea volumului, 2→3 destindere izotermă până în starea în care p3 = p1 și 3→1 comprimare izobară până în starea inițială. În procesul 2 → 3 lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior este L23 = 2,8 kJ . 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 lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior. d. Calculați randamentul unui motor termic care ar funcționa după ciclul termodinamic 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 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 Simulare I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. O baterie cu t.e.m. E și rezistența interioară r este conectată la bornele unui consumator cu rezistența electrică R variabilă. Randamentul transferului de putere de la generator la consumator: a. crește dacă rezistența electrică a consumatorului scade b. este maxim dacă rezistența electrică a consumatorului este nulă c. crește dacă rezistența electrică a consumatorului crește d. este independent de rezistența electrică a consumatorului (3p) 2. La bornele unui consumator sunt conectate, în paralel, două generatoare identice, având fiecare tensiunea electromotoare E și rezistența interioară r. Consumatorul are rezistența electrică aleasă astfel încât să preia puterea maximă de la gruparea celor două generatoare. Expresia puterii maxime este: 2 2 2 2 a. Pmax = E b. Pmax = E c. Pmax = E d. Pmax = E (3p) 8r 4r 2r r 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii exprimate prin relația E  I  t poate fi scrisă în forma: a. W  s b. W  s−1 c. J  s−1 d. J  s (3p) 4. În circuitul din figura alăturată cele două generatoare au tensiunile electromotoare E1 = 8 V, respectiv E2 = 5 V și rezistență interioară nulă. Rezistorii sunt identici și au rezistența electrică r = 2  . Ampermetrul montat în circuit este considerat ideal (RA  0 ). Curentul electric măsurat de ampermetru are intensitatea egală cu: a. 1 A b. 1,5 A c. 2,5 A d. 6,5 A (3p) 5. 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) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Sursele sunt identice și au valoarea tensiunii electromotoare E1 = E2 = 4 V și rezistența interioară r = 2  . Valorile rezistențelor electrice ale rezistorilor sunt R1 = 2  , R2 = 2,5  , R3 = 1,5  și R4 = 4,5  . Determinați: a. intensitatea curentului electric care străbate rezistorul R2 atunci când ambele întrerupătoare K1 și K2 sunt deschise; b. intensitatea curentului electric care străbate rezistorul R3 dacă K1 este deschis, iar K2 este închis; c. intensitatea curentului electric care străbate rezistorul R1 dacă K1 este închis, iar K2 este deschis; d. indicația unui voltmetru ideal ( RV → ) montat în serie cu R3 în condițiile punctului c. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateria este 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, rezistența electrică a rezistorului este R = 60  și rezistența electrică a ampermetrului este RA = 5 . Cursorul C al reostatului este fixat la jumătatea reostatului....