Fizică 2016

Ministerul Educaţiei Naţionale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2016 Proba E. d) Fizică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – 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 ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă 10 puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. A. MECANICĂ Simulare 2 Se consideră acceleraţia gravitaţională g = 10 m/s . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Asupra unui corp acţionează o forţă rezultantă F , orientată perpendicular pe vectorul viteză momentană v . Vectorul acceleraţie momentană a are direcţia şi sensul vectorului: a. deplasare b. forţă 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 2mE c 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 acelaşi corp este ridicat cu viteză constantă, pe acelaşi plan înclinat, randamentul planului înclinat este: a. 100 % b. 75% c. 50% d. 25% (3p) 4. Viteza unui mobil variază în funcţie de timp conform graficului din figura alăturată. Distanţa parcursă de mobil până la oprire este: a. 25 m b. 50 m c. 1 km 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 ⋅ ℓ0 S ⋅ℓ a. k = E ⋅ S0 ⋅ ℓ 0 b. k = c. k = d. k = 0 0 (3p) ℓ0 S0 E II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un bloc de beton (B) cu masa m = 300 kg este ridicat cu viteza constantă v = 0,4 m/s de-a lungul unei rampe ce formează unghiul α ≅ 37° (sin α = 0,6 ) cu orizontala. Forţa de tracțiune este exercitată asupra blocului de beton prin intermediul unui cablu inextensibil acționat de către un motor (M), fixat în vârful rampei. Cablul este trecut peste un scripete fix (S), ca în figura alăturată. Scripetele este fără frecări și lipsit de inerție, iar masa cablului este neglijabilă în raport cu masa blocului de beton. La un moment t1 cablul formează cu suprafaţa rampei unghiul β = α , iar forţa de tracţiune are valoarea F = 2,5 kN . a. Reprezentaţi forţele ce acţionează asupra blocului de beton (B). b. Determinaţi valoarea forţei de apăsare a blocului de beton pe suprafaţa rampei la momentul t1 . c. Determinaţi valoarea coeficientului de frecare la alunecare dintre blocul de beton şi rampă. d. Determinaţi puterea dezvoltată de motor la momentul t1 . III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp A, având masa m1 = 2 kg , este lăsat să alunece liber din vârful planului înclinat care formează unghiul α = 30° cu orizontala, parcurgând până la baza planului distanţa D = 2 m . Coeficientul de frecare la alunecare  1  dintre corp şi suprafața planului înclinat este µ = 0,12  ≅  . După ce ajunge la baza planului înclinat,   5 3 corpul îşi continuă mişcarea, fără frecare, pe o suprafaţă orizontală. Trecerea pe porţiunea orizontală se face lin, fără modificarea modulului vitezei. Corpul A se cuplează cu un corp B de masă m2 = 3 kg aflat în repaus pe suprafaţa orizontală. Cele două corpuri cuplate îşi continuă mişcarea fără frecare, după care intră într-o zonă rugoasă a suprafeţei orizontale, pe care deplasarea are loc cu frecare. Din momentul intrării pe suprafaţa rugoasă şi până la oprire corpurile parcurg distanţa d = 0,8 m . Calculaţi: a. energia mecanică a corpului A în vârful planului, considerând că energia potenţială este nulă la baza planului; b. lucrul mecanic al forţei de frecare la deplasarea pe planul înclinat; c. viteza corpurilor imediat după cuplare; d. coeficientul de frecare la alunecare dintre corpuri şi suprafaţa rugoasă. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naţionale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2016 Proba E. d) Fizică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – 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 ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă 10 puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ Simulare −1 Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02 ⋅ 10 23 mol , constanta gazelor ideale R = 8,31 J ⋅ mol −1 ⋅ K −1 . Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relaţia: p ⋅ V = ν RT . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Într-o destindere adiabatică a unei cantităţi date de gaz ideal: a. variaţia energiei interne a gazului este nulă b. gazul primeşte energie sub formă de căldură c. gazul cedează energie sub formă de lucru mecanic d. energia internă a gazului este nulă. (3p) 2. Unitatea de măsură în S.I a capacităţii calorice a unui corp este: a. mol ⋅ J−1 b. J ⋅ K −1 c. kg ⋅ K d. J ⋅ K (3p) 3. O cantitate de gaz ideal biatomic C p = 3,5 R ( ) se destinde la presiune constantă primind căldura Q = 350 J. Lucrul mecanic efectuat în acest proces este: a. L = 100 J b. L = 140 J c. L = 200 J d. L = 280 J (3p) 4. În figura alăturată este reprezentată grafic dependenţa densităţii unei cantităţi date de gaz ideal de inversul temperaturii absolute. Graficul corespunde unei transformări în care: a. presiunea variază direct proporţional cu volumul b. presiunea variază invers proporţional cu temperatura c. volumul variază direct proporţional cu temperatura d. volumul variază invers proporţional cu presiunea. (3p) 5. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia matematică a relaţiei Robert Mayer este: a. c p + cv = R b. c p − cv = µ R c. cv = γ c p d. µ (c p − cv ) = R (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Două incinte cu pereți rigizi sunt conectate printr-un tub de volum neglijabil prevăzut cu un robinet închis. Într-o ( ) incintă se află o masă de heliu µ1 = 4 g ⋅ mol−1; Cv1 = 1,5R , iar în cealaltă incintă se găsește o masă egală de azot ( µ2 = 28 g ⋅ mol ; Cv 2 = 2,5R ) . Întregul sistem este izolat adiabatic de mediul exterior. Heliul se află la −1 t1 = 27°C și p1 = 1,8 ⋅ 105 Pa, iar azotul se află la t 2 = 7°C și p2 = 1,2 ⋅ 105 Pa. Calculaţi: V1 a. raportul dintre volumul ocupat de heliu și cel ocupat de azot; V2 b. masa molară a amestecului de gaze obţinut în urma deschiderii robinetului; c. temperatura finală a amestecului de gaze obţinut în urma deschiderii robinetului; d. presiunea finală a amestecului de gaze obţinut în urma deschiderii robinetului. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte)  2  O cantitate ν = 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 = 2 p1 . Se cunoaşte 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 funcţiona după transformarea 1231 . Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naţionale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2016 Proba E. d) Fizică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – 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 ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă 10 puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. C. PRODUCEREA ŞI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU Simulare I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. La bornele unei baterii electrice cu rezistenţă interioară nulă este conectat un consumator. Tensiunea electrică indicată de un voltmetru ideal conectat la bornele bateriei este: a. egală cu tensiunea electromotoare a bateriei b. mai mare decât tensiunea electromotoare a bateriei c. mai mică decât tensiunea electromotoare a bateriei d. egală cu zero. (3p) 2. Simbolurile unităţilor de măsură fiind cele utilizate în manualele de fizică, mărimea fizică a cărei unitate de măsură în S.I. poate fi exprimată prin produsul V ⋅ A este: a. puterea electrică b. sarcina electrică c. rezistența electrică d. intensitatea curentului electric (3p) 3. Un rezistor având rezistenţa electrică R este parcurs, într-un interval de timp ∆t , de un curent electric de intensitate I. Energia W disipată sub formă de căldură poate fi exprimată prin relația: a. W = I ⋅ R ⋅ ∆t b. W = I ⋅ R 2 ⋅ ∆t c. W = I 2 ⋅ R ⋅ ∆t d. W = I ⋅ R ⋅ ∆t 2 (3p) 4. Randamentul transferului de putere al unei baterii electrice pe un rezistor de rezistenţă R este η = 75% . Rezistenţa interioară a bateriei este: R R R a. r = R b. r = c. r = d. r = (3p) 3 4 5 5. În graficul din figura alăturată sunt reprezentate dependenţele intensităţii curentului de tensiunea aplicată la bornele a trei conductoare cu rezistenţe electrice diferite. Relaţia dintre rezistenţele electrice ale celor trei conductoare este: a. R1 > R2 < R3 b. R1 < R2 > R3 c. R1 > R 2 > R3 d. R1 < R2 < R3 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Generatoarele au aceeaşi tensiune electromotoare E1 = E 2 = 15 V şi rezistenţele interioare r1 = 1 Ω , respectiv r2 = 2 Ω . Rezistenţa electrică a rezistorului 3 este R3 = 6 Ω , iar rezistenţa internă a ampermetrului este R A = 2 Ω . Intensitatea curentului indicată de ampermetru este I A = 1 A . Determinaţi: a. tensiunea electrică UMN dintre nodurile M şi N; b. valoarea rezistenţei electrice a rezistorului R2 ; c. indicaţia unui voltmetru ideal (RV → ∞ ) conectat la bornele generatorului cu tensiunea electromotoare E1 ; d. intensitatea curentului electric prin sursa cu tensiunea electromotoare E 2 dacă sursa având tensiunea electromotoare E1 se înlocuieşte cu un fir cu rezistenţa neglijabilă. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un circuit electric este format dintr-o sursă cu tensiunea electromotoare E = 24 V și rezistența interioară r = 0,5 Ω la bornele căreia se conectează un rezistor cu rezistența R legat în serie cu o grupare paralel a două becuri. Puterile consumate de cele două becuri sunt P1 = 24 W , respectiv P2 = 36 W . Intensitatea curentului electric prin rezistorul cu rezistența R are valoarea I = 5 A . a. Reprezentați schema circuitului descris. b. Determinați valoarea intensității curentului electric care străbate becul 1. c. Determinați valoarea rezistenței electrice R . d. Becul 1 se arde. Pentru ca becul 2 să consume aceeaşi putere P2 se înlocuiește rezistorul având rezistența R cu un alt rezistor. Determinați valoarea R ′ a rezistenței electrice a noului rezistor. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naţionale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2016 Proba E. d) Fizică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar • Sunt obligatorii toate subi...