Fizică 2017

Ministerul Educaţiei Naționale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2017 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 Model Se consideră acceleraţia gravitaţională g = 10 m/s 2 . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. În domeniul de valabilitate al legii Hooke, constanta elastică a unui fir depinde: a. numai de natura materialului firului b. de mărimea forţei deformatoare c. de natura materialului şi de dimensiunile firului d. de mărimea alungirii firului (3p) 2. Viteza unui automobil se modifică în timp conform graficului din figura alăturată. Distanţa parcursă de automobil în primele 6 s ale mișcării este: a. 3 m b. 6 m c. 9 m d. 12 m (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice şi ale unităţilor de măsură fiind cele din manualele de fizică, unitatea de

măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin produsul F ⋅ v este: a. W b. J c. N d. kg (3p) 4. De tavanul unui vagon este suspendat un corp prin intermediul unui fir ideal. Vagonul se deplasează pe orizontală cu acceleraţia de 1 m ⋅ s−2 . La echilibru, tangenta unghiului format de direcţia firului cu verticala este: a. 10 b. 1 c. 0,5 d. 0,1 (3p) 5. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia matematică a randamentul planului înclinat este: sin α cos α sin α cos α a. η = b. η = c. η = d. η = (3p) sin α + µ cos α sin α + µ cos α cos α + µ sin α cos α + µ sin α II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp A cu masa m = 0,8 kg este așezat pe suprafaţa unui plan înclinat cu unghiul α ≅ 37° (sin α = 0,6 ) faţă de orizontală. Se constată că, dacă este împins cu o forță de valoare F = 6,4 N , orientată paralel cu suprafața planului înclinat, corpul urcă de-a lungul planului cu viteză constantă. Ulterior, corpul A este legat prin intermediul unui fir inextensibil de un taler. Atât firul cât și talerul au mase neglijabile. Firul este trecut peste un scripete fix S, lipsit de inerţie şi care se mişcă fără frecări, situat în vârful planului înclinat, ca în figura alăturată. Determinaţi: a. coeficientul de frecare la alunecare dintre corpul A şi suprafaţa planului înclinat; b. masa m1 a unui corp care trebuie așezat pe taler astfel încât corpul A să urce cu viteză constantă; c. valoarea acceleraţiei talerului dacă pe acesta se aşează un corp B cu masa m2 = 0,2 kg ; d. valoarea forţei de apăsare exercitată de corpul B, având m2 = 0,2 kg , asupra talerului în condiţiile mişcării de la subpunctul c.. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un vagonet cu masa M = 0,45 t se deplasează cu viteza v = 5,0 m/s pe o suprafaţă orizontală fără frecare. De la o înălţime h = 3,2 m faţă de platforma vagonetului este lăsat să cadă liber un sac cu nisip având masa m = 50 kg , ca în figura alăturată. După cădere sacul rămâne pe platforma vagonetului. a. Calculați lucrul mecanic efectuat de greutate în timpul căderii sacului. b. Calculați viteza sacului în momentul atingerii platformei vagonetului dacă se neglijează forţa de rezistenţă din partea aerului. c. Calculați viteza vagonetului după căderea sacului. d. Considerând că din momentul în care sacul atinge vagonetul și până când viteza verticală a sacului devine nulă trec ∆t = 50 ms , calculați valoarea medie a forței de apăsare normală a sacului asupra vagonetului în acest interval de timp. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naționale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2017 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 Model −1 Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02 ⋅ 10 mol , constanta gazelor ideale R = 8,31J ⋅ mol -1 ⋅ K −1 . 23 Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relaţia: p ⋅ V = νRT . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. O cantitate dată de gaz ideal este comprimată adiabatic. În decursul acestei transformări: a. temperatura gazului scade b. energia internă a gazului creşte c. presiunea gazului scade d. volumul gazului creşte. (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, relaţia dintre căldura specifică şi căldura molară a unui gaz este: c c a. C = µ c b. C = c. C = ν c d. C = (3p) µ ν 3. Unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin produsul dintre densitatea unui corp şi volumul acestuia este: a. kg ⋅ mol b. kg ⋅ mol -1 c. kg d. mol (3p) 4. Două cantităţi egale de gaze ideale biatomice efectuează transformările AB şi CD reprezentate în figura alăturată. Raportul căldurilor schimbate de cele două gaze cu mediul exterior, (Q AB / QCD ) , în cele două transformări este: a. 0,5 b. 1 c. 2 d. 2,5 . (3p) 5. În timpul fiecărui ciclu, un motor termic efectuează lucrul mecanic L = 100 J şi cedează mediului exterior căldura Qced = −300 J . Randamentul motorului termic este egal cu: a. 15% b. 25% c. 50% d. 75% (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un vas este confecţionat din doi cilindri. Un clilindru are aria secţiunii transversale S1 = 9 dm2 şi lungimea L1 = 29 cm , iar al doilea cilindru are aria secţiunii transversale S2 = 4dm2 şi este prevăzut cu piston ce se poate deplasa fără frecare. Vasul este aşezat orizontal, ca în figura alăturată. În interiorul vasului este închis etanș heliu (CV = 1,5R ) , considerat gaz ideal. Iniţial temperatura heliului este t1 = 17°C , iar pistonul este în echilibru la distanța L1 = 29 cm de capătul A . În exteriorul vasului se află aer la presiunea atmosferică p0 = 105 Pa . Heliul este încălzit lent până la temperatura t 2 = 57°C . Considerând cel de-al doilea cilindru suficient de lung, determinaţi: a. presiunea heliului din cilindru, când pistonul se află în poziția inițială; b. numărul de molecule de heliu din cilindru; c. distanţa d pe care se deplasează pistonul, în urma încălzirii heliului; d. căldura primită de heliu în procesul de încălzire. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate dată de gaz ideal biatomic (CV = 2,5R ) aflată iniţial în starea 1 , în care p1 = 10 5 Pa şi V1 = 2 L , parcurge procesul ciclic reprezentat în coordonate p − V în figura alăturată. În transformarea 1-2 presiunea variază direct proporţional cu volumul, iar în transformarea 2-3 temperatura gazului rămâne constantă. Se cunoaşte V2 = 3V1 , V3 = 4,5V1 şi ln1,5 ≅ 0,4 . Determinați: a. energia internă maximă atinsă de gaz în procesul ciclic; b. căldura schimbată de gaz cu mediul exterior în procesul 1− 2 ; c. căldura cedată de gaz mediului exterior pe parcursul transformării ciclice; d. randamentul motorului termic care ar funcționa după acest ciclu. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naționale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2017 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 Model I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. La bornele unei baterii cu rezistența interioară r se conectează un reostat cu rezistenţa electrică maximă R . Puterea electrică disipată în interiorul bateriei: a. nu depinde de rezistenţa electrică a reostatului b. este invers proporţională cu intensitatea curentului care circulă prin reostat c. este direct proporţională cu valoarea rezistenţei electrice a reostatului d. este maximă atunci când rezistenţa electrică a reostatului este nulă. (3p) 2. La capetele unui fir conductor cu rezistenţa electrică R se aplică tensiunea constantă U . Sarcina electrică q ce străbate o secţiune transversală a firului în intervalul de timp ∆t , se poate exprima prin relația: a. q = U ⋅ R ⋅ ∆t b. q = U ⋅ R ⋅ ∆t −1 c. q = U ⋅ R −1 ⋅ ∆t d. q = U ⋅ R −1 ⋅ ∆t −1 (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii exprimate prin U 2 ⋅ S ⋅ ρ −1 ⋅ ℓ −1 este: a. W b. J c. A 2 ⋅ Ω −1 d. V 2 ⋅ Ω (3p) 4. Graficul dependenţei rezistenţei electrice a unui fir metalic de temperatură este redat în figura alăturată. Coeficientul termic al rezistivităţii electrice a materialului din care este confecţionat firul are valoarea: a. 2 ⋅ 10 −3 K -1 b. 4 ⋅ 10 −3 K -1 c. 6 ⋅ 10 −3 K -1 d. 8 ⋅ 10 −3 K -1 (3p) 5. O baterie este formată din N = 10 generatoare identice legate în paralel, caracterizate de t.e.m. E = 12 V şi rezistenţa interioară r = 1 Ω . Bateria se leagă la bornele unui consumator de rezistenţă R = 1,9 Ω . Intensitatea curentului prin consumator este: a. 0,6 A b. 1,2 A c. 6 A d. 12 A (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Circuitul este format din patru rezistoare, un ampermetru considerat ideal (R A ≅ 0 Ω ) un întrerupător K şi un generator având t.e.m E = 16 V şi rezistenţa interioară r = 2 Ω . Se cunosc rezistenţele electrice a trei dintre rezistoare: R1 = 12 Ω , R2 = 6 Ω şi R3 = 3 Ω . Când întrerupătorul K este deschis, intensitatea curentului indicat de ampermetru este Id = 2 A . Rezistenţa electrică a conductoarelor de legătură se neglijează. Determinaţi: a. valoarea tensiunii la bornele generatorului când întrerupătorul K este deschis; b. valoarea rezistenţei electrice R4 a celui de al patrulea rezistor; c. rezistenţa echivalentă a circuitului exterior când întrerupătorul K este închis; d. valoarea pe care ar trebui să o aibă rezistenţa electrică R4 astfel încât intensitatea curentului indicată de ampermetru să aibă aceeaşi valoare atunci când întrerupătorul este deschis, respectiv închis. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateria este formată prin legarea în serie a două generatoare identice cu rezistenţa interioară r = 2 Ω . Rezistenţele electrice ale celor trei rezistoare sunt: R1 = 30 Ω , R 2 = 120 Ω , R3 = 20 Ω . Intensitatea curentului electric indicată de ampermetrul ideal (R A ≅ 0 Ω ) are valoarea I A = 0,25 A . Rezistenţa electrică a conductoarelor de legătură se neglijează. Determinaţi: a. energia dezvoltată de rezistorul având rezistenţa electrică R3 în timpul ∆t = 1 min; b. randamentul circuitului; c. puterea totală dezvoltată de un generator; d. puterea maximă ce ar putea fi debitată de baterie pe un circuit exterior având rezistenţa electrică convenabil aleasă. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naționale și Cercetării Științifice Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2017 Proba E. d) Fizică Filiera teoret...