Fizică 2017

Ministerul Educaţiei Naționale 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 Simulare Se consideră acceleraţia gravitaţională g = 10 m/s . 2 I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Dacă un corp urcă de-a lungul suprafeței unui plan înclinat, cu viteză constantă, atunci: a. energia potențială gravitațională creşte în timp; b. energia cinetică a corpului scade în timp; c. energia cinetică a corpului crește în timp; d. energia mecanică a corpului scade în timp. (3p) ∆ℓ 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia alungirii relative ε = a ℓ0 unui fir elastic este: a. ε = F ⋅ S −1 ⋅ E −1 b. ε = F ⋅ S −1 ⋅ E c. ε = F −1 ⋅ S ⋅ E d. ε = F ⋅ S ⋅ E −1 (3p) 3. Unitatea de măsură a mărimii fizice definite prin raportul dintre lucrul mecanic efectuat și durată este: a. J b. N ⋅ s c. N d. W (3p) 4. Un corp de masă m = 500 g este lansat vertical în sus, de la suprafața pământului, cu viteza inițială v 0 = 20 m/s . Frecările cu aerul se consideră neglijabile. Lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului din momentul lansării acestuia și până în momentul în care atinge înălțimea maximă are valoarea: a. 200 J b. 100 J c. -100 J d. -200 J (3p) 5. Un corp care pornește la momentul t 0 = 0 cu viteza inițială v 0 = 2 m/s , se deplasează rectiliniu. Accelerația corpului, orientată în sensul vitezei iniţiale, variază în funcție de timp conform graficului din figura alăturată. Viteza corpului la momentul t = 5 s are valoarea: a. 20m/s b. 18 m/s c. 15 m/s d. 12 m/s (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Masele celor două corpuri din sistemul mecanic reprezentat în figura alăturată sunt m1 = 2 kg și m2 = 3 kg . Planul înclinat, de unghi α = 30° , este fixat, firele sunt inextensibile, de masă neglijabilă, iar scripetele este lipsit de inerție și fără frecări. De capătul firului trecut peste scripete se trage cu o forță constantă orientată orizontal. Coeficientul de frecare la alunecare dintre corpuri și suprafața  1  planului înclinat este µ = 0,58  ≅  . În timpul urcării celor două corpuri   3 viteza sistemului creşte cu ∆v = 0,4 m/s în fiecare secundă. a. Reprezentați toate forțele care acționează asupra corpului de masă m2 . b. Calculați valoarea forței de frecare dintre corpul de masă m2 și suprafața planului înclinat. c. Determinați valoarea tensiunii din firul care leagă cele două corpuri. d. Determinați valoarea forței orizontale care trage de firul trecut peste scripete. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp punctiform de masă m1 = 0,2 kg 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 m 2 = 0,4 kg , 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 µ = 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 Educaţiei Naționale 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 Simulare J Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02 ⋅ 10 23 mol −1 , constanta gazelor ideale R = 8,31 . Între mol ⋅ K 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. Unitatea de măsură în S.I. a cantităţii de substanţă este: a. kg b. mol c. kg ⋅ mol−1 d. mol ⋅ kg−1 (3p) 2. Într-un destindere la temperatură constantă, căldura molară C a unui gaz ideal este: a. C = 0 b. C = C p c. C = CV d. C → ∞ (3p) 3. Energia internă a unei cantităţi constante de gaz ideal scade în cursul unei: a. destinderi izoterme b. comprimări adiabatice c. comprimări izoterme d. destinderi adiabatice. (3p) 4. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependenţa presiunii unui gaz de volumul acestuia, în cursul unui proces în care cantitatea de gaz rămâne constantă. Lucrul mecanic efectuat de gaz în acest proces este egal cu: a. 100 J b. 200 J c. 300 J d. 600 J (3p) 5. Un motor termic ideal funcţionează după un ciclu Carnot. Randamentul motorului este η = 80% . Raportul dintre temperatura maximă şi temperatura minimă atinsă de substanţa de lucru în cursul ciclului este: a. 2 b. 3 c. 4 d. 5 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un balon de sticlă conţine un amestec format din ν 1 = 2 ⋅ 10 −3 mol de argon (µ1 = 40g/mol ) şi N2 = 3,01⋅ 1020 molecule de azot (µ 2 = 28g/mol ) . Căldurile molare la volum constant ale celor două gaze sunt CV 1 = 1,5R şi CV 2 = 2,5R . La temperatura t1 = 27°C presiunea gazului din balon este p1 = 0,75 ⋅ 105 Pa . Amestecul celor două gaze poate fi considerat gaz ideal. Se neglijează capacitatea calorică a balonului şi modificarea dimensiunilor acestuia cu temperatura. Determinaţi: a. masa amestecului din balon; b. volumul ocupat de amestec; c. presiunea p2 atinsă de amestecul de gaze dacă temperatura acestuia devine T2 = 400K ; d. căldura absorbită de amestec în timpul procesului de încălzire de la T1 la T2 . III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un motor termic funcţionează după ciclul termodinamic reprezentat în figura alăturată. Gazul utilizat ca Cp substanţă de lucru are exponentul adiabatic γ = = 1,5 . În transformarea (1) → (2) temperatura gazului Cv rămâne constantă. Transformarea (3) → (1) este adiabatică, iar legea acestei transformări este pV γ = const. Cunoscând p1 = 8 ⋅ 105 Pa , V1 = 1dm3 , V2 = 4V1 şi ln 2 ≅ 0,7 , determinaţi: a. căldura molară la volum constant a gazului utilizat; b. lucrul mecanic efectuat de gaz în procesul (1) → (2) ; c. variaţia energiei interne a gazului în procesul (2) → (3) ; d. randamentul motorului termic. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naționale 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 Simulare I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Puterea transferată de o baterie unui consumator cu rezistenţa electrică variabilă este maximă când: a. rezistenţa electrică a consumatorului este egală cu rezistenţa interioară a bateriei b. intensitatea curentului prin consumator este minimă c. rezistenţa electrică a consumatorului este minimă d. tensiunea la bornele consumatorului este maximă. (3p) 2. Patru rezistoare identice, având fiecare rezistenţa electrică R , sunt conectate iniţial în serie şi ulterior în paralel. Relaţia dintre rezistenţa echivalentă a grupării serie Rs şi cea a grupării paralel Rp este: a. Rs = 20Rp b. Rs = 16Rp c. Rs = 4Rp d. Rs = 2Rp (3p) 3. Pentru a alimenta o telecomandă la tensiunea de 10 V, un elev montează în serie cinci baterii identice având fiecare t.e.m. E = 2 V şi rezistenţa interioară neglijabilă. Din neatenţie, elevul nu a montat toate bateriile cu polaritatea corectă. Măsurând tensiunea electromotoare echivalentă a grupării, elevul găseşte valoarea 6 V . Pentru a asigura funcţionarea corectă a grupării, elevul trebuie să inverseze polaritatea unui număr de baterii egal cu: a. 1 b. 2 c. 3 d. 5 (3p) 4. Raportul dintre energia electrică disipată de un consumator şi intensitatea curentului electric prin acesta are ca unitate de măsură în Sistemul Internaţional: a. V b. V ⋅ s−1 c. V ⋅ s d. Ω ⋅ s (3p) 5. În figura alăturată este reprezentată grafic dependenţa de lungime a rezistenţei electrice a unui fir conductor. Aria secţiunii transversale a firului este S = 4 mm2 . Rezistivitatea materialului din care este confecţionat firul este egală cu: a. 48 ⋅ 10-5 Ω ⋅ m b. 64 ⋅ 10-5 Ω ⋅ m c. 6,4 ⋅ 10-7 Ω ⋅ m d. 4,8 ⋅ 10-7 Ω ⋅ m (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateria are rezistenţa interioară neglijabilă. Rezistenţa electrică a rezistorului este R = 100 Ω . Când comutatorul este în poziţia (1) , ampermetrul indică I1 = 2 A , iar voltmetrul indică U1 = 220 V . Când comutatorul este în poziţia (2) , ampermetrul indică I 2 = 2,2 A , iar voltmetrul indică U 2 = 198 V . Ştiind că rezistenţa electrică a conductoarelor de legătură este neglijabilă, determinaţi: a. rezistenţa electrică RA a ampermetrului; b. rezistenţa electrică RV a voltmetrului; c. tensiunea electromotoare a sursei; d. indicaţiile I3 respectiv U 3 ale celor două aparate de măsură, dacă se înlocuieşte rezistorul de rezistenţă R cu un fir de rezistenţă neglijabilă, iar comutatorul este în poziţia (2) . III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un radiator cu puterea nominală n P = 2,2 kW şi tensiunea nominală n U = 220 V trebuie alimentat de la o sursă care asigură tensiunea constantă U = 260 V la bornele sale. a. Calculaţi rezistenţa electrică a radiatorului în regim nominal. b. Determinaţi valoarea rezistenţei Rad a unui rezistor care trebuie conectat în serie cu radiatorul astfel încât acesta să funcţioneze la parametri nominali. c. Se conectează în paralel cu primul radiator un al doilea radiator având aceiaşi parametri nominali Pn şi U n . Calculaţi valoarea rezistenţei Rad ′ a unui alt rezistor care, conectat în serie cu gruparea radiatoarelor, asigură funcţionarea acestora la parametri nominali. d. Calculaţi energia electrică disipată de gruparea paralel a celor două radiatoare funcţionând la parametri nominali timp de 10 minute. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educaţiei Naționale 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...