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 Varianta 3 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. Un automobil coboară o pantă rectilinie, menținându-și viteza constantă. În această situație: a. energia totală a automobilului rămâne constantă b. energia potențială gravitațională a automobilului rămâne constantă c. energia cinetică a automobilului scade d. energia totală a automobilului scade. (3p) 2. Un fir elastic fixat la un capăt, având constanta de elasticitate k , are lungimea ℓ 0 în stare nedeformată. Firul este alungit de o forță ce acționează la celălalt capăt al firului până când lungimea firului devine ℓ. Lucrul mecanic efectuat de forța elastică este: a. L = − k ℓ2 b. L = − k (ℓ − ℓ0 ) 2 kℓ ℓ c. L = − 0 d. L = − ( k ℓ 2 + ℓ 20 ) (3p) 2 2 2 2 3. Unitatea de măsură a impulsului exprimată în unități de măsură fundamentale din S.I. este: a. kg ⋅ m ⋅ s−2 b. kg ⋅ m−1 ⋅ s−2 c. kg ⋅ m ⋅ s−1 d. kg ⋅ m ⋅ s (3p) 4. Un atlet parcurge o anumită distanță cu viteza constantă v1 = 2m/s. În continuare, el parcurge o distanță de trei ori mai mică, cu viteza constantă v 2 = 6m/s. Viteza medie a atletului pe toată distanța parcursă a fost: a. 2,2m/s b. 2,4m/s c. 3m/s d. 4m/s (3p) 5. În graficul alăturat este reprezentată dependența de timp a puterii dezvoltate de un motor pentru deplasarea unui corp. Lucrul mecanic efectuat de motor în cele ∆t = 12 s este: a. 30 J b. 72J c. 30kJ d. 72kJ (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Sistemul reprezentat în figura alăturată conține corpul A cu masa mA = 4kg și talerul B cu masa mB = 1kg. Unghiul format de planul înclinat cu orizontala este α = 30o , iar coeficientul de frecare la alunecare dintre 3 corpul A și planul înclinat este µ = 0,29 ≅ . Firul inextensibil și scripetele au mase neglijabile, iar frecările 6 din scripete sunt neglijabile. Sistemul de corpuri este lăsat liber. Determinați: a. valoarea forței de frecare la alunecarea corpului A pe planul înclinat; b. masa mC a unui corp care, așezat pe talerul B, asigură ridicarea uniformă a corpului A pe planul înclinat; c. valoarea forței de apăsare asupra axului scripetelui în condițiile punctului b. d. valoarea accelerației sistemului dacă în locul corpului cu masa mC se așază pe talerul B un corp cu masa M = 3kg . III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp cu masa m = 200 g este lansat, din originea axei Ox, pe o suprafață orizontală pe care se deplasează până la oprire. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependența energiei cinetice a corpului de coordonata x până în punctul de coordonată x1 = 2m. Dimensiunile corpului sunt suficient de mici, astfel încât acesta poate fi considerat punct material, iar coeficientul de frecare la alunecare este constant. Calculați: a. viteza imprimată corpului în punctul O; b. lucrul mecanic efectuat de forța de frecare în timpul deplasării corpului din origine până în punctul de coordonată x1 = 2m. c. coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafața orizontală; d. modulul ∆p al variației impulsului corpului din momentul lansării și până la trecerea prin punctul de coordonată x2 = 6m. 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 Varianta 3 −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 relaţia: p ⋅ V = νRT . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Energia internă a unei cantităţi date de gaz ideal crește într-o: a. comprimare adiabatică b. comprimare izobară c. comprimare izotermă d. răcire izocoră. (3p) 2. O cantitate de gaz ideal aflată într-un recipient cu pereți rigizi este încălzită de la t1 = 27°C la t2 = 177°C . Ştiind că presiunea în starea iniţială este p1 = 1,2 ⋅ 10 5 Pa atunci presiunea în starea finală este: a. p2 = 106 Pa b. p2 = 9 ⋅ 105 Pa c. p2 = 7,8 ⋅ 105 Pa d. p2 = 1,8 ⋅ 105 Pa (3p) 3. O cantitate de He, considerat gaz ideal, trece din starea 1 în starea 2 fie prin procesul 1 → a → 2 fie prin procesul 1 → b → 2 . Afirmația corectă este: a. ∆U1a 2 > ∆U1b 2 b. Q1a 2 < Q1b 2 c. L1a 2 = L1b 2 d. L1a = Lb 2 (3p) 4. Căldura cedată de un anumit sistem termodinamic mediului extern într-un interval de timp ∆τ depinde de intervalul de timp conform relaţiei Q = c ⋅ ∆τ , în care c reprezintă o constantă. Simbolurile unităţilor de măsură fiind cele utilizate în manuale, unitatea de măsură în S.I. a constantei c este: a. J ⋅ s b. N ⋅ s-1 c. J ⋅ s -1 d. J ⋅ K -1 (3p) Cp 5. Căldurile molare pentru gaze se pot exprima cu ajutorul exponentului adiabatic γ = . Căldura molară la CV volum constant a unui gaz ideal se exprimă, în funcție de exponentul adiabatic, prin relația: γR R γR a. CV = b. CV = c. CV = d. CV = Cp + γ R (3p) γ −1 γ −1 γ +1 II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un vas metalic de volum V = 20 L , prevăzut cu un robinet, conţine azot ( µN = 28 g mol) la presiunea 2 p = 2,73 ⋅ 10 Pa şi temperatura t = 0 C . Se deschide robinetul şi se lasă să iasă azot, până când presiunea 5 azotului rămas în vas devine de două ori mai mare decât presiunea atmosferică, după care se închide robinetul. Presiunea atmosferică este p0 = 105 Pa , iar temperatura vasului este menţinută constantă. a. Calculaţi densitatea azotului înainte de deschiderea robinetului. b. Calculaţi numărul de molecule de azot din unitatea de volum (N V ) înainte de a deschide robinetul. c. Determinaţi cantitatea de azot evacuată din vas. d. Se introduce ulterior în vas o cantitate de oxigen ( µO = 32 g mol) , considerat gaz ideal, până când 2 presiunea amestecului rezultat revine la valoarea iniţială p . Determinaţi masa de oxigen introdusă. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate ν = 1 mol de gaz ideal monoatomic (Cv = 1,5R ) având în starea inițială temperatura T1 = 300 K suferă procesul ciclic reprezentat în coordonate V − T în figura alăturată. Căldura primită de gaz în transformarea 1 → 2 este Q12 = 24930 J . Se dă ln 5 = 1,6. a. Reprezentați succesiunea de transformări în coordonate p − V . b. Calculați valoarea energiei interne a gazului în starea 3. c. Calculați valoarea temperaturii maxime atinse pe ciclu. d. Determinați valoarea lucrului mecanic cedat de gaz în transformarea 3 → 1. 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 Varianta 3 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Puterea maximă transferată circuitului exterior de către o sursă cu t.e.m. E = 6 V este egală cu Pmax = 45 W . Rezistenţa interioară a sursei este egală cu: a. 0,2 Ω b. 0,6 Ω c. 0,8 Ω d. 1,25 Ω (3p) 2. Tensiunea la bornele unui reostat (rezistor a cărui rezistenţă electrică poate fi variată) este menţinută constantă. În graficul alăturat este reprezentată intensitatea curentului prin reostat în funcţie de rezistenţa acestuia, I = f (R ) . Când rezistenţa electrică a reostatului este R = 40 Ω intensitatea curentului electric prin reostat are valoarea: a. 50 mA b. 75 mA c. 100 mA d. 150 mA (3p) 3. Rezistența electrică a unei laturi a cadrului în formă de pătrat este R . Rezistența echivalentă a cadrului între punctele A și B este: R a. b. R c. 3R d. 4R 2 (3p) 4. Unitatea de măsură în S.I. a produsului dintre rezistivitatea electrică şi intensitatea curentului electric este: a. Ω ⋅ A b. V ⋅ Ω -1 c. Ω ⋅ A −1 d. V ⋅ m (3p) 5. Schema unui circuit electric este redată în figura alăturată. Bateria are t.e.m. E = 12 V şi rezistenţa interioară r = 3,7 Ω , iar rezistenţa electrică a consumatorului R = 6,3 Ω . Întrerupătorul k este deschis. Un voltmetru ideal (RV → ∞ ) conectat la bornele rezistorului va indica: a. 0 V b. 1,2 V c. 7,56 V d. 12 V (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) R În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Rezistenţa interioară a bateriei este r = , 6 iar R = 100 Ω . Când întrerupătorul K este deschis ampermetrul indică I1 = 0,36 A . Știind că ampermetrul este considerat ideal (R A ≅ 0 Ω ) , să se determine: a. rezistența echivalentă a circuitului exterior sursei când întrerupătorul K este deschis; b. tensiunea electromotoare E a bateriei; c. indicația ampermetrului când întrerupătorul K este închis; d. indicația unui voltmetru ideal (RV → ∞ ) conectat între punctele A și B în locul întrerupătorului. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Filamentul unui bec are lungimea totală de 44 cm. Pe bec sunt inscripţionate valorile nominale (220 V; 100 W ) , iar temperatura filamentului, la aceste valori, este t = 2000°C . Pentru a asigura funcţionarea normală a becului, dacă acesta se conectează la o tensiune U = 250 V , se montează în serie cu acesta o rezistenţă adiţională. Filamentul becului este din wolfram şi se cunosc, pentru wolfram: rezistivitatea la t 0 = 0°C ρ 0 = 5,5 ⋅ 10 −8 Ω ⋅ m şi coeficientul termic al rezistivităţii, α = 4,5 ⋅ 10 −3 grad-1 . Să se calculeze: a. rezistenţa filamentului când acesta funcţionează la parametrii nominali; b. aria secţiunii transversale a filamentului, dacă se neglijează variaţiile dimensiunilor acestuia cu temperatura; c. valoarea rezistenţei adiţionale care asigură funcţionarea normală a becului; d. energia totală consumată de bec împreună cu rezistenţa adiţională în 22 de minute de funcţionare. 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 acordă 10 puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. D. OPTICĂ Varianta 3 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Unitatea de măsură în S.I. a energiei unui foton este: a. V b. m−1 c. J d. s −1 (3p) 2. O rază de lumină trece d...