Fizică 2018

Ministerul Educaţiei Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2018 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 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Despre energia mecanică a unui sistem fizic se poate afirma că este: a. o mărime fizică de proces; b. o mărime fizică de stare; c. întotdeauna mai mare decât energia cinetică a sistemului; d. întotdeauna egală cu lucrul mecanic efectuat de greutate. (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, relaţia de definiţie a vectorului viteză medie este: d d F a a. v med = b. v med = c. v med = d. v med = (3p) ∆t ∆t ∆t ∆t 3. Simbolurile mărimilor fizice şi ale unităţilor de măsură fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură a efortului unitar σ = F ⋅ S −1 exprimată în funcție de unități de măsură fundamentale din S.I. este: a. kg ⋅ m −1 ⋅ s-3 b. kg ⋅ m ⋅ s-2 c. kg ⋅ m−2 ⋅ s-1 d. kg ⋅ m-1 ⋅ s-2 (3p) 4. Un corp este lansat cu viteza inițială v 0 = 6 m/s de-a lungul unei suprafețe orizontale. Coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafața orizontală este µ = 0,4 . Distanța parcursă de corp până la oprire are valoarea: a. 15 m b. 9 m c. 4,5 m d. 2,4 m (3p) 5. Asupra unui corp care se deplasează de-a lungul axei Ox acţionează, pe direcţia axei Ox, o forţă variabilă. Variația proiecţiei forţei pe axa Ox în funcție de coordonata x la care se află corpul este reprezentată în figura alăturată. Lucrul mecanic total efectuat de forţă pe parcursul celor 6 m este nul. Valoarea maximă a forței care acționează asupra corpului este: a. 18 N b. 12 N c. 9 N d. 3N (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Se consideră sistemul mecanic din figura alăturată. Masele celor trei corpuri sunt m1 = 1 kg , m2 = 2 kg și m3 = 3 kg . Planul înclinat, de unghi α (sin α = 0,8) , este fixat. Sistemul este lăsat liber. Corpul de masă m3 coboară cu accelerația a = 1,5 m/s 2 . Firele sunt inextensibile, de masă neglijabilă și suficient de lungi, iar scripeții S1 și S2 sunt ideali. Coeficientul de frecare la alunecare dintre corpul de masă m1 și suprafața planului înclinat este egal cu coeficientul de frecare la alunecare dintre corpul de masă m2 și suprafața planului orizontal. a. Reprezentați toate forțele care acționează asupra corpului de masă m1 . b. Calculați raportul dintre valoarea forței de frecare care acționează asupra corpului de masă m1 și valoarea forței de frecare care acționează asupra corpului de masă m2 . c. Determinați valoarea forței de apăsare a firului asupra scripetelui S2 . d. Determinați valoarea coeficientului de frecare dintre corpul de masă m1 și suprafața planului înclinat. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de masă m = 0,8 kg este lansat vertical în sus de la nivelul solului. Forța de rezistență la înaintare datorată interacțiunii cu aerul se consideră constantă pe tot parcursul mișcării. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependența pătratului vitezei corpului de înălțimea la care se află acesta până în momentul în care corpul atinge înălțimea maximă. Determinați: a. impulsul mecanic al corpului în momentul lansării; b. lucrul mecanic efectuat de greutate din momentul lansării corpului până în momentul în care acesta atinge înălțimea maximă; c. valoarea forței de rezistență la înaintare datorată interacțiunii cu aerul; d. timpul scurs din momentul lansării corpului până în momentul în care acesta atinge înălțimea maximă. 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 2018 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 Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02 ⋅ 10 mol , constanta gazelor ideale R = 8,31J ⋅ mol -1 ⋅ K −1 . 23 −1 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 de gaz considerat ideal este comprimată adiabatic. În acest proces: a. densitatea gazului scade b. energia internă a gazului crește c. gazul cedează căldură mediului exterior d. gazul cedează lucru mecanic mediului exterior. (3p) Cp 2. Căldurile molare pentru gaze se pot exprima cu ajutorul exponentului adiabatic γ = . Căldura molară la CV presiune constantă a unui gaz ideal se exprimă, în funcție de exponentul adiabatic, prin relația: γR R a. Cp = b. Cp = CV + γ R c. Cp = d. Cp = γ R − CV (3p) γ −1 γ −1 3. Unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin raportul Q ∆T dintre căldura schimbată de un sistem cu mediul exterior şi variația temperaturii sistemului este: a. J ⋅ kg b. J ⋅ kg−1 c. J ⋅ K d. J ⋅ K −1 (3p) 4. O cantitate de gaz ideal aflată într-un recipient cu pereții rigizi este răcită de la t1 = 77o C până la t 2 = 7o C. Presiunea gazului scade cu: a. 10% b. 11% c. 20% d. 50% (3p) 5. O cantitate constantă de gaz ideal monoatomic (CV = 1,5R ) descrie succesiunea de procese termodinamice reprezentate în coordonate p − T în graficul din figura alăturată. Raportul dintre căldura primită de gaz în procesul 1 → 2 și lucrul mecanic efectuat de gaz în procesul 2 → 3 este: a. 1,5 b. 2 c. 2,5 d. 3 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un cilindru orizontal de volum V1 = 16,62 L este împărțit în două compartimente egale cu ajutorul unui piston de secțiune S = 166,2 cm 2 și grosime neglijabilă, care se poate deplasa fără frecări. Inițial, pistonul este în echilibru. În ambele compartimente se află neon ( µNe = 20 g/mol) la presiunea p1 = 10 5 Pa . Unul dintre compartimente este pus în legătură, printr-un tub de volum neglijabil prevăzut cu un robinet R, inițial închis, cu un balon de sticlă ( ) B, ca în figura alăturată. În balonul B se află oxigen µO2 = 32 g/mol la presiunea p 2 = 2 ⋅ 10 5 Pa , iar volumul balonului este V2 = 8,31 L . Temperatura întregului sistem este menținută constantă la valoarea T = 250 K . a. Determinați densitatea oxigenului din balonul de sticlă. b. Calculați numărul atomilor de neon dintr-unul dintre compartimentele cilindrului. c. Se deschide încet robinetul. Determinați distanța pe care s-a deplasat pistonul până când acesta ajunge din nou în echilibru mecanic. d. Determinați masa molară medie a amestecului de gaze format după deschiderea robinetului. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte)  40  O cantitate ν = 4,81 mol  ≅ mol  de gaz ideal biatomic (CV = 2,5R )  8,31  parcurge procesul ciclic reprezentat în graficul din figura alăturată. Temperatura gazului în starea 1 este T1 = 300K, iar V2 = 2V1 . Se cer: a. temperatura gazului la finalul destinderii 1 → 2; b. căldura primită de gaz în transformarea 1 → 2; c. randamentul motorului termic care ar funcționa după acest ciclu; d. randamentul unui motor termic care ar funcționa după un ciclu Carnot între temperaturile extreme atinse de gaz în procesul ciclic 1 → 2 → 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 2018 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. Un circuit simplu conține un rezistor alimentat la un generator electric cu rezistența interioară nenulă. Dacă se conectează încă un rezistor identic cu primul în paralel cu generatorul, atunci: a. intensitatea curentului electric prin generator se înjumătățește b. intensitatea curentului electric prin generator se dublează c. tensiunea la bornele generatorului scade d. tensiunea la bornele generatorului crește. (3p) 2. Un consumator alcătuit din n rezistoare identice legate în serie, având fiecare rezistența electrică R, este conectat la bornele unei baterii alcătuite din n generatoare identice grupate în paralel, având fiecare tensiunea electromotoare E și rezistența interioară r. Randamentul circuitului este: n 2R n 2R nR nR a. b. 2 c. d. (3p) R+n r 2 n R+r nR + r R + nr 3. Mărimea fizică a cărei unitate de măsură în S.I. poate fi scrisă sub forma J ⋅ s −1 ⋅ A −2 este: a. rezistența electrică b. sarcina electrică c. puterea electrică d. energia electrică (3p) 4. Rezistența electrică a unui fir conductor crește cu 12% când temperatura conductorului crește de la 0o C până la 80o C. Neglijând variația dimensiunilor firului cu temperatura, coeficientul termic al rezistivității materialului din care este confecționat firul este: a. 1,2 ⋅ 10 −3 K −1 b. 1,5 ⋅ 10 −3 K −1 c. 3 ⋅ 10 −3 K −1 d. 9,6 ⋅ 10−3 K −1 (3p) 5. În figura alăturată este redată dependenţa tensiunii la bornele unei surse de intensitatea curentului electric prin aceasta. Rezistenţa interioară a sursei are valoarea: a. 0,5 Ω b. 1,0 Ω c. 1,5 Ω d. 2,0 Ω (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Se cunosc: E1 = 27 V , r1 = 2 Ω , E2 = 36 V , r2 = 5 Ω , R1 = 8 Ω , R2 = 35 Ω . Ampermetrul ideal ( RA ≅ 0 Ω ) montat în circuit indică intensitatea I2 = 0,5 A , având sensul indicat în figură. Determinați: a. valoarea tensiunii la bornele generatorului E2 ; b. valoarea tensiunii la bornele rezistorului R1; c. rezistența electrică a rezistorului R3 ; d. valoarea pe care ar trebui să o aibă rezistența rezistorului R3 pentru ca intensitatea curentului electric prin rezistorul R1 să fie nulă. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateria este formată prin legarea în serie a patru generatoare identice, fiecare având t.e.m E0 = 1V şi rezistenţa interioară r0 . Se cunosc: R1 = 3 Ω, R2 = 5 Ω , iar firul conductor, notat NM, al reostatului cu cursor, are lungimea LNM = 90cm și rezistența electrică totală RNM = 48 Ω. Întrerupătorul K este deschis, iar ampermetrul ideal montat în circuit ( RA ≅ 0 Ω ) indică intensitatea I = 400mA. a. Calculați puterea totală dezvoltată de baterie. b. Calculați rezistența interioară r0 a unui generator. c. Se închide întrerupătorul K și se poziționează cursorul reostatului (C) la jumătatea firului NM. Calculați energia electrică consumată de circuitul exterior bateriei în timpul ∆t = 100 s. d. Întrerupătorul K rămâne închis și cursorul reostatului (C) se poziționează astfel încât puterea absorbită de circuitul exterior generatoarelor să fie maximă. Aflați distanța la care se află cursorul față de punctul M. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilu...