Fizică 2020

Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) Fizică Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului • 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 6 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 autoturism se deplasează cu viteză constantă pe o şosea rectilinie. Viteza autoturismului este un vector orientat: a. în sensul greutății autoturismului b. în sens contrar greutății autoturismului c. în sensul deplasării autoturismului d. în sens contrar deplasării autoturismului. (3p) 2. Simbolurile fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia legii lui Hooke este dată de relaţia: 1 Fℓ 0 ES 0 ES 0 ∆ℓ ℓ a. ∆ℓ = b. ∆ℓ = c. k = d. k = 0 (3p) E S0 Fℓ 0 ℓ0 ES 0 3. Unitatea de măsură a puterii mecanice este: a. J ⋅ s b. J c. W ⋅ s d. W (3p) 4. Un corp având masa m = 2 kg este ridicat cu viteză constantă prin intermediul unui fir ideal. Tensiunea din fir are valoarea: a. 10 N b. 20 N c. 30 N d. 40 N (3p) 5. Asupra unui corp având masa m = 10 kg , aflat iniţial în repaus, acţionează o forţă rezultantă a cărei dependenţă de timp este redată în graficul din figura alăturată. Accelerația corpului la momentul t = 4 s are valoarea: a. 0,5 m/s 2 b. 5 m/s 2 c. 25 m/s 2 d. 50 m/s 2 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Sistemul de corpuri din figură se deplasează în sensul de acţiune al forţei constante F , cu viteza constantă v = 1,5 m/s . Cele două corpuri au masele m1 = m 2 = 2 kg şi sunt legate prin intermediul unui fir inextensibil și de masă neglijabilă, trecut peste un scripete fără frecări și lipsit de inerție. Coeficientul de frecare la alunecare dintre corpul de masă m1 şi suprafaţa orizontală este µ = 0,2 . Firul este suficient de lung pentru ca, în timpul mișcării, corpul de masă m 2 să nu atingă scripetele. a. Determinaţi intervalul de timp necesar corpului de masă m1 pentru a parcurge distanţa d = 1,5 m . b. Reprezentați, pe foaia de examen, forţele care acţionează asupra corpului de masă m1 . c. Calculaţi valoarea tensiunii din firul de legătură. d. Determinaţi valoarea forței F . III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O sanie are masa m = 20kg . Sub acțiunea unei forțe de tracțiune orizontale, sania se deplasează cu viteza constantă v = 10m/s pe porțiunea orizontală de drum AB, ca în figura alăturată. Începând din punctul B, când sania intră pe trambulina de forma unui plan înclinat cu unghiul α ( sin α = 0,1; cos α ≅ 1) , acțiunea forței de tracțiune încetează, dar sania își continuă deplasarea. Lungimea trambulinei este BC = d = 40m. Coeficientul de frecare la alunecarea saniei pe suprafața orizontală este µ1 = 0,05. Trecerea pe planul înclinat se face lin, fără modificarea modulului vitezei. Calculați: a. valoarea forței de tracțiune pe porțiunea orizontală de drum AB; b. puterea dezvoltată pentru tractarea saniei pe porțiunea orizontală de drum AB; c. lucrul mecanic efectuat de greutatea saniei la urcarea acesteia pe trambulină, până în punctul C; d. valoarea coeficientului de frecare la alunecare dintre sanie și trambulină, știind că sania se oprește în punctul C. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) Fizică Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului • 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 6 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. În procesul de răcire la volum constant a unei cantități de gaz ideal: a. energia internă a gazului crește b. densitatea gazului scade c. gazul cedează căldură mediului exterior d. lucrul mecanic schimbat de gaz cu exteriorul este pozitiv. (3p) 2. Relația dintre căldura molară la presiune constantă Cp și căldura molară la volum constant CV a unui gaz ideal având masa molară µ este: R R a. CV = Cp + R b. Cp − CV = R c. C p = Cv + d. Cv = C p + (3p) µ µ 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii Q fizice exprimate prin raportul este: m ⋅ ∆T J J J a. b. c. J d. (3p) kg mol ⋅ K kg ⋅ K 4. O cantitate constantă de gaz ideal care se destinde la temperatură constantă efectuează un lucru mecanic L = 500kJ . Căldura schimbată de gaz cu mediul exterior în acest proces este: a. 500kJ b. 300kJ c. 0 d. −500kJ (3p) 5. O cantitate constantă de gaz ideal efectuează patru procese termodinamice, reprezentate în coordonate p–T în graficul din figura alăturată. Procesul care reprezintă o răcire la presiune constantă este: a. A → 1 b. A → 2 c. A → 3 d. A → 4 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O butelie de formă cilindrică, cu lungimea L = 1,2m și aria secțiunii transversale S = 350 cm2 , conține o cantitate de azot ( µ = 28 g/mol) , considerat gaz ideal. Butelia este prevăzută cu o supapă care se N2 deschide numai când presiunea gazului din butelie atinge valoarea pmax = 415,5kPa . Inițial, gazul se află la temperatura t = 7 o C și la presiunea p = 166,2kPa . Calculați: a. cantitatea de gaz din butelie; b. numărul de molecule de azot din butelie; c. densitatea azotului din butelie; d. temperatura minimă până la care trebuie încălzit gazul pentru ca supapa să se deschidă. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate constantă de gaz ideal poliatomic (CV = 3R ) parcurge procesul 1 − 2 − 3 , reprezentat în coordonate p − V în figura alăturată. În starea inițială (1), presiunea gazului este p1 = 2 ⋅ 105 Pa , iar volumul ocupat de gaz este V1 = 5 dm3 . a. Reprezentați grafic succesiunea de transformări 1-2-3 în coordonate V − T . b. Calculați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în procesul 1− 2 − 3 . c. Calculați variația energiei interne a gazului în transformarea 1-2. d. Calculați căldura totală schimbată de gaz cu mediul exterior în procesul 1− 2 − 3 . Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) Fizică Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului • 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 6 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateria are rezistența interioară r nenulă. Indicația voltmetrului ideal ( RV → ∞ ) este egală cu tensiunea electromotoare E a bateriei dacă: a. circuitul exterior are rezistenţa R = r b. circuitul exterior are rezistenţa R = 2r c. întrerupătorul k este închis d. întrerupătorul k este deschis (3p) 2. Un consumator cu rezistenţa electrică R este conectat la bornele unei baterii formate prin legarea serie a trei generatoare identice, având fiecare tensiunea electromotoare E și rezistența interioară r. Intensitatea curentului electric prin consumator este: E E 3E 3E a. b. c. d. (3p) 3R + r 9R + r R + 3r 3R + r 3. Unitatea de măsură în S.I. a sarcinii electrice este: a. C b. V c. J d. A (3p) 4. Un fir metalic conductor cu secţiunea S = 0,4 mm2 şi rezistenţa electrică R = 3,2 Ω este înfăşurat pe un cilindru izolator. Lungimea totală a firului este L = 4 m . Rezistivitatea electrică a materialului din care este confecţionat firul este egală cu: a. 4,8 ⋅ 10 −7 Ω ⋅ m b. 3,6 ⋅ 10 −7 Ω ⋅ m c. 3,2 ⋅ 10 −7 Ω ⋅ m d. 2,7 ⋅ 10 −7 Ω ⋅ m (3p) 5. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependenţa tensiunii de la bornele unui consumator de intensitatea curentului electric ce trece prin el. Rezistența electrică a consumatorului are valoarea: a. 0,66 Ω b. 1,5 Ω c. 6 Ω d. 24 Ω (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Generatorul are tensiunea electromotoare E = 60 V și rezistența interioară r = 6 Ω . Rezistoarele au rezistențele electrice R1 = 24 Ω , R2 = 30 Ω și R3 = 60 Ω , ampermetrul este ideal ( RA ≅ 0 Ω ) , iar conductoarele de legătură au rezistența electrică neglijabilă. a. Calculați rezistența echivalentă a grupării celor trei rezistoare. b. Calculați intensitatea curentului electric indicată de ampermetru. c. Calculaţi intensitatea curentului electric ce străbate rezistorul R2 . d. Calculați tensiunea indicată de un voltmetru ideal ( RV → ∞ ) conectat la bornele generatorului. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un bec cu puterea nominală Pn = 100 W este conectat în serie cu un rezistor cu rezistența electrică R = 10 Ω , iar gruparea este conectată la bornele unui generator electric cu rezistența interioară r = 5 Ω . Intensitatea curentului electric ce străbate generatorul are valoarea I = 2 A , iar becul funcţionează la parametrii nominali. Calculați: a. tensiunea de la bornele becului; b. tensiunea electromotoare a generatorului; c. energia electrică consumată de circuitul exterior generatorului în intervalul de timp ∆t = 10minute ; d. randamentul circuitului electric. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului  Ministerul Educației și Cercetării Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) Fizică Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului • 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 6 −34 Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 ⋅ 10 m/s , constanta Planck h = 6,6 ⋅ 10 J ⋅ s . 8 I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. O radiație incidentă pe suprafața unui catod produce efect fotoelectric extern. Creșterea numărului de fotoni incidenți în unitatea de timp pe suprafața catodului, cu menținerea constantă a frecvenței, conduce la: a. creşterea numărului de electroni extraşi din catod în unitatea de timp b. scăderea numărului de electroni extraşi din catod în unitatea de timp c. creşterea energiei cinetice a electronilor extraşi din catod d. scăderea energiei cinetice a electronilor extraşi din catod (3p) 2. Un sistem optic centrat este alcătuit din două lentile subţiri alipite având convergențele C1 și respecti...