Fizică 2020

Ministerul Educației Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) Proba scrisă la 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. Un corp este lansat vertical în sus, de la nivelul solului. Interacţiunea cu aerul fiind neglijabilă, în timpul urcării corpului: a. energia cinetică scade b. lucrul mecanic efectuat de greutate este nul c. energia potențială gravitațională scade d. viteza corpului rămâne nemodificată. (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, relaţia de definiţie a vectorului accelerație medie este: ∆p ∆v F d a. amed = b. amed = c. amed = d. amed = (3p) ∆t ∆t ∆t ∆t 3. Unitatea de măsură în S.I. a raportului dintre puterea dezvoltată de motorul unei maşini şi viteza sa este: a. J b. W c. N d. m ⋅ s −2 (3p) 4. La capătul unui resort având constanta elastică k = 25 N/m este suspendat un corp de masă m = 50 g . La echilibru, alungirea resortului are valoarea: a. 5 cm b. 2 cm c. 0,5 cm d. 0,2 cm (3p) 5. Un corp se deplasează rectiliniu, astfel încât viteza acestuia variază în funcție de timp conform graficului din figura alăturată. Distanța parcursă de corp pe durata celor 5 secunde ale mișcării are valoarea: a. 15m b. 20m c. 25m d. 30m (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În sistemul din figura alăturată, masa corpului A are valoarea mA = 2 kg . Unghiul format de suprafața planului înclinat cu orizontala este α = 30° , firul este inextensibil, de masă neglijabilă, iar scripetele este ideal. Coeficientul de frecare la alunecare dintre corpul A și suprafața planului orizontal este µ A = 0,2 , iar cel  1  dintre corpul B și suprafața planului înclinat este µB = 0,29  ≅  .  2 3 Sistemul lăsat liber se deplasează cu accelerația a = 0,5 m/s2 . a. Reprezentaţi toate forţele care acţionează asupra corpului B. b. Calculaţi valoarea tensiunii din firul de legătură. c. Determinaţi valoarea masei corpului B. d. Determinați valoarea forței de reacţiune din axul scripetelui. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de masă m = 200 g , considerat punctiform, este lăsat liber să alunece, fără frecări, de-a lungul unei suprafețe curbate, după care corpul își continuă mișcarea, cu frecare, pe o suprafață orizontală, până la oprire. Coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafața orizontală este µ = 0,2 . Corpul a fost lăsat liber de la înălțimea h = 0,8 m față de nivelul suprafeței orizontale. Determinaţi: a. lucrul mecanic efectuat de greutate din momentul în care corpul a fost lăsat liber până în momentul în care acesta se oprește; b. valoarea vitezei corpului în momentul în care acesta, trecând prin punctul A, intră pe suprafața orizontală; c. valoarea vitezei corpului într-un punct B aflat la distanța d = 3 m de punctul A pe suprafața orizontală; d. valoarea impulsului mecanic al corpului la t = 1,5 s după intrarea pe suprafața orizontală. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) Proba scrisă la 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 = 8,31 J ⋅ mol −1 ⋅ K −1 . 23 Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relaţia: p ⋅ V = ν RT . I. Pentru itemii 1-5 scrieţi pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1.Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii descrise prin raportul Q / ∆T este: a. J b. kg/mol c. J/K d. J/mol (3p) 2. Volumul unei cantităţi date de gaz ideal este micșorat de trei ori printr-un proces descris de legea p = aV (a este o constantă pozitivă). Raportul dintre temperatura atinsă de gaz în starea finală și temperatura în starea inițială este: a. 1/ 9 b. 1/ 3 c. 3 d. 9 (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia randamentului unui motor termic care ar funcţiona după un ciclu Carnot este: Qced Q T T a. η = b. η = 1 − ced c. η = rece d. η = 1 − rece (3p) Q primit Q primit Tcald Tcald 4. O cantitate ν de gaz ideal se află la temperatura T . Expresia energiei interne a gazului este: a. U = ν RT b. U = νCV T c. U = ν (Cp + R )T d. U = νC pT (3p) 5. Trei cantităţi egale din acelaşi gaz ideal efectuează transformări izoterme la temperaturi diferite. În graficul din figura alăturată sunt reprezentate, în coordonate p − V , aceste transformări. Relația corectă dintre temperaturi este: a. T1 > T2 > T3 b. T1 < T2 < T3 c. T1 > T2 < T3 d. T1 > T3 > T2 (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Un recipient cu pereţi rigizi, izolat adiabatic de exterior, este împărţit în două compartimente de volume V1 şi V2 printr-un piston mobil, termoconductor, care se poate deplasa fără frecare, ca în figura alăturată. În cele două compartimente se află cantităţi egale din două gaze considerate ideale. În compartimentul 1 se află ( ) ( ) heliu µ1 = 4 g/mol, Cv1 = 1,5 R , iar în compartimentul 2 se află oxigen µ2 = 32g/mol, Cv 2 = 2,5 R . Iniţial heliul se află la temperatura t1 = 127°C şi presiunea p = 1,8 ⋅ 105 Pa , iar oxigenul la temperatura t 2 = 47°C şi presiunea p = 1,8 ⋅ 105 Pa . Determinaţi: a. raportul dintre densitatea oxigenului şi cea a heliului în starea iniţială; b. raportul dintre volumul V1′ ocupat de heliu în starea finală (după ce gazele ajung la echilibru termic şi pistonul este în echilibru mecanic) şi volumul ocupat de heliu în starea iniţială; c. temperatura de echilibru la care ajung gazele; d. presiunea finală a oxigenului. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate ν = 0,12 ( ≅ 1/ 8,31) mol de gaz ideal biatomic (CV = 2,5 R ) efectuează transformarea ciclică 1 − 2 − 3 − 1 reprezentată grafic în coordonate V − T în figura alăturată. Temperatura gazului în starea iniţială este T1 = 300 K , iar volumul ocupat de gaz în starea 1 este de trei ori mai mare faţă de volumul ocupat de gaz în starea 2. Se cunoaşte ln 3 ≅ 1,1 . a. Reprezentaţi grafic procesul ciclic în coordonate p − V . b. Calculaţi lucrul mecanic efectuat de gaz în transformarea 2 − 3 . c. Determinaţi căldura cedată de gaz mediului exterior în decursul unui ciclu. d. Calculaţi randamentul unui motor termic care ar funcționa după transformarea ciclică descrisă. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) Proba scrisă la 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. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură a produsului I ⋅ U este aceeași cu cea a mărimii descrise prin: W U2 a. U 2 ⋅ R ⋅ ∆t b. el c. P ⋅ ∆t d. (3p) ∆t R ⋅ ∆t 2. La bornele unei surse de tensiune cu rezistenţa interioară r şi tensiune electromotoare E se conectează un consumator cu rezistenţa electrică R = 3r . Randamentul circuitului este egal cu: a. η = 25% b. η = 33% c. η = 50% d. η = 75% (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, relația care exprimă dependenţa de temperatură a rezistivității electrice a unui conductor metalic este: a. ρ = ρ0 α t b. ρ = ρ0 (1 + α t ) c. ρ = ρ0 + α t d. ρ = ρ0 (1 − α t ) (3p) 4. Un conductor este parcurs de un curent electric cu intensitatea I = 20 mA . Sarcina electrică totală transportată prin secţiunea transversală a conductorului în ∆t = 5min este: a. 100 C b. 72 C c. 12 C d. 6 C (3p) 5. În figura alăturată este reprezentată tensiunea la bornele unei baterii în funcţie de intensitatea curentului electric care trece prin aceasta. Tensiunea electromotoare a bateriei are valoarea: a. 24 V b. 16 V c. 1,5 V d. 0,6 V (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) Trei rezistoare, având rezistențele electrice R1 = 10 Ω , R2 = 12 Ω și R3 = 18 Ω sunt conectate la bornele unei surse de tensiune având E = 24 V și r = 0,5 Ω , ca în schema din figura alăturată. Instrumentele de măsură conectate în circuit sunt considerate ideale ( RA = 0 Ω, RV → ∞ ) . a. Calculaţi valoarea rezistenței electrice echivalente a circuitului exterior sursei. b. Determinaţi valoarea intensităţii curentului electric indicat de ampermetru; c. Calculaţi valoarea tensiunii electrice indicate de voltmetru. d. Se conectează voltmetrul în locul ampermetrului. Precizați noua valoare a tensiunii indicate de voltmetru. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Cele două becuri au valorile nominale P1 = 20 W şi U = 10 V , respectiv P2 = 25 W şi U = 10 V . Tensiunea electromotoare a bateriei este E = 25 V , iar rezistenţa interioară este necunoscută. Se constată că ambele becuri funcționează la parametrii nominali. Determinați: a. valoarea rezistenței becului 1 în regim nominal de funcționare; b. căldura degajată în rezistorul R în intervalul de timp ∆t = 5 min ; c. raportul dintre energia consumată împreună de cele două becuri şi energia totală dezvoltată de baterie în acelaşi interval de timp; d. rezistenţa interioară a bateriei. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  Ministerul Educației Naționale Centrul Naţional de Evaluare şi Examinare Examenul de bacalaureat național 2020 Proba E. d) Proba scrisă la 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 Model −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. Un obiect luminos este așezat în fața unei lentile subțiri. Imaginea formată de lentilă este reală, mai mare decât obiectul. Convergența lentilei este: a. nulă b. pozitivă c. negativă d. nu se poate preciza (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manuale de fizică, relația corectă pentru mărirea liniară transversală dată de o lentilă subțire este: f − x2 fx2 x2 f − x2 a. β = b. β = c. β = d. β = (3p) f f...