Fizică 2021

Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – 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 ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. A. MECANICĂ Varianta 1 Se consideră accelerația gravitațională g = 10m/s 2 . I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Dacă un corp coboară rectiliniu o pantă, astfel încât modulul vitezei corpului este constant în timp, atunci: a. energia potențială gravitațională este constantă în timp; b. accelerația corpului crește în timp; c. rezultanta tuturor forțelor care acționează asupra corpului este nulă; d. energia cinetică a corpului crește în timp. (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, relația de definiție a vitezei medii în mișcarea rectilinie este: x F t a. v m = d  t b. v m = c. v m = d. v m = (3p) t t x 3. Unitatea de măsură a mărimii exprimate prin produsul a  d dintre accelerație și deplasare este: a. m/s b. N  m c. W d. m2 /s2 (3p) 4. Un fir elastic are lungimea nedeformată 0 = 60 cm și constanta elastică k = 50 N/m . Se taie din acest fir o porțiune de lungime nedeformată 0 = 12 cm . Sub acțiunea unei forțe deformatoare F = 10 N , porțiunea de lungime 0 = 12 cm se alungește cu: a. 100 cm b. 5 cm c. 4 cm d. 1 cm (3p) 5. Un corp se deplasează rectiliniu, în lungul axei Ox, sub acțiunea unei forțe orientate pe direcția și în sensul mișcării. Modulul forței depinde de coordonata la care se află corpul conform graficului din figura alăturată. Lucrul mecanic efectuat de forță la deplasarea corpului între coordonatele 0 m și 5 m este: a. 90 J b. 72 J c. 36 J d. 18 J (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Sistemul mecanic din figura alăturată este alcătuit din două corpuri A și B, legate prin intermediul unui fir inextensibil și de masă neglijabilă. Firul este trecut peste un scripete fără frecări și lipsit de inerție. La momentul inițial corpurile se află în repaus. După ce sistemul este lăsat liber, se constată că accelerația corpului A este orientată în jos și are valoarea a = 5 m/s2 . a. Calculați valoarea vitezei corpului A la t = 0,5 s din momentul în care sistemul este lăsat liber. b. Reprezentați toate forțele care se exercită asupra fiecăruia dintre cele două corpuri. A B c. Determinați valoarea raportului mA / mB dintre masa corpului A și masa corpului B. d. Determinați valoarea forței de apăsare din axul scripetelui, dacă mA = 300 g . III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp având masa m = 1,0 kg se află inițial în repaus la baza unui plan înclinat cu unghiul  = 30 față de orizontală. Frecarea dintre corp și planul înclinat este neglijabilă. Asupra corpului acționează o forță de tracțiune constantă F = 40 N , orientată în lungul planului înclinat, ca în figura alăturată. După ce corpul parcurge distanța d = 20 cm , acțiunea forței F încetează, iar corpul continuă să urce pe plan. Planul înclinat este suficient de lung, astfel încât corpul nu părăsește suprafața planului înclinat. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la baza planului înclinat. F Determinați: m a. lucrul mecanic efectuat de greutate în timpul urcării corpului, pe planul înclinat, pe distanța d = 20 cm ;  b. energia cinetică a corpului în momentul în care acțiunea forței de tracțiune încetează; c. înălțimea h1 la care se află corpul față de baza planului înclinat în momentul în care, în timpul coborârii, energia cinetică a corpului este egală cu energia potențială gravitațională din acel moment; d. valoarea impulsului corpului în momentul în care revine la baza planului înclinat. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică  Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – 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 ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ Varianta 1 23 −1 Se consideră: numărul lui Avogadro NA = 6,02  10 mol , constanta gazelor ideale R = 8,31 J  mol−1  K −1 . Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p  V = RT . I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. O cantitate constantă de gaz ideal este supusă unei transformări cvasistatice în care temperatura gazului rămâne constantă. În această transformare: a. gazul nu schimbă căldură cu exteriorul; b. energia internă a gazului crește; c. lucrul mecanic schimbat de gaz cu exteriorul este întotdeauna pozitiv; d. căldura schimbată de gaz cu mediul exterior este egală cu lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior. (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia lucrului mecanic schimbat de o cantitate constantă de gaz ideal cu exteriorul în cursul unei transformări adiabatice este: a.  R T b. −CP T c. −CV T d. CP T (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin     V −1 este: a. kg/m3 b. m-3 c. kg d. m3 /kmol (3p) 4. O cantitate de gaz ideal se află la presiunea p = 16,62  10 Pa . Raportul dintre numărul de molecule de 5 gaz și volumul ocupat de acesta este n = 2,408 1026 m-3 . Temperatura gazului are valoarea: a. 500C b. 250C c. 227C d. 127C (3p) 5. O cantitate dată de gaz ideal parcurge procesul ciclic 1-2-3-4-1, reprezentat în coordonate V − T ca în figură. Relația corectă între presiunile gazului în stările 1,2,3,4 este: a. p2  p1 = p3  p4 b. p4  p1 = p3  p2 c. p1  p2  p3  p4 d. p4  p3  p2  p1 (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O masă m = 70 g de azot (  = 28 g/mol ) este închisă etanș într-un cilindru orizontal, cu ajutorul unui piston care se poate deplasa fără frecare, ca în figura alăturată. Aerul din exterior este tot timpul la presiunea p0 = 105 Pa . Inițial pistonul este în echilibru, iar temperatura azotului este t1 = 7C . a. Calculați numărul de molecule de azot din cilindru. b. Determinați densitatea azotului din cilindru. c. Pistonul se blochează și, foarte lent, se introduce în compartiment azot, la temperatura t1 . După introducerea masei suplimentare de azot, gazul este încălzit până la t2 = 27C , iar presiunea acestuia devine p2 = 1,5  105 Pa . Determinați masa suplimentară de azot introdusă în compartiment. d. Pistonul este lăsat să se deplaseze liber, iar azotul este răcit. În starea finală pistonul este în echilibru, iar temperatura azotului este t1 = 7C . Determinați raportul dintre volumul azotului în starea finală și volumul inițial al azotului înainte de intoducerea cantității suplimentare de gaz. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate  = 1 mol de oxigen (  = 32 g/mol, CV = 2,5R ) efectuează transformarea ciclică ABCA reprezentată în coordonate p − V în figura alăturată. În starea A gazul se află la presiunea pA = 400 kPa și are densitatea  A = 3,2 kg/m , iar în starea B pB = 2pA . Calculați: 3 a. valoarea lucrului mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior; b. valoarea căldurii cedate de gaz mediului exterior; c. randamentului motorului care ar funcționa după acest ciclu termodinamic; d. randamentul ciclului Carnot care ar funcționa între temperaturile extreme atinse de gaz în decursul transformării ABCA. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică  Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – 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 ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ • Se acordă zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. C. PRODUCEREA ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU Varianta 1 I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. La bornele unei baterii având rezistența interioară nulă este conectat un rezistor. Prin conectarea în serie cu primul rezistor a unui alt rezistor identic se poate afirma că: a. tensiunea la bornele bateriei scade; b. tensiunea la bornele bateriei crește; c. intensitatea curentului electric care străbate bateria scade; d. intensitatea curentului electric care străbate bateria rămâne nemodificată. (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, mărimea fizică exprimată prin produsul U  R −1  t are aceeași unitate de măsură ca și: a. sarcina electrică b. tensiunea electrică c. puterea electrică d. energia electrică (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manuale de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii exprimate prin produsul P  I −2 este: a. m b. m2 c.   m d.  (3p) 4. La bornele unei baterii cu tensiunea electromotoare constantă se conectează un consumator a cărui rezistență electrică este variabilă. În figura alăturată este reprezentată dependența tensiunii la bornele bateriei de intensitatea curentului electric care trece prin aceasta. Valoarea rezistenței interioare a bateriei este: a. 9,0  b. 6,0  c. 1,5  d. 0,6  (3p) 5. Rezistența electrică a unui fir conductor la temperatura t = 40C are valoarea R = 11,8  . La temperatura t0 = 0C , rezistența electrică a conductorului are valoarea R0 = 10  . Coeficientul de temperatură al rezistivității materialului din care este confecționat conductorul are valoarea: a.  = 4,5  10−3 K −1 b.  = 3,7  10 −3 K -1 c.  = 3,0  10 −3 K -1 d.  = 1,5  10−3 K -1 (3p). II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Se consideră circuitul electric a cărui schemă este reprezentată în figura alăturată. Se cunosc: E1 = 16 V , r1 = 2  , r2 = 1 , R1 = 4  , R2 = 9  , R3 = 7,2  . Rezistența electrică a ampermetrului este RA1 = 1 . Valoarea intensității curentului ce străbate sursa E1 este I1 = 0,5 A , având sensul indicat în figură. a. Calculați valoarea tensiunii de la bornele rezistorului R3 . b. Determinați valoarea I A1 a intensității curentului indicate de ampermetru. c. Calculați valoarea tensiunii electromotoare E 2 . d. Rezistorul R2 este confecționat dintr-un fir metalic având lungimea L = 75 m și secțiunea transversală S = 0,75 mm2 . Determinați valoarea rezistivității electrice a materialului din care este confecționat rezistorul R2 . III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Două consumatoare, având rezistențele electrice R1 = 18  , respectiv R2 = 12  , sunt legate în paralel. Gruparea astfel formată este conectată la bornele unui generator cu tensiunea electromotoare E = 40 V și rezistență interioară diferită de zero. Puterea electrică dezvoltată de consumatorul de rezistență electrică R1 este P1 = 72 W . Determinați: a. energia electrică consumată de consumatorul de rezistență electrică R1 în t = 5 ore de funcționare; b. intensitatea curentului electric care străbate generatorul; c. randamentul circuitului electric; d. valoarea rezistenței interioare a generatorului. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea și utilizarea curentului continuu  Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2021 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real...