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 7 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. Puterea dezvoltată de o forță care acționează asupra unui corp variază în funcție de timp conform relației P = A  t , în care A este o constantă. Unitatea de măsură în S.I. pentru constanta A este: a. kg  m2  s2 b. kg  m−2  s4 c. kg  m2  s−2 d. kg  m2  s−4 (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, mărimea fizică exprimată prin produsul F  m−1 are ca semnificație: a. lucrul mecanic b. accelerația c. puterea mecanică d. viteza (3p) 3. Un corp este aruncat pe verticală, de jos în sus, de la nivelul solului. În punctul de înălțime maximă: a. viteza și accelerația sunt nule b. viteza este nulă și accelerația este diferită de zero c. viteza este diferită de zero și accelerația este nulă d. viteza și accelerația sunt diferite de zero. (3p) 4. Viteza unui corp variază în funcție de timp conform graficului din figura alăturată. Accelerația corpului este: a. 2,5 m/s2 b. 5 m/s2 c. 7,5 m/s2 d. 10 m/s2 (3p) 5. Un resort cu masă neglijabilă are lungimea în stare nedeformată  o = 50 cm . Dacă se suspendă de resort un corp cu masa m = 500 g , lungimea resortului la echilibru devine = 55cm . Constanta elastică a resortului are valoarea: a. 9N/m b. 10N/m c. 100N/m d. 1000N/m (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În sistemul mecanic reprezentat în figura alăturată masele celor două corpuri A și B sunt mA = 6,0kg și m B = 2,0kg . Coeficientul de frecare la alunecare dintre corpul A și planul  3  înclinat este  A = 0,29   , iar dintre corpul B și planul  6    orizontal este  B = 0,35 . Unghiul format de planul înclinat cu orizontala este  = 30o . Planul înclinat este fixat, firul este inextensibil, cei doi scripeți au mase neglijabile, iar frecările din scripeți sunt neglijabile. Sistemul de corpuri este lăsat liber. a. Reprezentați toate forțele care acționează asupra corpului A. b. Determinați valoarea accelerației sistemului de corpuri. c. Calculați valoarea forței de reacțiune în axul scripetelui S2. d. Calculați masa unui corp care trebuie așezat pe corpul B, rămânând fixat de acesta, pentru ca sistemul de corpuri să se deplaseze cu viteză constantă. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de masă m = 2 kg este lansat cu viteza inițială v 0 = 5 m/s , de-a lungul unei suprafețe orizontale, ca în figura alăturată. Suprafața se află la înălțimea H = 0,8 m față de podea. Mișcarea pe suprafața orizontală are loc cu frecare, coeficientul de frecare la alunecare fiind  = 0,4 . După ce corpul parcurge distanța d = 2 m , ajunge la capătul suprafeței orizontale și cade pe podea. Se neglijează frecarea cu aerul și se consideră că energia potențială gravitațională este nulă la nivelul podelei. Calculați: a. energia cinetică inițială a corpului; b. lucrul mecanic efectuat de forța de frecare pe toată durata mișcării corpului de-a lungul suprafeței orizontale; c. valoarea vitezei corpului în momentul în care acesta ajunge la capătul suprafeței orizontale; d. valoarea impulsului corpului în momentul imediat anterior impactului cu podeaua. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  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 7 −1 Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02  10 mol , constanta gazelor ideale R = 8,31J  mol-1  K −1 . 23 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. Procesul termodinamic în care căldura primită de o cantitate dată de gaz ideal este egală cu lucrul mecanic efectuat este: a. izobar b. izocor c. adiabatic d. izoterm (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice utilizate fiind cele din manualele de fizică, expresia matematică a principiului întâi al termodinamicii este: a. U = Q + L b. U = Q − L c. Cv = C p + R d. C p = Cv + R (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele din manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice U descrise prin raportul este:  T a. J  kg-1  K −1 b. J  K −1 c. J  mol −1 d. J  mol −1  K −1 (3p)  2  4. O cantitate  = 0,24 mol   mol  de gaz ideal monoatomic, având căldura molară izocoră Cv = 1,5 R ,  8,31  este închisă într-o butelie. În starea inițială temperatura gazului este T1 = 300 K . Gazul este încălzit până la dublarea presiunii. Căldura primită de gaz este egală cu: a. Q = −1,5 kJ b. Q = −0,9 kJ c. Q = 0,9 kJ d. Q = 1,5 kJ (3p) 5. Trei cantități egale de heliu, considerat gaz ideal, sunt supuse unor destinderi izoterme reprezentate în coordonate p − V prin curbele 1, 2, 3, ca în figura alăturată. Relația corectă dintre energiile interne U1 , U 2 și U 3 ale celor trei cantități de gaz este: a. U1 = U2 = U3 b. U3  U2  U1 c. U1  U2  U3 d. U2  U1  U3 . (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un recipient cu pereți rigizi, izolat adiabatic de exterior, este împărțit în două compartimente de volume V1 și V2 printr-un piston mobil, termoconductor, care se poate deplasa fără frecare, ca în figura alăturată. În cele două compartimente se află cantități egale din două gaze considerate ideale. În compartimentul 1 se află ( ) ( ) heliu 1 = 4g/mol, Cv1 = 1,5 R , iar în compartimentul 2 se află oxigen 2 = 32g/mol, Cv2 = 2,5 R . Inițial heliul se află la temperatura t1 = 127C și presiunea p = 1,8  10 Pa , iar oxigenul la 5 temperatura t2 = 47C și presiunea p = 1,8  105 Pa . Determinați: a. raportul dintre densitatea oxigenului și cea a heliului în starea inițială; b. raportul dintre volumul V1 ocupat de heliu în starea finală (după ce gazele ajung la echilibru termic și pistonul este în echilibru mecanic) și volumul ocupat de heliu în starea inițială; c. temperatura de echilibru la care ajung gazele; d. presiunea finală a oxigenului. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate  = 1 mol de gaz ideal biatomic (Cv = 2,5R ) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate p − V în figura alăturată. În starea 3 temperatura gazului are valoarea T3 = 300 K , iar presiunea este p3 = 0,5  p1 . Calculați: a. variația energiei interne a gazului în transformarea 3 → 1 ; b. căldura primită de gaz în transformarea 1 → 2 ; c. lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în decursul unui ciclu; d. randamentul unui ciclu Carnot care ar funcționa între temperaturile extreme atinse în transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  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 7 I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. În cazul unui conductor metalic parcurs de curent electric, conducția electrică este asigurată de: a. electroni și ioni b. ioni negativi c. ioni pozitivi d. electroni (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, dependența de temperatură a rezistivității electrice a unui conductor metalic este dată de relația: a.  = 0 (1−  t ) b.  = 0 (1+  t ) c.  = 0 ( +t ) d.  = 0 ( −t ) (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură în S.I. a mărimii U 2 t fizice exprimate prin raportul este: R a. J b. W c. A d. V (3p) 4. Două baterii identice, având fiecare tensiunea electromotoare E = 6 V și rezistența interioară r = 1  , sunt legate în serie și alimentează un consumator cu rezistența electrică R = 10  . Intensitatea curentului electric prin consumator are valoarea: a. 0,54 A b. 1 A c. 1,2 A d. 1,5 A (3p) 5. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependența U = f (I ) a tensiunii electrice de la bornele unui rezistor în funcție de intensitatea curentului electric ce îl străbate. Rezistența electrică a acestui rezistor are valoarea: a. 1,5  b. 2  c. 500  d. 1500  (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Rezistențele electrice ale celor trei consumatori sunt egale, R1 = R2 = R3 = 9  , tensiunea electromotoare a bateriei este E = 12 V , iar rezistența ei interioară este r = 2  . Se neglijează rezistența electrică a conductoarelor de legătură. Calculați: a. intensitatea curentului electric ce străbate bateria în situația în care întrerupătorul K este deschis; b. intensitatea curentului electric ce străbate bateria în situația în care întrerupătorul K este închis; c. indicația unui voltmetru ideal (RV → ) conectat între punctele A și B în situația în care întrerupătorul K este închis; d. indicația unui ampermetru ideal ( RA  0 ) conectat între punctele A și B în situația în care întrerupătorul K este închis. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O baterie este formată prin legarea în paralel a trei generatoare electrice identice având fiecare tensiunea electromotoare E = 10 V și rezistența interioară r = 3  . Bateria alimentează un consumator cu rezistența electrică R1 = 9  . a. Calculați randamentul transferului de putere de la baterie la circuitul exterior. b. Calculați puterea electrică dezvoltată de consumator. c. Se deconectează consumatorul R1 . Calculați valoarea rezistenței electrice R2  R1 a unui alt consumator care, conectat la bornele bateriei, dezvoltă aceeași putere ca și consumatorul R1 . d. Calculați puterea maximă ce ar putea fi debitată de baterie pe un circuit exterior având rezistența convenabil aleasă. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea şi utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocaţională – profilul militar  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. D. OPTICĂ Varianta 7 −34 Se consideră: viteza luminii în vid c = 3  10 m/s , constanta Planck h = 6,6  10 J  s . 8 I. Pe...