Fizică 2022

Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2022 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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 5 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. Un mobil aflat în mișcare rectilinie în lungul axei Ox trece prin punctul de coordonată x0 la momentul t0 și prin punctul de coordonată x la momentul t . Viteza medie a mobilului în intervalul de timp ∆t = t − t0 este: x − x0 t − t0 x x / t + x0 / t 0 a. v m = b. v m = c. v m = 0 d. v m = (3p) t − t0 x − x0 t0 2 2. Un corp este ridicat cu viteză constantă pe un plan înclinat cu unghiul α față de orizontală, sub acțiunea unei forțe de tracțiune paralele cu planul înclinat. Coeficientul de frecare la alunecare între corp și plan este µ . Randamentul planului înclinat este: sinα cosα cosα sinα a. b. c. d. (3p) µ + sinα µ + cos α cos α + µ sin α sinα + µ cos α 3. Unitatea de măsură în S.I. a puterii mecanice poate fi scrisă în forma: a. J/s b. W/s c. J ⋅ s d. W ⋅ s (3p) 4. Trei fire elastice au în stare nedeformată aceeași lungime și aceeași arie a secțiunii transversale. Firele sunt confecționate din materiale diferite. În graficul alăturat este reprezentată dependența lungimii firelor de forța deformatoare. Relația corectă între modulele de elasticitate longitudinală E1 , E2 respectiv E3 ale celor trei materiale este: a. E3 < E2 < E1 b. E3 < E1 < E2 c. E2 < E1 < E3 d. E1 < E2 < E3 (3p) 5. O forță constantă având modulul F = 50 N acționează asupra unui punct material care se deplasează rectiliniu pe o distanță d = 4 m . Forța formează un unghi α = 60° cu vectorul deplasare. Lucrul mecanic efectuat de forță este: a. 50 J b. 100 J c. 173 J d. 200 J (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Corpul din figura alăturată are masa m = 2 kg și este prins la capătul unui resort de constantă elastică k = 40 N m , fixat la celălalt capăt. Pentru a menține resortul alungit cu ∆ℓ , se trage de corp cu o forță constantă orizontală F = 8 N . În această poziție corpul este în repaus pe o porțiune fără frecare a unei suprafețe orizontale. a. Calculați valoarea forței de apăsare exercitată de corp asupra suprafeței. b. Determinați alungirea ∆ℓ a resortului. c. Corpul se desprinde de resort. Calculați valoarea accelerației corpului, după desprinderea de resort, în timpul deplasării pe porțiunea fără frecare a suprafeței orizontale, sub acțiunea forței F . d. Corpul desprins de resort își continuă deplasarea pe suprafața orizontală, sub acțiunea forței F , pe o porțiune cu frecare. Calculați coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafața orizontală dacă, pe această porțiune, corpul se mișcă uniform. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un balon meteorologic coboară vertical cu viteza constantă v = 6,0m/s . La înălțimea h = 18,2m față de sol, din balon se desprinde un corp cu masa m = 100 g . Interacțiunea corpului de masă m cu aerul se consideră neglijabilă. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului. a. Calculați energia cinetică a corpului de masă m , în momentul desprinderii sale din balon. b. Calculați lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului din momentul desprinderii până în momentul în care acesta atinge solul. c. Calculați înălțimea la care se află corpul atunci când energia sa potențială este egală cu energia sa cinetică. d. Determinați valoarea vitezei corpului în momentul imediat anterior atingerii solului. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului  Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2022 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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 5 23 −1 J Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02 ⋅ 10 mol , constanta gazelor ideale R = 8,31 . Între mol ⋅ K parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p ⋅ V = νRT . I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Într-o butelie, închisă ermetic, se află o cantitate dată de gaz ideal. Prin încălzire, energia internă a gazului creşte cu 4 kJ. Căldura primită de gaz este: a. 4 kJ b. 3 kJ c. −4 kJ d. −3 kJ (3p)  J  2. Căldura necesară pentru a încălzi o masă m = 2 kg de apă  ca = 4200  de la t1 = 10°C la  kg ⋅ K  t 2 = 20°C este: a. 42 kJ b. 84 kJ c. 0,16 MJ d. 2,37 MJ (3p) 3. Un corp având capacitatea calorică C este încălzit cu ∆T . Unitatea de măsură a mărimii fizice exprimate prin produsul dintre capacitatea calorică C şi variaţia temperaturii ∆T este: a. J ⋅ K b. K c. mol d. J (3p) 4. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, într-o transformare izotermă a unei cantităţi constante de gaz ideal este valabilă relaţia: a. L = −∆U b. Q = ∆U c. ∆U = 0 d. L = 0 (3p) 5. În figura alăturată este reprezentată dependența de temperatură a volumului ocupat de o cantitate constantă de gaz ideal. Presiunea gazului în starea de echilibru termodinamic A este pA = 100 kPa. Presiunea gazului în starea de echilibru termodinamic B este: a. 100 kPa b. 103 kPa c. 10 4 kPa d. 105 kPa (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte)  g  O masă m = 280 g de azot molecular  µ = 28 ocupă, în starea inițială, volumul V1 la temperatura  mol  T1 = 500 K și presiunea p1 = 831 kPa. Gazul, considerat ideal, se comprimă la temperatură constantă, până la înjumătățirea volumului, iar apoi este încălzit la presiune constantă, până la volumul inițial V1. Determinați: a. numărul moleculelor de azot ce alcătuiesc gazul; b. volumul inițial ocupat de gaz; c. densitatea maximă a gazului în cursul transformărilor; d. raportul dintre temperatura minimă și temperatura maximă a gazului în cursul transformărilor. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte)  2  O cantitate ν = 2,4 ⋅ 10 mol  ≅ −2 mol  de gaz ideal monoatomic  83,1  (CV = 1,5R ) evoluează conform transformării ciclice A → B → C → D → A reprezentate în coordonate p − V în graficul alăturat. a. Calculați temperatura gazului în starea de echilibru termodinamic B. b. Determinați variația energiei interne a gazului în procesul B → C . c. Determinați căldura cedată de gaz mediului exterior în procesul D→A. d. Determinați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera tehnologică – profilul tehnic şi profilul resurse naturale şi protecţia mediului  Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2022 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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 5 I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Numărul ecuațiilor independente ce se obțin prin aplicarea legii I a lui Kirchhoff într-o rețea cu 2 noduri este egal cu: a. 0 b. 1 c. 2 d. 3 (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, rezistența electrică a unui conductor metalic depinde de temperatură conform expresiei matematice: a. R = R0 + R0 ⋅ α ⋅ t b. R = R0 ⋅ α ⋅ t − R0 c. R = R0 ⋅ α ⋅ t d. R = R0 ⋅ t (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice şi ale unităţilor de măsură sunt cele utilizate în manualele de fizică. Unitatea de măsură a mărimii fizice exprimate prin produsul R ⋅ I 2 ⋅ ∆t este: a. Ω ⋅ V b. Ω ⋅ A c. W d. J (3p) 4. Un radiator electric are puterea nominală de 2 kW . Energia electrică consumată de radiatorul electric într-un interval de timp de 50 min este: a. 60 kJ b. 100 kJ c. 6 MJ d. 10 MJ (3p) 5. În figura alăturată este reprezentată intensitatea curentului ce străbate un consumator în funcție de tensiunea aplicată la bornele lui. Rezistența electrică a consumatorului este: a. 0,5 Ω b. 2 Ω c. 5 Ω d. 20 Ω (3p) II. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O sursă de tensiune este formată prin legarea în serie a n1 = 4 baterii identice. Fiecare baterie este caracterizată de valorile E0 = 4,5 V și r0 = 0,5 Ω . Sursa de tensiune alimentează o grupare paralel formată din n2 = 5 rezistoare identice, fiecare având rezistența electrică R . Intensitatea curentului electric ce străbate sursa este I = 1 A. Determinați: a. tensiunea electromotoare a sursei și rezistența interioară a sursei; b. rezistența electrică a unui rezistor; c. tensiunea la bornele unui rezistor; d. intensitatea curentului prin sursa de tensiune dacă o baterie este conectată cu polaritate inversă. III. Rezolvaţi următoarea problemă: (15 puncte) O baterie cu tensiunea electromotoare E = 9 V și rezistența interioară r = 1 Ω alimentează un rezistor cu rezistența electrică R. Rezistorul este confecționat dintr-un fir metalic cu lungimea ℓ = 8 m și aria secțiunii transversale S = 0,16 mm 2 . Puterea electrică totală dezvoltată de baterie este Ptotal = 9 W . Determinați: a. intensitatea curentului electric prin rezistor; b. rezistivitatea materialului din care este confecționat rezistorul; c. puterea electrică dezvoltată pe circuitul exterior; 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 Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2022 Proba E. d) FIZICĂ Filiera tehnologică – profilul tehnic și profilul resurse naturale și protecția mediului • 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 5 Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 ⋅ 10 8 m/s , constanta Planck h = 6,6 ⋅ 10 −34 J ⋅ s . I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Unitatea de măsură în S.I. a produsului dintre viteza de propagare a luminii și convergența unei lentile este aceeași cu unitatea de măsură a: a. indicelui de refracție al unui mediu b. vitezei luminii în vid c. frecvenței luminii d. energiei unui foton (3p) 2. În graficul alăturat este reprezentată dependența sinusului unghiului de refracție de sinusul unghiului de incidență pentru o rază de lumină care trece din mediul 1 în mediul 2. Indicele de refracție relativ al mediului 2 față de mediul 1 este: a. 0,7 b. 1,5 c. 1,6 d. 2,5 (3p) 3. O radiație monocromatică, incidentă pe suprafața unui catod, produce efect fotoelectric extern. Numărul electronilor emiși în unitatea de timp prin efect fotoelectric extern depinde: a. direct proporțional de energia unui foton i...