Fizică 2022

Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2022 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. Un corp cade pe verticală în câmp gravitațional uniform. Dacă viteza corpului este constantă în timp, atunci: a. energia mecanică a corpului este constantă în timp; b. energia potențială a corpului crește în timp; c. rezultanta tuturor forțelor care acționează asupra corpului este nulă; d. lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului între două poziții diferite ale corpului este nul. (3p) 2. O forță de tracțiune F acționează asupra unui corp, efectuând lucrul mecanic L în timpul ∆t . Puterea mecanică medie dezvoltată de forța de tracțiune este: F L a. P = b. P = c. P = L ⋅ ∆t d. P = F ⋅ ∆t (3p) ∆t ∆t 3. Mărimea fizică a cărei unitate de măsură poate fi exprimată prin produsul N ⋅ m ⋅ s−1 este: a. masa b. accelerația c. puterea mecanică d. energia mecanică (3p) 4. Asupra unui corp de masă m = 250 g , aflat pe o suprafață orizontală, acționează o forță, orientată orizontal, având modulul F = 2N . Corpul se deplasează cu viteză constantă. Valoarea coeficientului de frecare dintre corp și suprafața orizontală este: a. 0,2 b. 0,4 c. 0,6 d. 0,8 (3p) 5. În graficul alăturat este reprezentată dependența modulului F al forței elastice dintr-un resort de alungirea x a acestuia. Valoarea constantei elastice a resortului este: a. 125 N/m b. 80 N/m c. 12,5 N/m d. 8,0 N/m (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Se consideră sistemul din figura alăturată. Cele două corpuri, de mase m = 1,0kg , respectiv M = 4,0 kg , sunt legate prin intermediul unui fir inextensibil și de masă neglijabilă. Firul este trecut peste un scripete fără frecări și lipsit de inerție, aflat în vârful unui plan înclinat fix, care formează unghiul α = 30° cu orizontala. Asupra corpului de masă m acționează o forță F , orientată de-a lungul planului înclinat, ca în figură. Corpul de masă M coboară accelerat, cu accelerația a = 1,0m/s2 .  1  Coeficientul de frecare la alunecare dintre corpul de masă m și suprafața planului este µ = 0,58  ≅ .  3 Determinați: a. valoarea tensiunii din fir; b. valoarea forței de apăsare exercitate asupra scripetelui; c. valoarea forței de frecare dintre corpul de masă m și suprafața planului înclinat; d. valoarea forței F . III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp de masă m = 600 g este lăsat să alunece, pornind din repaus, din punctul A, situat la înălțimea h = 1,25 m , ca în figura alăturată. Corpul trece prin punctul B și intră pe porțiunea orizontală BC, de lungime d = 2,25m . Pe porțiunea curbată AB frecările sunt neglijabile, iar pe porțiunea orizontală BC coeficientul de frecare la alunecare este µ = 0,2 . În punctul C, corpul lovește un perete vertical fix, CD. Contactul cu peretele durează un timp ∆t = 7 ⋅ 10 −3 s , după care corpul se întoarce și se oprește în punctul B. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul suprafeței BC. Determinați: a. energia mecanică a corpului în punctul A; b. valoarea vitezei corpului la trecerea prin punctul B; c. valoarea impulsului mecanic al corpului în punctul C, imediat înainte de a lovi peretele; d. valoarea forței medii cu care peretele a acționat asupra corpului în intervalul de timp ∆t . 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 2022 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 Se consideră: numărul lui Avogadro N A = 6,02 ⋅ 10 23 mol −1 , constanta gazelor ideale R = 8,31 J ⋅ (mol ⋅ K ) . −1 Între 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. Mărimea fizică numeric egală cu căldura necesară pentru a modifica temperatura unui kilogram de substanță cu un kelvin este: a. capacitatea calorică b. căldura molară c. căldura specifică d. puterea calorică (3p) 2. Căldura molară izocoră poate fi exprimată în funcție de constanta gazelor ideale și de exponentul adiabatic γ (raportul dintre căldura molară la presiune constantă și căldura molară la volum constant) prin relaţia: R 1− γ γR a. CV = b. CV = R (1 − γ ) c. CV = d. CV = (3p) γ −1 R γ −1 3. Unitatea de măsură a produsului Cv ⋅ T dintre căldura molară la volum constant și temperatura absolută este: a. J ⋅ mol-1 ⋅ K −1 b. J ⋅ mol-1 ⋅ K c. J ⋅ K d. J ⋅ mol-1 (3p) 4. Randamentul unui motor termic ideal care funcționează după un ciclul Carnot este η = 40% . Dacă temperatura sursei reci este T2 = 300 K , atunci temperatura sursei calde are valoarea: a. T1 = 180 K b. T1 = 500 K c. T1 = 750 K d. T1 = 1200 K (3p) 5. În figura alăturată este reprezentat, în coordonate p − V , procesul 1 → 2 descris de o cantitate constantă de gaz ideal. Dacă în timpul acestui proces temperatura gazului scade de 4 ori, atunci densitatea gazului: a. crește de 4 ori b. crește de 2 ori c. scade de 4 ori d. scade de 2 ori (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un cilindru cu pereţi izolaţi adiabatic este separat în două compartimente cu ajutorul unui piston termoconductor, inițial blocat, ca în figura alăturată. Primul compartiment are volumul V1 = 3 L și conține 80 g de oxigen ( µ1 = 32 g/mol ) , iar al doilea compartiment are volumul V2 = 3V1 și conține 140 g de azot ( µ2 = 28 g/mol) . Inițial, oxigenul se află la temperatura T1 = 400 K , iar azotul la temperatura T2 = 300 K . Cele două gaze sunt considerate ideale și au aceeași căldură molară la volum constant. Se neglijează capacitatea calorică a cilindrului și a pistonului. a. Determinați cantitatea totală de gaz din cilindru. b. Determinați raportul dintre presiunea oxigenului și cea a azotului în starea inițială. c. Pistonul este deblocat și deplasat lent, fără frecare, până când cele două gaze ajung în echilibru termic, iar pistonul, lăsat liber, este în echilibru mecanic. Calculați volumul compartimentului ocupat de azot în această stare. d. Calculați valoarea temperaturii de echilibru. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate dată de gaz ideal poliatomic (Cv = 3R ) se află în starea 1, la presiunea p1 , volumul V1 și temperatura T1 . Gazul este supus procesului ciclic 1 → 2 → 3 → 1 reprezentat în coordonate p − V în figura alăturată. Volumul gazului în starea 2 este V2 = 0,2 ⋅ V1 . În procesul 1 → 2 temperatura este constantă, iar căldura cedată de gaz mediului exterior este Q12 = −12,8 kJ . Considerați că ln5 ≅ 1,6 . Determinați: a. variația energiei interne în transformarea 3 → 1 ; b. valoarea căldurii schimbate de gaz cu mediul exterior în transformarea 2 → 3 ; c. lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în timpul unui ciclu; d. 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 Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2022 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 Se consideră sarcina electrică elementară e = 1,6 ⋅ 10 −19 C I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. O grupare serie de rezistoare identice este conectată la o sursă de tensiune constantă. Acestei grupări i se adaugă în serie încă un rezistor identic. Intensitatea curentului prin sursă: a. scade b. rămâne constantă c. crește d. nu se poate preciza (3p) 2. Un fir metalic conductor are secțiunea transversală S și rezistența electrică R . Materialul din care este confecționat are rezistivitatea ρ . Lungimea ℓ a firului metalic se poate exprima prin relația: a. ℓ = ρ ⋅ R ⋅ S −1 b. ℓ = ρ −1 ⋅ R ⋅ S c. ℓ = ρ ⋅ R −1 ⋅ S d. ℓ = ρ ⋅ R ⋅ S (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, unitatea de măsură a mărimii fizice W exprimate prin este: R ⋅ ∆t a. A b. J c. V d. W (3p) 4. La bornele unui generator electric se conectează un rezistor având rezistența electrică R1 = 4 Ω . Se deconectează acest rezistor, iar la bornele aceluiași generator se conectează un alt rezistor având R2 = 9 Ω . Se constată că puterea disipată de rezistorul R1 este egală cu puterea disipată de rezistorul R2 . Rezistența interioară a generatorului este: a. r = 2,5 Ω b. r = 5 Ω c. r = 6 Ω d. r = 6,5 Ω (3p) 5. Un conductor metalic este străbătut de un curent a cărui intensitate variază în timp ca în graficul alăturat. Numărul de electroni ce străbat secțiunea transversală a conductorului în intervalul de timp [2 s;6 s] este egal cu: a. 4,0 ⋅ 1017 b. 3,2 ⋅ 1017 c. 1,2 ⋅ 1017 d. 0,8 ⋅ 1017 (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Se cunosc: R1 = 18 Ω , R2 = 42 Ω , R3 = 30 Ω , R4 = 24 Ω , E1 = 84 V , E2 = 12 V , r1 = r2 = 2 Ω . Instrumentele de măsură montate în circuit sunt considerate ideale ( RA ≅ 0 Ω; RV → ∞ ) . Determinați: a. rezistența echivalentă a grupării celor patru rezistoare; b. intensitatea curentului electric indicată de ampermetrul montat în circuit; c. tensiunea indicată de voltmetrul din circuit; d. intensitatea indicată de ampermetrul montat în circuit dacă bateria având t.e.m. E 2 este montată cu polaritate inversă. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateria care alimentează circuitul are rezistența interioară r = 8 Ω . Valoarea intensității curentului electric indicată de ampermetrul ideal ( RA ≅ 0 Ω ) este I = 0,75 A . Rezistorul, de rezistență R = 96 Ω , este conectat în paralel cu gruparea serie a două becuri identice. Parametrii nominali ai unui bec sunt Pb = 6 W și Ub = 12 V . Becurile funcționează la parametri nominali. Determinați: a. rezistența electrică a unui bec; b. tensiunea electromotoare a bateriei; c. puterea electrică disipată pe rezistor; d. energia electrică consumată de circuitul exterior bateriei în intervalul de timp ∆t = 5 min . 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 2022 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. PRODUCER...