Fizică 2023

Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2023 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 în timpul mișcării unui punct material vectorul viteză are aceeași direcție și același sens cu forța rezultantă, atunci impulsul punctului material: a. rămâne constant b. crește c. scade d. este nul (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, expresia matematică a legii lui Hooke este: F 1 ℓ ∆ℓ S ∆ℓ 1 F ∆ℓ 1 F a. = ⋅ 0 b. =E⋅ c. = ⋅ d. = ⋅ (3p) ∆ℓ E S ℓ0 F S E ℓ0 ℓ0 E S 3. Unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin produsul dintre forță și viteză poate fi scrisă în forma: a. W ⋅ s−1 b. W ⋅ s c. J ⋅ s−1 d. J ⋅ s (3p) 4. Un resort elastic are constanta elastică k = 400N/m și se alungește sub acțiunea unei forțe deformatoare F = 16N . La echilibru, alungirea resortului este egală cu: a. 2 cm b. 4 cm c. 8 cm d. 16 cm (3p) 5. În graficul alăturat este reprezentată dependența de timp a forței rezultante care acționează asupra unui corp cu masa m = 2 ⋅ 10 3 kg care se deplasează rectiliniu. La momentul t1 = 6 s viteza corpului este v1 = 1,2 m/s . La momentul t = 12 s viteza corpului este: a. 36m/s b. 24m/s c. 4,8m/s d. 3,6m/s (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Corpul A, cu masa mA = 700 g , este legat de un taler B având masa mB = 600 g prin intermediul unui fir inextensibil și de masă neglijabilă, trecut peste un scripete fără frecări și lipsit de inerție, ca în figura alăturată. Corpul A se află în repaus pe sol. a. Reprezentați toate forțele care acționează asupra corpului A. b. Calculați valoarea forței cu care corpul A apasă pe sol. c. Se așază pe taler un săculeț cu nisip având masa egală cu cea a corpului A. Sistemul de corpuri este lăsat liber. Calculați valoarea accelerației sistemului de corpuri. d. Calculați valoarea forței cu care săculețul cu nisip apasă talerul în timpul mișcării accelerate descrise la punctul c. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Corpul cu masa m = 200 g din figura alăturată este lansat din punctul A, cu viteza inițială v 0 = 5m/s, pe suprafața orizontală AB, a cărei lungime este d = 2m. Coeficientul de frecare la alunecarea corpului pe suprafața AB este µ = 0,4. În punctul B corpul intră pe un plan înclinat cu unghiul α = 30 o , forțele de frecare dintre corp și planul înclinat fiind neglijabile. Trecerea corpului de pe planul orizontal pe planul înclinat se face lin, fără modificarea modulului vitezei. Calculați: a. energia cinetică a corpului în punctul A; b. lucrul mecanic efectuat de forța de frecare la alunecare la deplasarea corpului între punctele A și B; c. viteza corpului în punctul B; d. distanța BC parcursă de corp până la oprirea pe planul înclinat. Probă scrisă la Fizică 1 A. Mecanică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – profilul militar  Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2023 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 ⋅ 1023 mol −1 , 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 = νRT . I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Într-o incintă închisă etanș, cu pereți rigizi, se află o cantitate de gaz considerat ideal. Prin încălzire, energia internă a gazului a crescut cu 40 kJ . Căldura primită de gaz este: a. 40 kJ b. 4 kJ c. −4 kJ d. −40 kJ (3p) 2. Într-un proces termodinamic dependența temperaturii de volum este dată de relația T = a ⋅ V + b ⋅ V 2 , unde a și b sunt două constante. Unitatea de măsură în S.I. a constantei b este: a. K ⋅ m6 b. K ⋅ m3 c. K ⋅ m −3 d. K ⋅ m −6 (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice sunt cele utilizate în manualele de fizică. Expresia căldurii molare a unui gaz este: Q Q Q Q a. Cµ = b. Cµ = c. Cµ = d. Cµ = (3p) µ ⋅ ∆T ν ⋅ ∆T m ⋅ ∆T ∆T 4. Temperatura unui kilogram de apă care primește căldura Q = 126 kJ crește cu ∆t . Căldura specifică a J apei este c = 4200 . Variația ∆t a temperaturii apei este egală cu: kg ⋅ K a. 3 °C b. 15°C c. 30 °C d. 280°C (3p) 5. În figura alăturată este reprezentată dependența presiunii unui gaz ideal de temperatura acestuia. Lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior în decursul transformării 1 → 2 este: a. −17,5 J b. 0 J c. 14 J d. 17,5 J (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O masă m = 0,28 g de azot molecular, cu masa molară µ = 28 g/mol , ocupă în starea inițială volumul V1 la temperatura t1 = 227°C și se află la presiunea p1 = 831 kPa. Gazul, considerat ideal, se destinde la temperatură constantă până la dublarea volumului, iar apoi se răcește la presiune constantă până la volumul inițial V1. a. Calculați volumul ocupat de gaz în starea inițială. b. Determinați densitatea minimă a gazului în cursul transformărilor. c. Calculați raportul dintre energia internă maximă și energia internă minimă a gazului în decursul transformărilor. d. Masa m = 0,28 g de azot molecular este introdusă într-o incintă în care se află o cantitate ν He = 0,03 mol de heliu ( µHe = 4 g/mol ) . Calculați masa molară medie a amestecului obținut. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) 4 O cantitate ν = mol de gaz monoatomic (CV = 1,5R ) , considerat ideal, 83,1 evoluează conform transformării ciclice 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentată în coordonate p − V în graficul din figura alăturată. Calculați: a. temperatura gazului în starea de echilibru termodinamic 2; b. variația energiei interne a gazului la trecerea din starea 1 în starea 3; c. căldura primită de gaz într-un ciclu; d. lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în decursul unui ciclu. Probă scrisă la Fizică 2 B. Elemente de termodinamică Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – profilul militar  Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2023 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. Într-un nod de rețea intră 5 curenți electrici având fiecare intensitatea I și 2 curenți electrici având fiecare intensitatea I1 . Dacă din nodul de rețea ies 3 curenți având fiecare intensitatea I2 , legea I a lui Kirchhoff poate fi scrisă sub forma: a. 5I + 2I1 = 3I2 b. 2I + 5I1 = 3I2 c. 3I + 2I1 = 5I2 d. 3I + 5I1 = 2I2 (3p) 2. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, rezistivitatea electrică a unui conductor metalic depinde de temperatură conform expresiei matematice: a. ρ0 ⋅ α ⋅ t − ρ = ρ0 b. ρ = ρ ⋅ t − α ⋅ ρ0 c. ρ = ρ0 ⋅ α ⋅ t + ρ0 d. ρ ⋅ t + α ⋅ ρ0 = ρ (3p) 3. Simbolurile mărimilor fizice sunt cele utilizate în manualele de fizică. Unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin produsul I ⋅ r este: a. A b. V c. J d. W (3p) 4. Un dispozitiv electric are rezistența electrică R = 0,1 k Ω . Energia electrică consumată de dispozitivul electric într-un interval de timp de 20 min are valoarea W = 0, 48 MJ . Valoarea intensității curentului electric care străbate dispozitivul este: a. 24 A b. 6 A c. 4 A d. 2 A (3p) 5. În figura alăturată este reprezentată puterea totală a unei baterii în funcție de intensitatea curentului electric prin baterie. Tensiunea electromotoare a bateriei are valoarea: a. 30 V b. 24 V c. 15 V d. 10 V (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateriile sunt caracterizate de valorile E 0 = 4,5 V și r0 = 0,5 Ω, iar rezistorii au fiecare rezistența R = 2 Ω . Întrerupătorul k se află în poziția deschis, iar ampermetrul are rezistența electrică neglijabilă. a. Determinați rezistența electrică echivalentă a circuitului exterior bateriilor. b. Determinați indicația unui voltmetru ideal ( Rv → ∞ ) conectat la bornele unei baterii. c. Determinați indicația unui voltmetru ideal conectat între punctele M și N dacă întrerupătorul k este în poziția închis; d. Se conectează un rezistor cu rezistența electrică R1 = 6R în locul întrerupătorului k . Determinați valoarea intensității indicate de ampermetru în acest caz. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În figura alăturată este reprezentată schema unui circuit electric. Bateria este caracterizată de t.e.m E = 12 V și rezistența interioară r . Rezistorul având rezistența R1 este confecționat dintr-un fir conductor de lungime L , secțiune transversală S = 0,16 mm2 și rezistivitate ρ = 1,6 ⋅ 10-7 Ω ⋅ m . Intensitatea curentului prin baterie este I = 1 A . Într-un interval de timp ∆t = 10 min , energia disipată de gruparea paralel a celor doi rezistori identici este Wp = 4,8 kJ , iar energia disipată de rezistorul R1 este W1 = 1,2 kJ . Se neglijează variația dimensiunilor firului conductor cu temperatura. Determinați: a. puterea electrică absorbită de gruparea paralel a celor doi rezistori; b. rezistența electrică a unui rezistor R ; c. lungimea firului conductor din care este confecționat rezistorul R1 ; d. randamentul circuitului electric. Probă scrisă la Fizică 3 C. Producerea și utilizarea curentului continuu Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – profilul militar  Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2023 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 1 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. O radiație electromagnetică incidentă pe suprafața catodului unei celule fotoelectrice produce efect fotoelectric. Dacă numărul fotonilor incidenți pe catod în unitatea de timp crește, iar frecvența radiației este menținută constantă, atunci: a. numărul electronilor emiși de catod în unitatea de timp nu se modifică b. numărul electronilor emiși de catod în unitatea de timp crește c. viteza maximă a electronilor emiși de catod crește d. viteza maximă a electronilor emiși de catod scade (3p) 2. O rază de lumină care se propagă printr-un mediu transparent cu indicele de refracție n1 trece într-un alt mediu transparent cu indic...