Fizică 2024

Ministerul Educației Centrul Național de Politici și Evaluare în Educație Examenul național de bacalaureat 2024 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – profilul militar • Sunt obligatorii toate subiectele din două arii tematice (alese de candidat) dintre cele patru prevăzute de programă, adică: A. MECANICĂ, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ, C. PRODUCEREA ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ. În situația în care candidatul abordează subiecte din mai mult de două arii tematice, vor fi luate în considerare primele două arii tematice abordate de candidat. • Se acordă zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. A. MECANICĂ Varianta 4 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 se deplasează rectiliniu sub acțiunea unei forțe rezultante constante, iar viteza corpului crește în timp. În acest caz vectorul accelerație: a. are aceeași direcție cu vectorul viteză momentană și sens opus acestuia b. are aceeași direcție și același sens cu vectorul viteză momentană c. este perpendicular pe vectorul viteză momentană d. este perpendicular pe vectorul viteză medie (3p) 2. Un fir elastic având constanta elastică k și lungimea în stare nedeformată 0 este alungit cu  . Modulul forței elastice este exprimat prin relația: b. Fe = k (  ) −1 a. Fe = k   c. Fe = k  −01 d. Fe = k  0 (3p) 3. Unitatea de măsură în S.I. a mărimii fizice exprimate prin produsul dintre forță și viteză este: a. m b. N c. W d. J (3p) 4. În figura alăturată este ilustrată dependența de timp a puterii mecanice dezvoltate de o forță care acționează asupra unui corp. Lucrul mecanic efectuat de această forță asupra corpului în intervalul de timp t   4s,8s are valoarea: a. 10 J b. 20 J c. 40 J d. 80 J (3p) 5. Un cărucior cu masa m = 2 kg se deplasează rectiliniu, cu frecare neglijabilă, pe un plan orizontal, cu viteza constantă v = 2 m/s . La un moment dat căruciorul lovește capătul liber al unui resort orizontal și nedeformat. Celălalt capăt al resortului este fixat de un perete vertical și imobil. Comprimarea maximă a resortului este x = 10 cm . Constanta elastică a resortului are valoarea: a. 200 N/m b. 400 N/m c. 800 N/m d. 1000 N/m (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Două corpuri având masele m1 = 6,0kg și m2 se află pe o suprafață orizontală. Corpurile sunt legate prin intermediul unui fir inextensibil și de masă neglijabilă. De corpul cu masa m1 se trage cu o forță de tracțiune constantă care formează cu orizontala unghiul   37o (sin = 0,6) , ca în figura alăturată. Corpurile se deplasează cu accelerația constantă a = 0,50m/s2 . Tensiunea din fir este T = 8,0N . Coeficientul de frecare la alunecare are aceeași valoare pentru ambele corpuri,  = 0,20 . a. Calculați intervalul de timp în care viteza corpurilor crește de la v 0 = 2 m/s până la v = 4 m/s . b. Calculați masa m2 a celui de al doilea corp. c. Calculați mărimea forței de tracțiune care acționează asupra corpului cu masa m1 . d. Corpul având masa m2 este dezlegat și este lăsat să coboare liber pe un plan înclinat care formează cu orizontala unghiul   37o (sin = 0,6) . Coeficientul de frecare la alunecarea corpului pe planul înclinat este  = 0,20 . Determinați valoarea accelerației corpului în timpul coborârii pe plan. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un corp având masa m = 0,5 kg , aflat la înălțimea h = 4,2m față de sol, este aruncat vertical de jos în sus, cu viteza inițială v 0 = 4,0m/s . Se neglijează atât dimensiunile corpului cât și interacțiunea acestuia cu aerul. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului. a. Calculați energia mecanică a corpului la momentul inițial. b. Calculați înălțimea maximă, măsurată față de sol, la care ajunge corpul. c. Calculați lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului din momentul aruncării lui și până la atingerea solului. d. Corpul pătrunde în sol și se oprește după t = 1,0  10−2 s de la atingerea solului. Calculați mărimea forței rezultante medii care acționează asupra corpului în timpul pătrunderii în sol. 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 2024 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – profilul militar • Sunt obligatorii toate subiectele din două arii tematice (alese de candidat) dintre cele patru prevăzute de programă, adică: A. MECANICĂ, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ, C. PRODUCEREA ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ. În situația în care candidatul abordează subiecte din mai mult de două arii tematice, vor fi luate în considerare primele două arii tematice abordate de candidat. • Se acordă zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ Varianta 4 −1 Se consideră: numărul lui Avogadro NA = 6,02  10 mol , constanta gazelor ideale R = 8,31 J  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. Densitatea unei mase de gaz ideal rămâne constantă în cursul unui proces: a. izobar b. izocor c. izoterm d. adiabatic (3p) 2. O cantitate  de gaz ideal se află la presiunea p1 și ocupă volumul V1 . Gazul se destinde, la temperatura constantă T , până în starea finală în care gazul ocupă volumul V2 la presiunea p2 . Căldura molară la volum constant este CV . Lucrul mecanic efectuat de gaz este: V V V V a. L = p1 V2 ln 1 b. L = p1V1 ln 2 c. L =  CV T ln 2 d. L =  CV T ln 1 (3p) V2 V1 V1 V2 3. Într-un proces termodinamic dependența căldurii molare C  a unui gaz de temperatura absolută T a acestuia este dată de relația C =  + T , unde  și  sunt două constante. Unitatea de măsură în S. I. a constantei  este: a. J  mol  K b. J  mol  K 2 c. J  mol−1  K−1 d. J  mol−1  K−2 (3p) 4. O cantitate dată de gaz ideal parcurge un proces ciclic în care efectuează lucrul mecanic L = 150 J și cedează căldura Qc = −100 J . Randamentul ciclului este: a.  = 20% b.  = 40% c.  = 60% d.  = 80% (3p) 5. O cantitate dată de gaz ideal parcurge ciclul termodinamic reprezentat în figura alăturată. Raportul dintre presiunea maximă și presiunea minimă atinse de gaz în cursul ciclului este: a. 2 b. 3 c. 4 d. 5 (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) Un cilindru orizontal de lungime L = 80cm și secțiune S = 83,1 cm2 este împărțit în două compartimente de volume egale printr-un piston ușor care se poate deplasa fără frecare. În compartimentul din dreapta se află aer ( aer = 29g/mol) la presiunea p0 = 1,0  105 Pa , iar în compartimentul din stânga se află heliu ( He = 4g/mol) . Inițial pistonul este în echilibru mecanic. Se deplasează pistonul cu x = 0,2m spre dreapta față de poziția inițială. Pistonul este menținut în această poziție. Temperatura gazelor rămâne mereu constantă t = 127 C . Gazele se consideră ideale. Determinați: a. numărul de molecule din compartimentul în care se află aer; b. valoarea presiunii aerului după deplasarea pistonului; c. cantitatea de aer  care trebuie eliminată astfel încât după eliberarea pistonului acesta să rămână în echilibru; d. masa molară a amestecului obținut, după eliminarea cantității de aer  , în urma îndepărtării pistonului. III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) O cantitate de gaz ideal monoatomic (CV = 1,5R ) parcurge ciclul termodinamic 1 → 2 → 3 → 1 reprezentat în coordonate p − V în graficul din figura alăturată. Căldura primită de gaz în procesul 1 → 2 este Q12 = 300 J . Temperatura gazului în starea 1 este T1 , iar în starea 2 este T2 = 2T1 . Determinați: a. variația energiei interne a gazului în procesul 1 → 2 → 3 ; b. căldura schimbată de gaz cu mediul exterior în procesul 2 → 3 ; c. lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior în procesul ciclic; d. randamentul unui motor termic care ar funcționa după acest 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 2024 Proba E. d) FIZICĂ Filiera teoretică – profilul real, Filiera vocațională – profilul militar • Sunt obligatorii toate subiectele din două arii tematice (alese de candidat) dintre cele patru prevăzute de programă, adică: A. MECANICĂ, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ, C. PRODUCEREA ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICĂ. În situația în care candidatul abordează subiecte din mai mult de două arii tematice, vor fi luate în considerare primele două arii tematice abordate de candidat. • Se acordă zece puncte din oficiu. • Timpul de lucru efectiv este de trei ore. C. PRODUCEREA ȘI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU Varianta 4 I. Pentru itemii 1-5 scrieți pe foaia de răspuns litera corespunzătoare răspunsului corect. (15 puncte) 1. Două rezistoare cu rezistențele electrice în raportul R1 / R2 = 2 sunt legate în paralel la bornele unei baterii cu rezistența interioară neglijabilă. Raportul I1 / I2 a intensităților curenților ce străbat cele două rezistoare este: a. 0,5 b. 1 c. 2 d. 4 (3p) 2. O baterie cu tensiunea electromotoare E și rezistența interioară r alimentează un consumator cu rezistența electrică R . Expresia puterii electrice transferate de baterie consumatorului este: RE 2 RE R 2E R 2E a. P = b. P = c. P = d. P = (3p) (R + r )2 R+r R+r (R + r )2 3. Dependența intensității curentului electric printr-un element neliniar de circuit de tensiunea aplicată la  bornele sale este dată de relația I =  + , unde  și  sunt două constante. Unitatea de măsură în S.I. a U constantei  este: a. A b. V c. W d. J (3p) 4. Prin legarea în serie a două rezistoare rezistența electrică a grupării este Rs = 9  , iar prin legarea în paralel a celor două rezistoare rezistența electrică a grupării este Rp = 2  . Rezistențele electrice ale celor două rezistoare au valorile: a. 1 ; 8  b. 2 ; 7  c. 3  ; 6  d. 4  ; 5  (3p) 5. La bornele unei baterii având parametrii E și r este conectat un consumator a cărui rezistență electrică poate fi modificată. În graficul din figura alăturată este reprezentată dependența randamentului circuitului electric de rezistența consumatorului. Rezistența electrică a consumatorului pentru care randamentul circuitului este  = 90% are valoarea: a. 6  b. 10  c. 15  d. 18  (3p) II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În circuitul a cărui schemă este reprezentată în figura alăturată cele trei surse au tensiunile electromotoare E1 = 9,50 V , E2 = 9,25 V , E3 = 9,00 V și rezistențele interioare r1 = r2 = r3 = 1,0  . Intensitatea curentului electric prin sursa cu tensiunea electromotoare E 3 este nulă. Rezistorul R este confecționat dintr-un fir conductor având diametrul secțiunii transversale d = 0,1mm și lungimea L . Determinați: a. intensitatea curentului electric prin sursa cu tensiunea electromotoare E1 ; b. valoarea sarcinii electrice care trece în intervalul de timp t = 1min prin sursa cu tensiunea electromotoare E 2 ; c. rezistența electrică R a rezistorului din circuit; d. lungimea L a firului conductor dacă rezistivitatea electrică a materialului din care este confecționat este  = 3,14  10−8   m . III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte) În circuitul din figura alăturată cele trei becuri funcţionează în regim nominal. Becul B1 are puterea nominală Pn1 = 10,8 W și tensiunea nominală Un1 = 18 V , iar becul B2 are puterea nominală Pn2 = 7,2 W . Bateriile din circuit au rezistențele interioare egale r1 = r2 = 1  și tensiunile electromotoare E1 = 18 V și E2 = 12 V . Determinați: a. energia consumată de becul B1 în intervalul de timp t = 1min...