PAU XUÑO 2010 FÍSICA

Transcript

1 PAU XUÑO 1 Cóigo: 5 FÍSICA Puntuación máxima: Cuestións 4 puntos (1 caa cuestión, teórica ou practica) Problemas 6 puntos (1 caa apartao) Non se valorará a simple anotación un ítem como solución ás cuestións; terán ue ser respostas razoaas. Póese usar calculaora sempre ue non sexa programable nin memorice texto. O alumno elixirá unha as úas opcións C.1.- Dous satélites A e B e masas m A y m B (m A < m B ), xiran arreor a erra nunha órbita circular e raio ; a) os ous teñen a mesma enerxía mecánica; b) A ten menor enerxía potencial e menor enerxía cinética ue B; c) A ten maior enerxía potencial e menor enerxía cinética ue B. C..- Unha ona harmónica estacionaria caracterízase por: a) ter frecuencia variable; b) transportar enerxía; c) formar nós e ventres. C..- A luz visible abrangue un rango e frecuencias ue vai ese (aproximaamente) 4, 1 14 Hz (vermello) ata, Hz (ultravioleta); cal as seguintes afirmacións é correcta?: a) a luz vermella ten menor lonxitue e ona cá ultravioleta; b) a ultravioleta é a máis enerxética o espectro visible; c) ambas aumentan a lonxitue e ona nun meio con maior ínice e refracción có aire. C.4.- Na práctica a lente converxente, ebuxa a marcha os raios se o obxecto se coloca: a) no foco, b) entre o foco e o centro óptico a lente. P.1.- A lonxitue e ona máxima, capaz e proucir efecto fotoeléctrico nun metal, é 45 Ǻ: a) calcula o traballo e extracción; b) o potencial e freao se a luz inciente é e λ = 4 Ǻ; c) habería efecto fotoeléctrico con luz e Hz.? (Datos: e = -1, C; h = 6,6 1-4 Js ; 1Ǻ = 1-1 m; c = 1 8 ms -1 ). P..- res cargas eléctricas e +1 C, están nos puntos A(-1,), B(,) e C(, -) (metros): calcula en D(,) e en F(,); a) o campo eléctrico; b) o potencial eléctrico; c) se en D(,) se coloca una terceira carga e +1 C e e 1 g e masa, sometia só á acción electrostática as outras tres, calcula a velociae coa ue chega ó punto F(,). (K = Nm C - ; 1 C = 1-6 C) OPCIÓN B C.1.- Seguno a lei e Faraay-enz, un campo magnético B inuce forza electromotriz nunha espira plana: a) se un B constante atravesa o plano a espira en repouso; b) se un B variable é paralelo ó plano a espira; c) se un B variable atravesa o plano a espira en repouso. C..- Se cun instrumento óptico se forma una imaxe virtual, ereita e e maior tamaño ue o obxecto, trátase e: a) unha lente iverxente; b) un espello convexo; c) unha lente converxente. C..- Cal as seguintes reaccións nucleares é correcta?: a) 9 U n 56 Ba6Kr n ; b) 1 H 1 H He n ; c) B n i 1 H C.4.- Describe brevemente o proceemento empregao no laboratorio para meir a constante elástica un resorte polo métoo estático. P.1.- As relacións entre as masas e os raios a erra e a úa son: M /M = 9,6 y / =,66; a) calcula a graviae na superficie a úa; b) calcula a velociae un satélite xirano arreor a úa nunha órbita circular e km e raio; c) one é maior o períoo un pénulo e lonxitue l, na erra ou na úa? ( Datos: g = 9,8 ms - ; = 1 km). P..- A ecuación unha ona é y(t, x) =,sen(1t,1x); calcula a) a frecuencia, o número e onas k, a velociae e propagación e a lonxitue e ona; b) para un tempo fixo t, ue puntos a ona están en fase co punto ue se encontra en x = 1 m?; c) para unha posición fixa x, para ue tempos o estao e vibración ese punto está en fase coa vibración para t = 1s?.

2 PAU SMBO 1 Cóigo: 5 FÍSICA Puntuación máxima: Cuestións 4 puntos (1 caa cuestión, teórica ou practica). Problemas 6 puntos (1 caa apartao). Non se valorará a simple anotación un ítem como solución ás cuestiones; eben ser razoaas. Póese usar calculaora sempre ue non sexa programable nin memorice texto. O alumno elixirá unha as úas opcións. C.1.- Cano un raio e luz monocromática pasa ese o aire á auga (n auga = 4/), proúcese un cambio: a) na frecuencia; b) na lonxitue e ona; c) na enerxía. C..- Nunha fusión nuclear: a) non se precisa enerxía e activación; b) interveñen átomos pesaos; c) libérase enerxía ebio ó efecto e masa. C..- Fai un esuema un xeraor elemental e corrente alterna cunha bobina e un imán, no ue: a) a bobina rota con respecto ó campo magnético B; b) a sección a bobina esprázase paralelamente a B; c) a bobina está fixa e é atravesaa por un campo B constante. C.4.- Comenta brevemente a influencia ue teñen na meia e g cun pénulo: a amplitue as oscilacións, o número e meias, a masa o pénulo. P.1.- Un satélite artificial e 5 kg escribe unha órbita circular arreor a erra cun raio e 1 4 km. Calcula: a) a velociae orbital e o períoo; b) a enerxía mecánica e a potencial; c) se por fricción se pere algo e enerxía, ue lle ocorre ó raio e á velociae? (atos g = 9,8 ms - ; = 6 km). P..- Un obxecto e 1 g, unio a un resorte e k = 5 Nm -1, realiza un movemento harmónico simple nun plano horizontal. A enerxía total é e 5 J. Calcula: a) a amplitue; b) a velociae máxima e a frecuencia a oscilación; c) inica cualitativamente nunha gráfica cómo varían a enerxía total, cinética e potencial coa elongación x. OPCIÓN B C.1.- Se a erra se contrae reucino o seu raio á metae e manteno a masa: a) a órbita arreor o Sol será a metae; b) o períoo un pénulo será a metae; c) o peso os corpos será o obre. C..- No fono unha piscina hai un foco e luz. Observano a superficie a auga veríase luz: a) en toa a piscina; b) só no punto enriba o foco; c) nun círculo e raio arreor o punto enriba o foco. C..- Cano se compara a forza eléctrica entre úas cargas, coa gravitatoria entre úas masas (cargas e masas unitarias e a istancia uniae): a) ambas son sempre atractivas; b) son unha ore e magnitue semellante; c) as úas son conservativas. C.4.- Cun banco óptico e lonxitue l, obsérvase ue a imaxe proucia por unha lente converxente é sempre virtual. xplica ué ocorre. P.1.- O Carbono 14 ten un períoo e semiesintegración = 5 anos. Una mostra ten unha activiae e esintegracións/minuto. Calcula: a) a masa inicial a mostra; b) a súa activiae entro e 5 anos; c) explica por ué se usa este isótopo para estimar a iae e xacementos arueolóxicos. (Dato N A = 6, 1 mol -1 ; masa atómica o 14 C = 14 g mol -1 ) P..- Unha ona harmónica propágase en irección x con velociae v = 1 m/s, amplitue A = cm e frecuencia υ = 5 s -1. Calcula: a) a ecuación a ona; b) a velociae e aceleración máxima un punto a traxectoria; c) para un tempo fixo t, ue puntos a ona están en fase co punto x = 1 m?

3 CONVOCAOIA D XUÑO lixir e esenvolver unha as úas opcións. Solución numéricas non acompañaas e uniaes ou con uniaes incorrectas...,5 (por problema) rros e cálculo,...,5 (por problema) Nas cuestións teóricas consieraranse tamén válias as xustificacións por exclusión as cuestións incorrectas. C.1.- Dous satélites A e B e masas m A e m B (m A < m B ), xiran arreor a erra nunha órbita circular e raio ; a) os ous teñen a mesma enerxía mecánica; b) A ten menor enerxía potencial e menor enerxía cinética ue B; c) A ten maior enerxía potencial e menor enerxía cinética ue B. Sol. c max. 1 p C..- Unha ona harmónica estacionaria caracterízase por: a) ter frecuencia variable; b) transportar enerxía; c) formar nós e ventres. Sol. c max. 1 p C..-A luz visible abarca un rango e frecuencias ue van ese (aproximaamente) 4, 1 14 Hz (vermello) ate, Hz (ultravioleta); cál as seguintes afirmacións é correcta: a) a luz vermella ten menor lonxitue e ona ue a ultravioleta;b) a ultravioleta é a mais enerxética o espectro visible; c) ambas aumentan a lonxitue e ona nun meio con maior ínice e refracción co aire. Sol. b max. 1 p C.4.-Na práctica a lente converxente, ebuxa a marcha os raios si o obxecto se coloca:a) no foco, b) entre o foco e o centro óptico a lente. P.1.-A lonxitue e ona máxima capaz e proucir efecto fotoeléctrico nun metal, é 45 Ǻ: a) calcula o traballo e extracción, b) o potencial e freao si a luz inciente é e λ = 4 Ǻ; c) habería efecto fotoeléctrico con luz e Hz.?. (Datos: e = -1, C; h = 6,6 1-4 Js ; 1Ǻ = 1-1 m; c = 1 8 ms -1 ). P..- res cargas eléctricas e +1 C,están nos puntos A(- 1,), B(,) y C(, -) (metros): calcula en D(,) e en F(,); a) o campo eléctrico; b) o potencial eléctrico c) si en D(,) se coloca unha terceira carga e +1 C e e 1 g e masas, sometia solo a acción electrostática as outras tres, calcula a velociae coa ue chega ao punto F(,). (K = Nm C - ; 1 C = 1-6 C) OPCIÓN B C.1.-Seguno a lei e Faraay-enz, un campo magnético B inuce forza electromotriz nunha espira plana: a) si un B constante atravesa ó plano a espira en repouso; b) si un B variable é paralelo ao plano a espira; c) si un B variable atravesa o plano a espira en repouso. C..- Si con un instrumento óptico se forma unha imaxe virtual, ereita e e maior tamaño ue o obxecto, trátase e: a) unha lente iverxente; b) un espello convexo; c) unha lente converxente. C..- Cál as seguintes reacciones nucleares é correcta?: a) 9 U n 56 Ba6Kr n ; b) 1 H 1 H He n ; c) B n i H 1 max 1 p (,5 p caa gráfica) a) Cálculo o traballo e extracción W =hυ =4, J , b) Cálculo o potencial e freao ΔΦ =,4V...1, c) =, 1-19 J (non hai ef. Fot.) , a) Cálculo o campo eléctrico: D = 9,. 1 (N/C) i...,5 F =,6 1 i(n/c)......,5 b) Cálculo o potencial: V D = 1 V ,5 V F =9,4.1 V...,5 c) Cálculo a velociae : v= 1,1m/s... 1, Sol: c max. 1 p Sol: c max. 1 p Sol: a max. 1 p

4 C.4.-Describe brevemente o proceemento empregao no laboratorio para meir a constante elástica un resorte polo métoo estático. P.1.-As relacións entre as masas e os raios a erra e a úa son: M /M = 9,6 e / =,66; a) calcula a graviae na superficie a úa; b) calcula a velociae un satélite xirano arreor a úa nunha órbita circular e km e raio; c) óne é maior o períoo un pénulo e lonxitue l, na erra ou na úa?. ( Datos: g = 9,8 ms - ; = 1 km). P..-A ecuación unha ona é y(t, x) =,sen(1t,1x); calcula a) a frecuencia, o número e onas k,a velociae e propagación e a lonxitue e ona, b) para un tempo fixo t, ue puntos a ona están en fase co punto ue se atopa en x = 1 m?; c)para unha posición fixa x, para ue tempos o estao e vibración ese punto está en fase coa vibración para t = 1s?. max. 1 p a) Cálculo e g na úa g = 1,65 m/s... 1, b) Velociae orbital v = 144 m/s...1, c) Demostración e ue >...1, a) Ientificación as magnitues (,5 caa unha).....1, b) Fase para x = 1 +n....1, c) Fase para t = 1 +n/5...1, CONVOCAOIA D SMBO lixir e esenvolver unha as úas opcións. Solución numéricas non acompañaas e uniaes ou con uniaes incorrectas...,5 (por problema) rros e cálculo,...,5 (por problema) Nas cuestións teóricas consieraranse tamén válias as xustificacións por exclusión as cuestións incorrectas. C.1 Cano un raio e luz monocromático pasa ene o aire á auga (n agua = 4/), proúcese un cambio: a) na frecuencia; b) na lonxitue e ona; c) na enerxía. C..- Nunha fusión nuclear: a) non se precisa enerxía e activación; b) interveñen átomos pesaos; c) libérase enerxía ebia ao efecto e masa. C..- Para construír un xeraor elemental e corrente alterna cunha bobina e un imán (fai un esuema): a) a bobina rota con respecto ó campo magnético B; b) a sección a bobina esprázase paralelamente a B; c) a bobina está fixa e é atravesaa por un campo B constante C.4.- Comenta brevemente a influencia ue teñen na meia e g cun pénulo: a amplitue e oscilacións, o número e meias, a masa o pénulo Sol. b máx. 1 p Sol. c máx. 1 p Sol. a máx. 1 p máx 1 p P.1.- Un satélite artificial e 5 kg escribe unha órbita circular arreor a erra cun raio e 1 4 km. Calcula: a) a velociae orbital e o períoo; b) a enerxía mecánica e a potencial; c) se por fricción se pere algo e enerxía, ue lle ocorre ao raio e á velociae? (atos g = 9,8 ms - ; = 6 km). P..- Un obxecto e 1 g, unio a un resorte e k = 5 Nm- 1, realiza un movemento harmónico simple. A enerxía total é e 5J. Calcula: a) a amplitue; b) a velociae máxima e a frecuencia a oscilación; c) inica cualitativamente nunha gráfica cómo varían a enerxía total, cinética e potencial coa elongación x. Velociae orbital..v=4459m/s...,5 Períoo...=8s...,5 nerxía mecánica... =-4,9 1 9 J...,5 nerxía potencial... P =-9, J...,5 c) A velociae lineal aumenta...,5 O raio iminúe...,5 a) Amplitue A =,14 m...1, b Velociae máxima v max =9,9m/s...,5 Frecuencia e oscilación.ν = 11,5 s -1...,5 c) Gráfica... 1,

5 OPCIÓN B C.1 Se a erra se contrae reucino o seu raio á metae e manteno a masa: a) a órbita arreor o Sol será a metae; b) o períoo un pénulo será a metae; c) o peso os corpos será o obre. C..- No fono una piscina hai un foco e luz. Observano a superficie a auga veríase luz: a) en toa a piscina; b) só no punto enriba o foco; c) nun círculo e raio arreor o punto enriba o foco. C..- Cano se compara a forza eléctrica entre úas cargas, coa gravitatoria entre úas masas (cargas e masas unitarias e a istancia uniae): a) ambas son sempre atractivas; b) son unha ore e magnitue semellante; c) as úas son conservativas. C.4 Cun banco óptico e lonxitue l, obsérvase ue a imaxe proucia por unha lente converxente é sempre virtual. xplica ué ocorre. Sol: b máx. 1 p Sol: c máx. 1 p Sol: c máx. 1 p máx. 1 p P.1.- O Carbono 14 ten un períoo e semiesintegración = 5 anos. Unha mostra ten unha activiae e esintegracións/minuto. Calcula: a) a masa inicial a mostra; b) a súa activiae entro e 5 anos; c) xustifica por ué se usa este isótopo para estimar a iae e xacementos arueolóxicos. (Dato N A = 6, 1 mol -1 ; masa atómica o 14 C = 14 g mol -1 ) Masa inicial m= 6,4 1-5 g... 1, Activiae...A =,4 1 8 min , Xustificación correcta...1, P..- Unha ona harmónica propágase en irección x con velociae v = 1 m/s, amplitue A = cm e frecuencia υ = 5 s -1. Calcula: a) a ecuación a ona; b) a velociae e aceleración máxima un punto a traxectoria; c) para un tempo fixo t, ue puntos a ona están en fase co punto x = 1 m?. cuación a ona...1, v max =9,4m/s...,5 a max = 961m/s...,5 Fase para x = 1 +,n...1,

6 CONVOCAOIA D XUÑO C.1.- esposta correcta é a c. m m A pa A v CA B Mm G Mm G M G mav A A v A CB pb B v B v mbv Mm G Mm G B B CA A CB pa pb B C..- esposta correcta é a c. Unha ona estacionaria é proucia por interferencia e úas onas harmónicas e igual amplitue e frecuencia ue se propagan na mesma irección e sentio contrario. Un tubo, ou nunha cora limitaa, afectao por movemento onulatorio, as onas estacionarias son provocaas polas reflexións ue este movemento experimenta nos extremos. A ecuación unha ona estacionaria nunha cora, obtense aplicano o principio e superposición. yr A cos(kx)sent A rsent A ona estacionaria é harmónica, e igual frecuencia, e con amplitue A r, inepenente o tempo pero ue varía sinusoialmente con x. Os nós son os puntos nos ue a amplitue é sempre nula. Os puntos nos ue a amplitue é máxima son antinos ou ventres. C..- esposta correcta é a b No espectro visible a luz vermella é a e maior lonxitue e ona, e a luz U.V. a e menor λ. A enerxía un fotón =hν = hc/λ. h é a constante e Planck; c a velociae a luz no baleiro, e λ a lonxitue e ona a luz. Polo tanto a luz U.V., e menor λ, é a e maior enerxía. Nun meio e n > 1 as lonxitues e ona iminúen porue u = c/n (u<c). Como a frecuencia non varía, λ = u/ν, λ = c/ν, λ < λ. C.4.- Na práctica a lente converxente, ebuxa a marcha os raios si o obxecto se coloca: a) no foco, b) entre o foco e o centro óptico a lente.

7 A imaxe epene a posición o obxecto. Para istancias menores ue f, a imaxe é virtual, ereita e maior. Se o obxecto se sitúa no foco, non se forma imaxe P.1 8 c 4 1 a) W h h 6, ,6 1 b) h( ) ch( ) 1 c) 5,5 1 h 6,6 1 W 4 non,4v 5 1 hai 14, 1 efecto 19 J 4,4 1 6,5 fotoelectrico 19 J 5,5 1 J P. a) b) c) F D F K K D K K 1 W ( i 9 1 in / C i K 1 D K K F 4 ) mv 1 cos 45i Ki, K 1 V K 9,6 1 / v 1,1m / s V in / C OPCIÓN B C.1.- esposta correcta é a c. A lei e Faraay: t S B(t) t C..- esposta correcta é a c. unha lente converxente, actuano como lupa, co obxecto situao a menor istancia ca focal. (A mesma figura ue a cuestión C4 a opción anterior.

8 C..- esposta correcta a a ense ue cumplir ue: Z reactivos = Z prouctos e ue A reactivos = A prouctos 5+1=6=141+9+=6 9=56+6 C.4.- Describe brevementeo o proceemento empregao no laboratorio para meir a constante elástica un resorte polo métoo estático. Ó colgar iferentes masas, o resorte está sometio a iversas forzas (o peso corresponente), e os alongamentos (elongacións) serán aproximaamente proporcionais. Desprézase o peso o propio resorte. Non se ebe facer unha soa meición: O normal é seguir un métoo, ue poemos establecer como segue: Meición a lonxitue o resorte sen ter colgao peso algún. Meición o peso as iversas cargas a colgar. Meición a lonxitue total seguno se van colgano as cargas. epetición e caa meia ata un mínimo e tres veces, para lograr unha homoxeneiae e poer obter unha meia nos atos. epresentación gráfica e pesos fronte a elongacións para obter a constante a penente a recta. P.1.- P..- a) b) g g mv c) y(t, x) a) b) c) están M M / l / g ( 1 están ) GM m / en en fase fase,66 g 9,8 1,65m / s 9,6 5Hz u / k 1 m / s v orb l / 9,8,sen(1t,1 x) x x n t t n GM k,1 m 1 / k m t 1 / l /1,65 n / 5 g x 1 n / 1,4 1 m / s

9 CONVOCAOIA D SMBO C.1.- esposta correcta é a b. Nun meio e n > 1 as lonxitues e ona iminúen porue u = c/n (u<c); como a frecuencia non varía, λ = u/ν, λ = c/ν, λ < λ. A lonxitue e ona iminúe. C..- esposta correcta é a c. ibérase enerxía corresponente ó efecto e masa, aa pola expresión = Δmc. O efecto e masa é a iferenza entre a suma as masas os proutos e a suma as masas os reactivos. C..- esposta correcta é a a. Unha espira plana rectangular e área S, rotano con velociae angular constante ω nunha zona one hai un campo magnético constante B xérase unha f.e.m / t BSsen( t ).Ver figura. C.4.- A amplitue as oscilacións ha e ser peuena para ue se cumpran as conicións matemáticas nas ue se baseou a obtención a formula o períoo. O número e meias ha e ser elevao para obter un valor meio e toas elas, polo ue se minimizan erros. A masa o pénulo non inflúe no valor o períoo l / g P.1.- a)v M G v g v 6 1 9, m / s 1 v,8h Mm m (6) 5 9 b) p G g 9,8 9,94 1 J ,9 1 J C 4,9 1 J c) Se por fricción pere algo e enerxía, a enerxía total é menor, a enerxía potencial é menor (máis negativa); a enerxía cinética, maior (máis positiva). A velociae lineal aumenta (fórmula a velociae orbital) e por tanto o raio iminúe. P..- a) (1/ )KA A 1 / 5 A,14m b) v max K m A 9,9 m / s K / m,1ra / s / 11,5s 1 x Asen( t ) v Acos( t )

10 CONVOCAOIA D SMBO OPCION B C.1.- esposta correcta é a b M g G 4 4g l / 4g / C..- esposta correcta, a c Os raios incientes na superficie e separación cun ángulo superior ao ángulo límite non se ifractan senón ue se reflicten, polo ue na superficie só se verá iluminao un círculo e raio sen9º nsen C..- esposta correcta: a c 9 11 Fe 9 1 u rn Fg 6,6 1 u rn As úas son conservaoras porue son forzas centrais F (1/ r ). C.4.- rátase unha lente converxente, seno a lonxitue o banco óptico l menor cá focal, xa ue así a posición o obxecto sempre está a menor istancia có foco e a imaxe é virtual, ereita e e maior tamaño có obxecto. P.1.- a) n / A N N 1 b) /,84 1 t ,6 1, ,6 1 s 1 s A 6 1 átomos N,6 1 14,6 1 g(c) 6, 1 1,41 1 átomos 1 8 A 1,41 1,84 1,4 1 esin t / min uto c) A proporción e 14C na atmosfera é practicamente constante e así se incorpora aos organismos vivos. Ao morrer un organismo non se incorporan novos átomos raioactivos aos tecios, e o carbono 14C existente sofre un proceso e ecaemento raioactivo. Comparano a activiae o fósil coa activiae un organismo vivo, póese saber a iae o fósil. P..- a) x Asen( t kx) b)v c) x,sen(14,16t 1x) máx A 9,4 m / s / k,m 1 a están máx A en fase 961m / s 8 x x n / 6 e 1, e sin t 1,6 1 k / u k 1 /1 1 m 11 / s 1 x 1 n, m 6,4 1 5