Examenul de bacalaureat national 2013
Proba E. d)
Fizica
Filiera teoretica profilul real, filiera vocationala profilul militar.
¤ Sunt obligatorii toate subiectele din doua arii tematice dintre cele patru prevazute de programa, adica: A. MECANICA, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICA, C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICA
¤ Se acorda 10 puncte din oficiu.
¤ Timpul de lucru efectiv este de 3 ore.
B. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU    Varianta 2
Se considera sarcina electrica elementara e = 1,6·10 -19 C.
I. Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. Consumurile de energie inregistrate de doua aparate electrice sunt W 1 = 360 kJ si W 2 = 0,1kWh. Raportul dintre energiile consumate de cele doua aparate W 1 /W 2 este:
a. 1;    b. 36;    c. 100;    d. 3600.    (3p) W 1 = 360000j,   W 2 = 0.1·1000W·3600s = 360000Ws = 360000j,
W 1 /W 2 = 1. Raspuns corect: a.    → 3p
2. Un rezistor cu rezistenta R este legat la bornele unei surse de tensiune constanta avand rezistenta interioara r. Tensiunea la bornele sursei este egala cu tensiunea electromotoare a acesteia daca:
a. R = 0;    b. R = r;    c. R = 2r;    d. R → ∞.    (3p)
Un voltmetru montat in paralel cu sursa indica o tensiune la borne egala cu tem a sursei numai daca circuitul este deschis sau daca rezistenta circuitului R → ∞
Raspuns corect: d.   → 3p
3. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, relatia care exprima randamentul unui circuit electric simplu este:
a. η = R/r;    b. η = R/(R + r);   c. η = r/(R + r);   d. η = r/R   (3p)
Raspuns corect: b.   → 3p
I.4.bac.electro.07.2013 4. In graficul din figura alaturata este reprezentata dependenta rezistentei unui conductor metalic de lungimea sa. Aria sectiunii transversale a conductorului fiind S = 1mm 2 , rezistivitatea electrica a materialului din care este confectionat conductorul este egala cu:
a.6·10 -7 Ω·m;   b.1.2·10 -6 Ω·m;   c.12·10 -6 Ω·m;   d. 12·10 -5 Ω·m.   (3p)
ρ = R·S/l,   ρ = 6Ω·10 -6 m 2 /0.5m = 12·10 -6 Ω·m;
Raspuns corect: c.   → 3p
5. Un conductor metalic este parcurs de un curent electric cu intensitatea I = 3,2 mA. Numarul electronilor care trec in Δt = 2 s prin sectiunea transversala a conductorului este:
a. 2·10 16 ;     b. 4·10 16 ;     c. 2·10 19 ;    d. 4·10 19 ; (3p)
I = n·e/Δt,   n = I·Δt/e.   n = 3.2·10 -3 A·2s/1.6·10 -19 = 4·10 16 .
Raspuns corect: b.   → 3p
II.bac.electro.07.2013 II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
O baterie este formata prin legarea in paralel a doua surse identice cu rezistentele interioare r 1 = r 2 = 2Ω. La bornele bateriei este conectata o grupare serie formata din doua rezistoare avand rezistentele electrice R 1 = 10Ω si R 2 = 13Ω. Tensiunea la bornele rezistorului R 1 este U 1 = 5V. Neglijand rezistenta electrica a conductorilor de legatura, calculati:
a. rezistenta circuitului exterior;
Rezolvare:
R ext = R 1 + R 2
R ext = 10Ω + 13Ω = 23Ω.   → 3p
b. tensiunea la bornele rezistorului R 2 ;
Rezolvare:
U 1 = I·R 1
I = U 1 /R 1 = 5V/10Ω = 0.5A
U 2 = I·R 2
I·R 2
U 2 = 0.5·13Ω = 6.5V .   → 4p
c. sarcina electrica totala ce strabate bateria intr-un interval de timp egal cu un minut;
Rezolvare:
I = ΔQ/Δt
ΔQ = I·Δt
ΔQ = 0.5A·60s = 30C.   → 4p
d. tensiunea electromotoare a unei surse.
Rezolvare:
Daca r 1 = r 2 = 2Ω, → E 1 =E 2 = E
E = I·(R ext + r echiv,paralel ),
r echiv,paralel = r/2 = 1Ω
E = 0.5A·23Ω + 0.5A·1Ω = 12V.   → 4p
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
III.bac.electro.07.2013 Un bec are doua filamente F1 1 si F 2 , ca in schema din figura alaturata. Becul este conectat la bornele unei surse cu tensiunea constanta U = 12V. Puterea disipata de bec cand ambele intrerupatoare sunt inchise este P = 72W. Cand intrerupatorul K 1 este inchis si intrerupatorul K 2 deschis, becul consuma energia W in intervalul de timp Δt 1 = 3 min. Aceeasi energie W este consumata de bec in intervalul de timp Δt 1 = 6 min daca intrerupatorul K 1 este deschis si intrerupatorul K 2 inchis. Neglijand rezistenta interna a ampermetrului, calculati:
a. rportul rezistentelor electrice R 1 /R 2 al celor doua filamente;
Rezolvare:
W = U 2 ·Δt 1 /R 1
W = U 2 ·Δt 2 /R 2
U 2 ·Δt 1 /R 1 = U 2 ·Δt 2 /R 2
Δt 1 /R 1 = Δt 2 /R 2
R 1 /R 2 = Δt 1 /Δt 2 .  R 1 /R 2 = 1/2 = 0.5.   → 3p
b. intensitatea curentului indicat de ampermetru cand intrerupatorul K 1 este deschis si intrerupatorul K 2 inchis;
P = U 2 /R 1 ·R 2 /(R 1 + R 2 ) = U 2 (R 1 + R 2 )/R 1 ·R 2 = U 2 ·R 1 (1 + R 2 /R 1 )/R 1 ·R 2
P = U 2 ·(1 + R 2 /R 1 )/R 2 .   → R 2 = U 2 ·(1 + R 2 /R 1 )/P = 144V 2 ·(1 + 2)/72W = 6Ω
I = U/R 2 = 12V/6Ω = 2A.    → 4p
c. puterea minima disipata de becul conectat la tensiunea U, cand cel putin unul dintre intrerupatoare este inchis. Justificati raspunsul.
Rezolvare:
Justificarea raspunsului. Puterea fiind P = U 2 /R rezulta ca ea este minima cand rezistenta este maxima. Din expresia R 1 /R 2 = 1/2 → R 2 > R 1 > R echiv,paralel (care este mai mica decat rezistenta oricarui rezistor din grupare).
P min = U 2 /R 2 = 144V 2 /6Ω = 24W.    → 4p
d. intervalul de timp Δt in care becul consuma energia W cand ambele intrerupatoare sunt inchise.
Raspuns:
W = (U 2 /R 2 )·Δt 2
W = (U 2 /R echiv,paralel )·Δt
(U 2 /R echiv,paralel )·Δt = (U 2 /R 2 )·Δt 2
R 2 = R echiv,paralel ·Δt 2 /R 2
P = U 2 /R echiv,paralel
R echiv,paralel = U 2 /P = 144V 2 /72W = 2Ω
R 2 =2·6min/6 = 2min.    → 4p




Full Website