Download OPCIÓN A Problemas 1. Una pequeña esfera de 0,2 g de masa

CASTILLA-LA MANCHA / JUNIO 02. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO
El alumno deberá contestar a una de las dos opciones propuestas A o B. Los problemas puntúan 3 puntos cada
uno y las cuestiones 1 punto cada una. Se podrá utilizar una calculadora y una regla.
OPCIÓN A
Problemas
1. Una pequeña esfera de 0,2 g de masa pende de un hilo entre dos láminas paralelas
verticales separadas 8 cm. La esfera tiene una carga de 5· 10-9 C y el hilo forma un
ángulo de 30º con la vertical.
a) Realiza un diagrama con las fuerzas que actúan sobre la esfera;
b) ¿Qué campo eléctrico actúa sobre la esfera?;
c) ¿Cuál es la diferencia de potencial entre las láminas?
(3 puntos)
2. Un satélite meteorológico gira a 10000 km de altura sobre la superficie terrestre.
¿Cuál es el periodo de su rotación? ¿Cuánto vale la energía total del satélite en su
órbita?
g0 = 9,8 m/s2 RT = 6400 km msatélite = 500 kg
(3 puntos)
Cuestiones
3. Un electrón y un protón describen trayectorias circulares en su campo magnético B
con la misma velocidad lineal, v. ¿Cuál será la relación entre sus velocidades
angulares?
me = 9,1· 10-31 kg mp = 1,6· 10-27 kg
(1 punto)
4. En un partido de fútbol un espectador canta un gol con una sonoridad de 40 dB. ¿Cuál
será la sonoridad si gritaran a la vez y con la misma intensidad sonora los 1000
espectadores que se encuentran viendo el partido?
I0 = 10-12 W· m-2
(1 punto)
5. La reflexión total solamente se produce cuando la luz pasa de un medio de mayor a
otro de menor índice de refracción. Explica por qué.
(1 punto)
6. ¿Qué ventajas presenta la fusión nuclear sobre la fisión? Dar al menos tres de ellas.
(1 punto)
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OPCIÓN B
Problemas
1. Determinar la ecuación de una onda de 6 m de amplitud y 4 Hz que se propaga hacia
la derecha con una velocidad de 0,8 m/s sabiendo, que en el instante t = 1 s una
partícula del medio situada a 2 m del origen alcanza su máxima elongación positiva,
¿en qué instantes alcanzará dicha partícula su máxima aceleración?
(3 puntos)
2. Un electrón se acelera desde el reposo por la acción de una diferencia de potencial de
104 V, para ser sometido posteriormente a un campo magnético uniforme de 0,4 T
perpendicular a la trayectoria del electrón y entrante en el plano del papel.
Determinar:
a) La velocidad del electrón al entrar en el campo magnético;
b) El radio de la trayectoria seguida por el electrón dentro del campo magnético;
c) El período del movimiento circular del electrón.
me = 9,1· 10-31 kg qe = 1,6· 10-19 C
(3 puntos)
Cuestiones
3. En el campo gravitatorio creado por una masa puntual se superponen dos campos:
uno escalar y otro vectorial. ¿De qué campos se trata? ¿Qué relación existe entre
ellos? Represéntalos gráficamente.
(1 punto)
4. Una bola de 0.2 g de masa con una carga de 5.10-6 C está suspendida por un hilo en el
r
r
interior de un campo eléctrico de intensidad E = −200 kN / C . Determina la tensión del
hilo en los siguientes casos:
a) Si la carga es positiva.
b) Si la carga es negativa.
c) Si pierde la carga.
(1 punto)
5. Tenemos un recipiente con agua cuya superficie está cubierta por una capa de aceite.
Si un haz de luz pasa del aire al aceite con un ángulo de incidencia de 40º, hallar el
ángulo de refracción en el agua.
naire = 1 naceite = 1,45 nagua = 1,33
(1 punto)
6. Explica brevemente qué entiendes por “cuerpo negro”.
(1 punto)
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SOLUCIÓN
OPCIÓN A
Problemas
1.
a) Sobre la bola están actuando una fuerza,
debida al peso, Fg, otra debida al campo
eléctrico, Fe, y por último la tensión en el hilo
que es igual que la resultante, pero en sentido
contrario.
b) El campo eléctrico se puede obtener calculando primero la fuerza generada por el mismo.
Sabiendo que el ángulo que forma con la normal es de 30º:
tg30 =
Fe
m·g·tg30
⇒ Fe = q·E = m·g·tg30 ⇒ E =
= 226321 N/C
P
q
c) La diferencia de potencial entre dos láminas paralelas viene dada por la expresión:
∆ V = E·d = 226321 ·8·10 −2 = 31392 V
2.
Para un satélite que gira alrededor de la Tierra en una órbita estable debe cumplirse la igualdad
entre la fuerza gravitatoria y la fuerza centrípeta.
v 2s
M T ·m s
G·M T
ms ·
= G·
⇒ vs =
2
(R T + h )
(R T + h )
(R T + h )
Por otra parte, conociendo la gravedad en la Tierra, g0 = 9,8 m/s2, se puede calcular la masa de la
Tierra:
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g0 =
vs =
vs =
G·M T
⇒ G·M T = g 0 ·R 2T
R 2T
g 0 ·R 2T
9,8·(6400·10 3 ) 2
=
= 4947 m / s = 5 km / s
( R T + h)
6400·103 + 10000·103
2π·(R T + h )
2π·(R T + h )
⇒T =
= 5,78 horas
T
vs
La Energía Total es la suma de la Energía Cinética y la Energía Potencial:
M ·m
g ·R 2 ·m
1
1
E T = E C + E P = ·m s ·vs2 − G· T s = ·m s ·v 2s − 0 T s = −6,1·10 9 J
2
RT + h 2
RT + h
Cuestiones
3.
La velocidad angular viene dada por la siguiente expresión:
w=
v
R
Como la velocidad es la misma para las dos partícula, se deduce que la relación entre las
velocidades angulares es igual a la inversa de la relación de los radios.
m·
v2
m ·v
= q·v ·B ⇒ R =
R
q ·B
Sustituyendo para cada caso obtenemos la relación:
m p ·v
w e R p q p ·B m p q e
=
=
=
·
w p R e m e ·v qp m e
q e ·B
4.
Cuando grita una persona:
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β = 10 ·log
I
= 40 db
Io
Si gritan 1000 personas a la vez:
β 2 = 10 ·log
1000 ·I
I
= 10 ⋅ log 1000 + 10 ·log
= 30 + β = 70 dB
Io
Io
5.
Se habla de reflexión total, cuando a un ángulo de incidencia λ le corresponde un ángulo de
refracción de 90º. Por lo tanto, aplicando la ley de Snell:
n 1 senα 2
=
n2
senα 1
En el caso de reflexión total:
n 1 sen 90
n
1
=
⇒ 1 =
n2
senλ
n 2 senλ
senλ =
n2
como senë < 1 ⇒ n 2 < n 1
n1
6.
El interés práctico de la fusión nuclear se encuentra en la cantidad de energía obtenida y en los
elementos atómicos empleados, lo que le da un carácter de energía inagotable .
En las reacciones nucleares de fusión se emplean elementos atómicos ligeros , en general el
hidrógeno y sus isótopos: el deuterio y el tritio. El deuterio no es radiactivo.
Desde el punto de vista energético, por la fusión del deuterio contenido en un litro de agua, se
obtiene una energía equivalente a la producida en la combustión de 300 litros de gasolina.
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