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I.E.S. Europa
Física 2
Examen Final
Departamento de Física y Química
2008.05.28
01. Un conductor rectilíneo indefinido transporta una corriente de 10 A en el sentido
positivo del eje Z. Un protón que se mueve a 2·105 m/s, se encuentra a 50 cm del
conductor. Calcule el módulo de la fuerza ejercida sobre el protón si su velocidad:
a) Es perpendicular al conductor y está dirigida hacia él.
b) Es paralela al conductor.
c) Es perpendicular a las direcciones definidas en los apartados a) y b).
d) ¿En qué casos de los anteriores, el protón ve modificada su energía cinética?.
 10
El campo magnético creado por el hilo es B  o  4·10 6 T

La fuerza de este campo sobre la carga en movimiento es:
F  q v B
a) F  q v Bk 12,8·10 20 kN
b) F  q v B j 12,8·10 20 jN
c) F 0
d) en ninguno. La energía cinética cambia si varía el módulo de la
velocidad; no la dirección.
02. El 22Na es un núcleo radiactivo con una vida media de 3,75 años.
a) ¿Cuánto vale su constante de desintegración?
b) Inicialmente tenemos 4,3·1016 núcleos, ¿cuál es su actividad en becquerelios?
c) ¿Cuál será su actividad para t = 1 año?
d) ¿Cuánto valdrá la constante de desintegración para t = 1 año?
e) ¿Cuándo se reducirá su actividad en un 75%?
1
k
a) La vida media es:  ; luego k 
1
año
8,46·109 s1 0,267 año1
3,75año 365·86400 s
b) La actividad es A k N 8,46·10 9·4,3·1016  3,64·108 Bq
c) Al pasar un año tendremos:
NNoekt  4,3·1016 e0,267  3,29·1016 núcleos
y la actividad será A kN8,46·109·3,29·1016  2,78·108 Bq
d) La constante de desintegración es una constante; no varía con el tiempo.
e) La actividad se reduce en un 75% cuando pasen dos periodos de semidesintegración
T1/2 
Ln2 Ln2

 2,596 años , luego tienen que pasar 5,192 años
k 0,267
N
03. Sobre la circunferencia máxima de una esfera de radio R=10 m
están colocadas equidistantes entre sí seis cargas positivas iguales
y de valor q = 2 C. Calcule:
a) El campo y el potencial en el polo N.
b) El campo y el potencial en el centro de la esfera.
c) El trabajo para mover 3mC desde N hasta S.
q
q
N
Lo podemos descomponer en dos: una en vertical, E V  90 cos 45  45 2
C
N
q
S
6
q
N
9 2·10
a) El campo creado por una carga es E  k
 9·10
 90
2
200
C
d
y otra en horizontal, EH  90 sen45  45 2
C
q
q
O
q
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Para las seis cargas, las componentes en horizontal se anulan dos a dos y, solo nos quedan las
verticales con lo que el campo total será E
 6E
TOTAL
V
 6·45 2  270 2
N
C
b) El campo en O es nulo por simetría, se anulan dos a dos.
El potencial será la suma de los potenciales V  6V  6·9·10
T
1
6
9 2·10
 5400 2v
10 2
c) El trabajo es cero porque los dos puntos tienen el mismo potencial.
04. La Estación Espacial Internacional describe alrededor de la Tierra una órbita circular
a una altura h = 390 km sobre la superficie terrestre, siendo su masa 415 toneladas.
a) Calcule su período de rotación así como la velocidad con la que se desplaza.
b) ¿Qué energía se necesitaría para llevarla desde su órbita actual a otra a una
altura doble? ¿Cuál sería el período de rotación en esta nueva órbita?
a) El radio de la órbita es (6370+390)10 3km
Mm
v2
G
m ;
R
R2

La velocidad es v 

3
4 2 6760·103
4 2R3
T

5526,7s
GM
6,67·10 11·5,98·1024
M
4 2 2
G  v 2 2R 2 
R ;
R
T2
GM
6,67·10 11·5,98·1024
m

 7681,4
3
R
s
6760·10
b) La energía total en una órbita es ET 
la diferencia entre ellas.
1 GMm
. La energía para pasar de una órbita a otra será
2 R


3
4 2 7150·103
4 2R3

 6011,8s
A esa altura el período sería T 
GM
6,67·10 11·5,98·1024
05. La energía de extracción (función de trabajo) de la plata es 4,73 eV. Si se ilumina
una lámina de plata con luz de 200 nm. Calcular:
a) La frecuencia umbral de la plata
b) La velocidad de salida de los electrones.
c) El potencial necesario para frenar los electrones.
a)
WEXT  hfo la frecuencia umbral es
W
4,73·1,6·1019
fo  EXT 
1,14·1015 Hz

34
h
6,62·10
c

b) Se ilumina con luz de energía E hf h 6,62·1034
E  hfo  Ec la energía cinética es
la velocidad es v 
Ec E hfo  9,93·10 19  6,62·10 34 ·1,14·1015  2,38·1019 J
2E
2·2,38·10 19
m

 723240

31
m
s
9,1·10
c) El potencial eléctrico para frenarlo es
de donde V 
3·108
 9,93·1019 J
200·109
1 2
mv  q V
2
mv 2 9,1·1031·7232402

1,487v
2q
2·1,6·1019
06. Una espira circular de 0,2m de radio se coloca en un campo magnético uniforme de
0,5T con su eje paralelo a la dirección del campo. Determina la fuerza electromotriz
inducida en la espira si en 0,2 s y de manera uniforme:
a) Se duplica el valor del campo.
b) Se reduce el valor del campo a cero.
c) Se invierte el sentido del campo.
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d) Se gira la espira un ángulo de 90º en torno a un eje perpendicular a B.
El área de la espira es S R 2  0,04  m2 y el flujo es B·S·cos 
 F O
; donde O  0,5·0,04  0,02 Wb

t
0,2
 
0,04  0,02
a) Se duplica el flujo, fem F O 
0,1 v
0,2
0,2
 
0  0,02
b) El flujo final es cero, fem F O 
0,1 v
0,2
0,2
 
0,02 0,02
c) El flujo final es -0,02  y fem F O 
0,2 v
0,2
0,2
La fem inducida es fem
d) El flujo final es cero por ser B perpendicular a S. La solución es igual que b)