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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 8,46·109 s1 0,267 año1 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: NNoekt 4,3·1016 e0,267 3,29·1016 núcleos y la actividad será A kN8,46·109·3,29·1016 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 I.E.S. Europa Física 2 Departamento de Física y Química 2008.05.28 Examen Final 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 4,73·1,6·1019 fo EXT 1,14·1015 Hz 34 h 6,62·10 c b) Se ilumina con luz de energía E hf h 6,62·1034 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 2,38·1019 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 9,93·1019 J 200·109 1 2 mv q V 2 mv 2 9,1·1031·7232402 1,487v 2q 2·1,6·1019 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. I.E.S. Europa Departamento de Física y Química Física 2 Examen Final 2008.05.28 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)