Examen resuelto de FísicaOrdinaria 2024

C. Valenciana8 cuestiones + 4 problemas100% Resuelto
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Interacción gravitatoria
Distancia r a partir del potencial gravitatorio
Deducción 0,75Cálculo 0,75
El potencial gravitatorio en un punto situado a una distancia rr del centro de un planeta es V=9,1108V=-9,1108\text{,}1\cdot 10^{8} J/kg. La intensidad del campo en la superficie del planeta es g0=26 m/s2g_0=26\ m/s2\mathrm{m/s^2} y el radio del planeta es R=7104R=7104\cdot 10^{4} km. Deduce una relación que proporcione rr en función de VV, RR y g0g_0, y calcula el valor de rr.
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Campo eléctrico
Carga $q_1$ y potencial en B a partir de $V_A=0$
Carga 0,75Potencial B 0,75
El potencial eléctrico en el punto AA de la figura es nulo y q2=1 nCq_2=1\ nC\text{nC}. Determina el valor de la carga q1q_1 y el potencial eléctrico en el punto BB. Geometría (rectángulo 3 m×4 m3\ m×4 m\text{m}\times 4\ \text{m}): AA en la esquina superior izquierda, BB en la esquina superior derecha, q1q_1 en la esquina inferior izquierda (a 4 m de AA) y q2q_2 en la esquina inferior derecha. Dato: k=9109 Nm2/C2k=9109 Nm2/C2\cdot 10^{9}\ \mathrm{N\cdot m^{2}/C^{2}}.
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Campo magnético
Fuerza magnética sobre carga negativa y trayectoria
Expresión 0,5Análisis 1,0
Una partícula de carga q<0q<0 entra con velocidad vv\vec{v} en una región en la que hay un campo magnético uniforme BB\vec{B} normal al plano del papel. Escribe la expresión del vector fuerza magnética sobre la carga, razona si la trayectoria mostrada es correcta y representa, en el punto P, los vectores velocidad y fuerza magnética.
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Inducción electromagnética
Corriente inducida en una espira por un hilo rectilíneo
Apartado a 0,75Apartado b 0,75
Un conductor rectilíneo muy largo transporta una corriente continua. Una espira rectangular coplanaria se encuentra cerca del hilo. Justifica, usando la ley física adecuada, si se induce corriente en la espira y en qué sentido: a) si la espira comienza a moverse hacia la derecha (alejándose del hilo); b) si la espira se mueve verticalmente, paralelamente al hilo.
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Movimiento armónico simple
Energías de un MAS a distintos instantes
E cinética 0,5E potencial 0,5E mecánica 0,5
Un cuerpo de m=2m=2 kg realiza un MAS descrito por y(t)=Acos(ωt)y(t)=A\cos(ωt)\omega t). De la gráfica se extrae la amplitud A=0,1A=0,1\text{,}1 m y el periodo T=24T=24 s (lectura del eje de tiempos). Calcula razonadamente: la energía cinética a t=6t=6 s, la energía potencial a t=12t=12 s y la energía mecánica a t=17,423t=17,423\text{,}423 s.
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Ondas
Magnitudes y valores de una onda sísmica transversal
Parámetros 0,75Valores de y 0,75
La onda viene dada por y(x,t)=2sin ⁣(50πtπ2x)y(x,t)=2\sin\!(50πtπ2x)\left(50\pi t-\tfrac{\pi}{2}x\right) (SI). Determina el periodo, la longitud de onda, el número de ondas y la velocidad de propagación. Si y(0,t)=2y(0,t)=2 m, calcula y(8,t)y(8,t) y y(0,t+0,04)y(0,t+0,04)\text{,}04).
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Ondas sonoras
Intensidad sonora y ley del inverso del cuadrado
Intensidad 0,75Intensidad a 2 m 0,75
Un aparato de aire acondicionado produce un nivel sonoro de 50 dB a 1 m de distancia. Calcula la intensidad sonora en W/m2^{2} (umbral I0=1012 W/m2I_0=10^{-12}\ W/m2\mathrm{W/m^{2}}) y determina cuánto valdrá a 2 m del aparato.
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Física nuclear
Desintegración del $^{60}$Co y potencia emitida
Identificación de X 0,5Potencia 1,0
2760Co2860Ni<em>+baX^{60}_{27}\mathrm{Co}\to {}^{60}_{28}\mathrm{Ni}^{&lt;em&gt;}+{}^{a}_{b}X. Razona qué partícula es X. Después, el 60Ni</em>^{60}\mathrm{Ni}^{&lt;/em&gt;} emite dos fotones de 1,171,17\text{,}17 y 1,331,33\text{,}33 MeV. Si se emiten 101010^{10} fotones de cada tipo por segundo, calcula la energía por unidad de tiempo (en W) que produce la emisión. Dato: qe=1,61019q_e=1,61019\text{,}6\cdot 10^{-19} C.
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Interacción gravitatoria
Problema 1 — Energías de la ISS y cambio de órbita
Apartado a 1,0Apartado b 1,0
La ISS tiene m=4105m=4105\cdot 10^{5} kg y describe una órbita circular a h=400h=400 km. a) Calcula las energías potencial, cinética y mecánica en esa órbita. b) Calcula la energía que hay que aportar para que pase a una órbita con Em=21012E_m=-21012\cdot 10^{12} J y calcula la velocidad en esa nueva órbita. Datos: G=6,671011 Nm2/kg2G=6,671011 Nm2/kg2\text{,}67\cdot 10^{-11}\ \mathrm{N\,m^{2}/kg^{2}}, MT=61024M_T=61024\cdot 10^{24} kg, RT=6,4106R_T=6,4106\text{,}4\cdot 10^{6} m.
a)
Energías en la órbita inicial
(1 pt)
b)
Energía a aportar y velocidad en la nueva órbita
(1 pt)
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Campo magnético
Problema 2 — Tres hilos paralelos y fuerza sobre una carga
Apartado a 1,0Apartado b 1,0
Tres hilos rectilíneos muy largos paralelos. I1=2,0I_1=2,0\text{,}0 A e I2=4,0I_2=4,0\text{,}0 A fluyen en el mismo sentido (ejes +y+y). Geometría del plano xyxy: I1I_1 en x=0x=0, I2I_2 en x=4x=4 cm, I3I_3 en x=20x=20 cm; el punto PP está en x=4x=-4 cm (a 44 cm a la izquierda de I1I_1) y SS en (12 cm,0)(12\ cm,0)\mathrm{cm},0), equidistante de I2I_2 e I3I_3. a) Calcula intensidad y sentido de I3I_3 para que BP=0BP=0\vec{B}_P=\vec{0}. b) Siendo BS=7,5107k^BS=7,5107k^\vec{B}_S=-7\text{,}5\cdot 10^{-7}\hat{k} T, calcula la fuerza sobre una carga q=1 μCq=1\ μC\mu\mathrm{C} que pasa por SS con v=105j^v=105j^\vec{v}=-10^{5}\hat{j} m/s. Dato: μ0=4π107\mu_0=4π107\pi\cdot 10^{-7} T\cdotm/A.
a)
I3I_3 tal que BP=0B_P=0
(1 pt)
b)
Fuerza magnética sobre la carga en S
(1 pt)
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Óptica
Problema 3 — Lente delgada y trazado de rayos sobre un ojo
Apartado a 1,0Apartado b 1,0
Una lente delgada se coloca a 44 cm de un ojo. El objeto es el propio ojo, de tamaño y=2 cmy=2\ cm\mathrm{cm}, y a través de la lente se observa una imagen del ojo de tamaño y=3 cmy'=3\ cm\mathrm{cm}. a) Posición de la imagen, distancia focal imagen y potencia en dioptrías. Realiza el trazado de rayos. b) ¿Convergente o divergente? ¿Real o virtual? ¿De qué tamaño se verá si alejamos la lente 1,51,5\text{,}5 cm más del ojo?
a)
Posición, distancia focal y potencia
(1 pt)
b)
Tipo de lente, de imagen y nuevo tamaño
(1 pt)
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Efecto fotoeléctrico
Problema 4 — Titanio y metal A a partir de gráfica $E_c$ vs $1/\lambda$
Apartado a 1,0Apartado b 1,0
Gráfica EcE_c vs 1/λ1/λ\lambda con dos rectas: Titanio y Metal A. De la gráfica se extraen los cortes con el eje Ec=0E_c=0 (umbrales): Titanio en 1/λ0=3,5106 m11/\lambda_0=3,5106 m1\text{,}5\cdot 10^{6}\ \mathrm{m^{-1}}, Metal A en 1/λ0=4,0106 m11/\lambda_0=4,0106 m1\text{,}0\cdot 10^{6}\ \mathrm{m^{-1}}. Tabla: Berilio W=4,95W=4,95\text{,}95 eV, Cadmio 4,084,08\text{,}08 eV, Paladio 5,605,60\text{,}60 eV. a) Longitud de onda umbral de A, trabajo de extracción e identificación. b) Velocidad de los electrones del titanio con ν=1,131015\nu=1,131015\text{,}13\cdot 10^{15} Hz y comportamiento del metal A. Datos: h=6,61034h=6,61034\text{,}6\cdot 10^{-34} J·s, e=1,61019|e|=1,61019\text{,}6\cdot 10^{-19} C, c=3108c=3108\cdot 10^{8} m/s, me=9,11031m_e=9,11031\text{,}1\cdot 10^{-31} kg.
a)
λ0\lambda_0, WW e identificación del metal A
(1 pt)
b)
Velocidad en titanio y comportamiento del metal A
(1 pt)
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