A continuación publico el examen final de la tercera evaluación de Física que hemos hecho hoy.
Al final aparecen las soluciones. El martes, se resolverá en clase
2º BACHILLERATO FÍSICA EXÁMEN CURSO
2012/2013
Tema 5 (Campo magnético) Fecha:
17/05/2013
Tema 6 (Inducción magnética)
Tema 7 (Introducción a la física moderna)
La
calificación de este examen tendrá un peso del 80% en la nota de la evaluación.
Se valorará de 0 a 10, y su superación no supondrá la superación de materia de
la evaluación. El trimestre será calificado como APTO si la media ponderada de esta prueba, con
la ya realizada, alcanza la calificación de 5, con independencia de la
calificación individual de cada prueba
NOMBRE DEL
ALUMNO:
1.
La Imagen 1 muestra un
cuadrilátero de 2 m de lado, en cuyos vértices hay cuatro cables conductores.
Por cada uno de ellos circula una corriente eléctrica de 15 A. En los dos
cables superiores, el sentido de la corriente es hacia adentro del papel. En
los dos inferiores, es hacia afuera.
a.
Calcula el vector campo magnético (módulo,
dirección y sentido) en el punto C (0,8p)
b.
Calcula el vector fuerza (módulo, dirección y
sentido) que aparecería sobre un electrón situado en C inicialmente, que se
desplace a 10000 m/s horizontalmente y hacia la derecha (1p)
c.
Radio de su trayectoria (0,4p)
Datos:
Masa del electrón=9,1.10-31 kg; Carga del electrón: 1,6.10-19C
2.
Imagen 2. Un
protón esta situado en la línea A. Su masa es de 1,67.10-27 kg. Su
carga de 1,6.10-19C
a.
Calcular su velocidad cuando pase por la
línea B, y la trayectoria descrita en ese pequeño trayecto, sabiendo que en ese
tramo la diferencia de potencial es de 6.103 V (0,4p)
b.
Sabemos, que a partir de la línea B, entra en
una región en que hay un campo magnético. Su trayectoria, es entonces circular,
con un radio de 4m, y en sentido antihorario. Calcula el módulo, la dirección y
el sentido del campo que hay en esa región (0,4p)
c.
¿Qué le ocurre a un protón cuando se mueve
paralelamente a un campo magnético a velocidad constante? ¿Acelera? ¿Frena?
¿Varía su trayectoria? Explica por qué. (0,4p)
d.
¿Y si el protón se mueve perpendicularmente a
las líneas de campo? (0,4p)
3.
Sobre una bobina circular de 1cm de radio,
con N=100 espiras, que descansa en el plano XY, se aplica un campo magnético en unidades del S.I. siendo t el tiempo.
a.
Representa el flujo en función del tiempo (0,8p)
b.
Calcula el valor de la fem inducida (0,4p)
c.
Sentido de la I inducida (explica por qué
principio o ley te basas para responder) (0,2p)
4.
Una espira circular de 30 cm de diámetro rota
con f=50Hz, siendo su eje de giro perpendicular a un campo magnético uniforme
a.
Calcula el valor del campo magnético
existente, si la fem máxima inducida es de 220V (0,6p)
b.
Expresa matemáticamente la expresión de la fem
inducida en función del tiempo. ¿De qué tipo es la corriente inducida? (0,4p)
5.
Tengo un metal cuyo trabajo de extracción es
de 1,4 eV. Sobre él, aplico una radiación de 470 nm.
a.
Energía de un fotón de luz (0,4p)
b.
Velocidad de los electrones emitidos, y
longitud de onda asociada (0,8p)
c.
¿Qué ocurre con el número de electrones
emitidos si DISMINUYO la longitud de onda a la mitad? ¿Por qué? (0,4p)
d.
Intensidad de corriente de electrones
liberada en amperios, si la potencia de la radiación luminosa incidente es de
0,92mW durante 1 segundo, considerando los datos iniciales (1p)
Datos: 1eV=1,6.10-19
J; h=6,626.10-34 J.s
6.
Debido a una de las explosiones de la central
nuclear de Fukushima, se encuentra sobre el terreno de la zona una pieza de
material, que tiene 1023 núcleos de un material radiactivo cuyo
periodo de semidesintegración es de 1208 años
a.
Calcula el número de núcleos que se
desintegran a lo largo de los diez primeros años (0,4p)
b.
Actividad inicial de la muestra, y años que
deben transcurrir para que la actividad de la muestra se reduzca a 200
desintegraciones por segundo (0,8p)
SOLUCIONES
EJERCICIO 1
Cada uno de los cuatro hilos conductores genera un campo magnético, y el campo total en C se calcula aplicando el principio de superpodición. En el apartado B), la fuerza es nula porque campo magnético y velocidad de las cargas forman 180º.
a) B=6.10-6 T (eje x); b) Al aplicar la ley de Lorentz vemos que F=0; c) R=0 pues no hay fuerza centrípeta
EJERCICIO 2
Considerar los efectos de un campo electrostático sobre una carga en a), y los efectos de un campo magnético sobre una carga en movimiento en b). En el apartado c) se debe aplicar la ley de Lorentz.
a) v=1,07.106 m/s; b) B=-2,8.10-3 (eje z); c) F=0; d) MCU
EJERCICIO 3
Debe aplicarse la Ley de faraday y la definición de flujo. Para resolver el apartado c) se aplica la ley de Lenz
a) Flujo aumenta linealmente con el tiempo. Pendiente 6,3.10-7 ;b) fem=-6,3.10-7 V; c) Sentido horario
EJERCICIO 4
Tenemos un claro ejemplo de inducción magnética en que el cambio de flujo que atraviesa la espira se debe a la variación del ángulo entre el vector campo magnético y el vector superficie. Al aplicar la ley de Faraday vemos que la fem obtenida es alterna y sinusoidal.
a) B=10T; b) fem=220.sen(314.t) voltios
EJERCICIO 5
Deben considerarse los descubrimientos de Einstein relativos al efecto fotoeléctrico. En el apartado b) aplicamos la ecuación de Luis de Broglie para asociar una longitud de onda a un electrón. Al resolver el apartado c) debe asumirse que el número de electrones liberados de la red metálica es el mismo que el de fotones incidentes.
a) e=4,23.10-19 J; b) v=6,62.105 m/s; Longitud de onda 1,1.10-9 m; c) 4,35.1015 electrones; d) I=7.10-4 A
EJERCICIO 6
Deben aplicarse las ecuaciones de la desintegración radiactiva.
a) 3.1020 núcleos desintegrados; b) Ao=6,86.1011 Bq; t=3,2.1012 segundos
