Examen de Física PAU Andalucía 2020 · Examen B

a)

Defina el concepto de energía mecánica de una partícula y explique cómo varía si sobre ella actúa una fuerza: i) Conservativa. ii) No conservativa.

b)

Un bloque de $5\text{ kg}$ de masa desliza, partiendo del reposo, por un plano inclinado que forma un ángulo de $30^\circ$ con la horizontal desde una altura de $10\text{ m}$. El coeficiente de rozamiento entre el bloque y el plano es de $0{,}2$.

i) Represente en un esquema todas las fuerzas que actúan sobre el bloque durante la bajada.

ii) Determine el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento en ese desplazamiento.

iii) Calcule mediante consideraciones energéticas la velocidad con la que llega a la base del plano inclinado.

Dato: $g = 9{,}8\text{ m s}^{-2}$

2. a) Se sitúa una espira circular junto a un hilo recto muy largo por el que circula una corriente $I$, tal y como se muestra en la figura. Razone, ayudándose de un esquema, si se produce corriente inducida y justifique el sentido de la misma en los siguientes casos: i) La espira se mueve paralela al hilo. ii) La espira se mueve hacia la derecha, alejándose del hilo.

a) i)

a) ii)

b) Una espira cuadrada de $4\text{ cm}$ de lado, situada inicialmente en el plano $XY$, está inmersa en un campo magnético uniforme de $3\text{ T}$, dirigido en el sentido positivo del eje $X$. La espira gira con una velocidad angular $100\text{ rad s}^{-1}$ en torno al eje $Y$. Calcule razonadamente, apoyándose en un esquema:

b) i)

Wb

b) ii)

V

a)

Dos ondas armónicas se propagan por el mismo medio a igual velocidad, con la misma amplitud, la misma dirección de propagación y la frecuencia de la primera es el doble que la de la segunda ($f_1 = 2f_2$).

i) Compare la longitud de onda y el periodo de ambas ondas.

ii) Escriba la ecuación de la segunda onda en función de las magnitudes de la primera ($A_1, \omega_1, k_1$).

b)

La ecuación de una onda que se propaga por una cuerda tensa es:

$$y(x,t) = 5 \sin(50\pi t - 20\pi x)\text{ (S.I.)}$$

Calcule:

i) La velocidad de propagación de la onda.

ii) La velocidad del punto $x = 0$ de la cuerda en el instante $t = 1\text{ s}$.

iii) La diferencia de fase, en un mismo instante, entre dos puntos separados $1\text{ m}$.

a)

Dibuje de forma aproximada la gráfica que representa la energía de enlace por nucleón en función del número másico e indique, razonadamente, a partir de ella, dónde están favorecidos energéticamente los procesos de fusión y fisión nuclear.

b)

La masa atómica del isótopo $^{14}_{6}\text{C}$ es $14{,}003241\text{ u}$. Calcule:

Datos: $c = 3\cdot 10^8\text{ m s}^{-1}$; $1\text{ u} = 1{,}66\cdot 10^{-27}\text{ kg}$; $m_p = 1{,}007276\text{ u}$; $m_n = 1{,}008665\text{ u}$

i) El defecto de masa.

ii) La energía de enlace por nucleón.

5. a)

Dos satélites describen órbitas circulares alrededor de un mismo planeta de masa $M$ y radio $R$. El primero orbita con radio $4R$ y el segundo $9R$.

i)

Deduzca la expresión de la velocidad orbital.

ii)

Determine la relación entre las velocidades orbitales de ambos satélites ($v_1/v_2$).

5. b)

Un satélite de $500\text{ kg}$ de masa orbita en torno a la Tierra a una velocidad de $6300\text{ m s}^{-1}$.

Datos

$G$: $6{,}67\cdot 10^{-11}\text{ N m}^2\text{ kg}^{-2}$, $M_T$: $5{,}98\cdot 10^{24}\text{ kg}$

i)

ii)

6. a) Una partícula con carga positiva se encuentra dentro de un campo eléctrico uniforme. i) ¿Aumenta o disminuye su energía potencial eléctrica al moverse en la dirección y sentido del campo? ii) ¿Y si se moviera en una dirección perpendicular a dicho campo? Razone las respuestas.

i)

ii)

b) Una carga de $3\cdot 10^{-9}\text{ C}$ está situada en el origen de un sistema de coordenadas. Una segunda carga puntual de $-4\cdot 10^{-9}\text{ C}$ se coloca en el punto $(0,4)\text{ m}$. Ayudándose de un esquema, calcule el campo y el potencial eléctrico en el punto $(3,0)\text{ m}$.

$K = 9\cdot 10^9\text{ N}\cdot\text{m}^2\text{ C}^{-2}$

a)

Un rayo de luz pasa de un medio a otro donde su longitud de onda es mayor. i) Indique cómo varían la frecuencia y la velocidad de propagación. ii) Realice un esquema indicando si el haz refractado se aleja o se acerca a la normal.

b)

Un rayo de luz incide sobre la superficie que separa dos medios de índices de refracción $n_1 = 2{,}37$ y $n_2$ desconocido con un ángulo de incidencia de $16^\circ$ y uno de refracción de $30^\circ$. i) Haga un esquema del proceso y determine $n_2$. ii) Calcule a partir de qué ángulo de incidencia no se produce refracción.

8. a)

Al incidir luz roja sobre un determinado metal se produce efecto fotoeléctrico. Explique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

i)

Si se duplica la intensidad de dicha luz se duplicará también la energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos.

Falsa

Verdadera

ii)

Si se ilumina con luz azul no se produce efecto fotoeléctrico.

Falsa

Verdadera

8. b)

Un metal tiene una frecuencia umbral de $2\cdot 10^{14}\text{ Hz}$ para que se produzca el efecto fotoeléctrico. Si el metal se ilumina con una radiación de longitud de onda de $2\cdot 10^{-7}\text{ m}$, calcule:

Datos

$c$: $3\cdot 10^8\text{ m s}^{-1}$, $h$: $6{,}63\cdot 10^{-34}\text{ J s}$, $m_e$: $9{,}1\cdot 10^{-31}\text{ kg}$, $e$: $1{,}6\cdot 10^{-19}\text{ C}$

i)

ii)