Examen de Física PAU Andalucía 2024 · Ordinaria Reserva

A) CAMPO GRAVITATORIO

A1.

a)

Considere la fuerza gravitatoria que una partícula ejerce sobre otra. Razone si son verdaderos los siguientes enunciados:

b)

Dos partículas iguales de masa $2\text{ kg}$ están situadas en los puntos $A(-5,0)\text{ m}$ y $B(5,0)\text{ m}$. Calcule razonadamente:

i) El campo gravitatorio creado en el punto $C(0,4)\text{ m}$ y represéntelo gráficamente;

ii) El trabajo realizado por el campo gravitatorio cuando se traslada una tercera masa de $1\text{ kg}$ desde el punto $C$ hasta el punto $O(0,0)\text{ m}$. Justifique el signo del trabajo.

Dato:

$G = 6{,}67\cdot 10^{-11}\text{ N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{kg}^{-2}$

a)

Dos planetas A y B describen órbitas circulares alrededor de una estrella. Razone cuál de los dos planetas tiene mayor energía cinética en las siguientes situaciones: i) ambas masas son iguales y el radio de la órbita del planeta A es mayor que el de B; ii) los radios de sus órbitas son iguales pero la masa del planeta B es mayor que la de A.

b)

La masa del planeta Saturno es 95 veces la de la Tierra y su diámetro 8 veces mayor que el terrestre. Determine:

i) el valor de la gravedad en la superficie de Saturno; ii) la velocidad de escape de un cuerpo desde la superficie de Saturno.

$G = 6{,}67\cdot 10^{-11}\ \mathrm{N\cdot m^2\cdot kg^{-2}}$

$g_{\text{Tierra}} = 9{,}8\ \mathrm{m\cdot s^{-2}}$

$M_{\text{Saturno}} = 5{,}69\cdot 10^{26}\ \mathrm{kg}$

EJERCICIO B1

a)

Un hilo rectilíneo muy largo por el que circula una intensidad de corriente $I$ está situado en el mismo plano que una espira circular. Razone, apoyándose en un esquema, en qué sentido circula la corriente inducida en la espira en las siguientes situaciones:

b)

Una bobina formada por 300 espiras circulares de radio $1\text{ cm}$ está situada en el interior de un campo magnético de módulo $B(t) = 0{,}3 - 0{,}3 t^2\text{ (S.I.)}$, cuya dirección forma un ángulo de $45^\circ$ con el eje de la bobina. Determine:

B2. a) Una partícula cargada negativamente se encuentra en el seno de un campo eléctrico uniforme.

i)

Si la partícula se mueve en la misma dirección y sentido que el campo, ¿aumenta o disminuye su energía potencial? ¿Se mueve espontáneamente?

ii)

Si la partícula se mueve perpendicularmente a las líneas de campo, ¿cómo varía su energía potencial?

b) Considere una carga puntual de $2\text{ }\mu\text{C}$ localizada en un punto $A(1,1)\text{ m}$. Determine razonadamente:

i)

El campo eléctrico creado por la carga puntual en el punto $P(2,2)\text{ m}$.

ii)

El trabajo exterior necesario para trasladar una carga puntual de $3\text{ }\mu\text{C}$ desde el infinito hasta el punto $P$, justificando el signo.

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

Problema C1

a)

Razone, basándose en el trazado de rayos, dónde hay que colocar un objeto con respecto a una lente delgada convergente para que:

b)

Un objeto de $10\ \text{cm}$ de altura se sitúa a $3\ \text{m}$ de una lente divergente. Si la imagen se forma delante de la lente, y a una distancia de $1,5\ \text{m}$ de la misma, calcule:

C2. a) Un rayo de luz viaja por un medio y al llegar a la superficie de separación con otro medio se refracta, alejándose de la normal. Justifique razonadamente:

i)

ii)

b) Una lámina de vidrio de caras plano-paralelas tiene $10\text{ cm}$ de espesor. Si desde el aire incide sobre el vidrio un rayo de luz con un ángulo de $50^\circ$ respecto de la normal, calcule razonadamente:

$c = 3\cdot 10^8\text{ m s}^{-1}$; $n_{\text{aire}} = 1$; $n_{\text{vidrio}} = 1{,}6$

i)

ii)

Problema D1

a)

Un haz luminoso produce la emisión de fotoelectrones en un metal. Explique cómo se modifica el número de fotoelectrones y su energía cinética si:

b)

Para observar el efecto fotoeléctrico sobre un metal con función de trabajo $W_0 = 3,36\cdot 10^{-19}\ \text{J}$, se utiliza una lámpara de Cd con cuatro líneas: roja ($6,438\cdot 10^{-7}\ \text{m}$), verde ($5,382\cdot 10^{-7}\ \text{m}$), azul ($4,800\cdot 10^{-7}\ \text{m}$) y violeta ($3,729\cdot 10^{-7}\ \text{m}$). Datos: $h = 6,63\cdot 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}$, $c = 3\cdot 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}$, $e = 1,6\cdot 10^{-19}\ \text{C}$.

a)

Justifique razonadamente la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

i) La emisión de radiación $\gamma$ por un núcleo modifica su número atómico.

ii) Es posible desviar las emisiones $\alpha$ mediante la acción de un campo eléctrico externo.

b)

En una muestra radiactiva se desintegran las cuatro quintas partes de sus núcleos en tres días. Determine razonadamente: