Examen de Física PAU Murcia 2021 · Ordinaria

BLOQUE I. PREGUNTAS DE TEORÍA

T1 Energía potencial gravitatoria. (1 punto)

BLOQUE I. PREGUNTAS DE TEORÍA

T2 Inducción electromagnética: leyes de Faraday y Lenz. (1 punto)

BLOQUE I. PREGUNTAS DE TEORÍA

T3 Leyes de la reflexión y la refracción. (1 punto)

BLOQUE I. PREGUNTAS DE TEORÍA

T4 Relatividad especial. Postulados y repercusiones. (1 punto)

Se sitúan 3 cargas puntuales $q_A$, $q_B$ y $q_C$ en los puntos $A(0,2,0)$, $B(2,0,0)$ y $C(0,0,0)$ respectivamente. Razonar cuánto debe valer $q_B$ y $q_C$ en función de $q_A$ para que el campo eléctrico se anule en el punto $D(1,1,0)$. (1 punto)

a)

b)

c)

Por un cable de fibra óptica por el que nos llega la señal de internet a casa se propaga una onda electromagnética cuyo campo eléctrico viene dado por $E = E_0 \cos(10^4 x - 2\cdot 10^{15} t)$, con $x$ dado en mm y $t$ en segundos. Determinar el índice de refracción del material del cable. (1 punto)

C3. Razonar gráficamente la veracidad o falsedad de la siguiente afirmación:

«Las imágenes formadas por una lente convergente siempre son reales». (1 punto)

La proporción de carbono-14 en la madera de un sarcófago egipcio es un 60% del que tenía originalmente. Sabiendo que el periodo de semidesintegración (o semiperiodo) del carbono-14 es 5730 años, determinar la edad del sarcófago. (1 punto)

El pasado 21 de diciembre se produjo una conjunción entre Júpiter y Saturno, consistente en que desde la Tierra ambos planetas se veían juntos casi como un único punto. Ello es debido a que en ese momento la Tierra, Júpiter y Saturno estaban en una misma recta.

Datos

$G = 6{,}67\cdot 10^{-11}\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2$; masa del Sol = $2\cdot 10^{30}\ \text{kg}$; masa de Júpiter = $1{,}9\cdot 10^{27}\ \text{kg}$; masa de Saturno = $5{,}7\cdot 10^{26}\ \text{kg}$; masa de la Tierra = $6{,}0\cdot 10^{24}\ \text{kg}$; distancia Tierra-Sol = $1{,}5\cdot 10^8\ \text{km}$; distancia Sol-Júpiter = $7{,}8\cdot 10^8\ \text{km}$; distancia Sol-Saturno = $14{,}3\cdot 10^8\ \text{km}$.

a)

Determinar el periodo orbital de Júpiter en años.

años

b)

Determinar la fuerza gravitatoria que Júpiter y Saturno ejercían sobre la Tierra ese día.

c)

Si solo consideramos la influencia de Júpiter y Saturno, determinar la distancia respecto de Saturno sobre la recta que los une en que la fuerza gravitatoria es nula.

Una manera de determinar la masa del virus SARS-CoV-2, causante de la enfermedad Covid-19, es mediante un espectrómetro de masas.

Datos

$1\text{ eV} = 1{,}6 \cdot 10^{-19}\text{ J}$; carga del electrón $= 1{,}6 \cdot 10^{-19}\text{ C}$; $h = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}$; masa del electrón $= 9{,}1 \cdot 10^{-31}\text{ kg}$

a)

Primero un haz de electrones de 70 eV de energía cinética cada uno impacta contra una "nube" de virus arrancando un electrón de cada virus. Determinar la cantidad de movimiento y la longitud de onda de un electrón del haz antes del impacto. [1 punto]

Una manera de determinar la masa del virus SARS-CoV-2, causante de la enfermedad Covid-19, es mediante un espectrómetro de masas.

Datos

$1\text{ eV} = 1{,}6 \cdot 10^{-19}\text{ J}$; carga del electrón $= 1{,}6 \cdot 10^{-19}\text{ C}$; $h = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}$; masa del electrón $= 9{,}1 \cdot 10^{-31}\text{ kg}$

b)

Posteriormente los virus ionizados, inicialmente en reposo, se aceleran mediante una diferencia de potencial, $\Delta V$. Obtener la expresión de la velocidad que adquieren en función de $\Delta V$, la carga del virus ionizado, $q$, y su masa, $m$.

c)

Finalmente se aplica un campo magnético de $2.4\text{ T}$ perpendicular a la velocidad del virus y se determina que el radio descrito por estos es de $1473\text{ m}$. Obtener la masa del virus SARS-CoV-2 sabiendo que el valor de $\Delta V$, descrito en el apartado anterior, es $1000\text{ V}$.

Un tenor es un cantante de ópera que puede cantar emitiendo sonido de entre 120 y 520 Hz, mientras que una soprano puede emitir entre 260 y 1300 Hz.

a)

Razonar quién puede emitir una menor longitud de onda y dar su valor. [1 punto]

b)

Si, cuando cantan individualmente, un tenor se oye a 1 m de distancia con una sonoridad (o nivel de intensidad acústica) de 102 dB y la soprano 98 dB, calcular la potencia acústica que emite cada cantante. [1 punto]

c)

Calcular a qué distancia una persona normal dejará de escuchar a los dos cantantes cuando cantan a la vez, (suponiendo que no hay pérdida de intensidad por absorción en el aire). [1 punto]

Dato: $I_0 = 10^{-12}\text{ W/m}^2$ (intensidad mínima que puede detectar una persona normal)

En la tabla se muestra, en electronvoltios, el trabajo de extracción, $W_0$, (o función de trabajo) para el efecto fotoeléctrico de distintos metales. Considérese una lámpara led que emite luz de 283 nm que incide sobre una lámina de aluminio arrancando electrones.

metal

$W_0$ (eV)

cesio

2.1

aluminio

4.1

oro

5.1

platino

6.4

a)

Calcular la frecuencia de la luz emitida por el led. [1 punto]

b)

Calcular la velocidad de los electrones arrancados. [1 punto]

c)

Razonar para qué metales de la tabla no se emitirán electrones si incide luz de la lámpara led. [1 punto]

Datos: $h = 6.63\cdot 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}$; $1\text{ eV} = 1.6\cdot 10^{-19}\text{ J}$; masa del electrón $= 9.1\cdot 10^{-31}\text{ kg}$