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la cuevadel empollón
FísicaAndalucíaPAU 2021OrdinariaVariante Suplente

Física · Andalucía 2021

8 ejercicios90 min de duración

Instrucciones

Tiempo
1 hora y 30 minutos
a) Duración: 1 hora y 30 minutos. b) El examen consta de 8 ejercicios (dos ejercicios por cada bloque A, B, C y D). Debe desarrollar en total cuatro ejercicios, elegidos libremente (puede seleccionar más de un ejercicio por bloque). En caso de responder a más ejercicios de los requeridos, serán tenidos en cuenta los 4 respondidos en primer lugar. c) Puede utilizar material de dibujo y calculadora que no sea programable, ni gráfica ni con capacidad para almacenar o transmitir datos. d) Cada ejercicio se calificará entre 0 y 2,5 puntos: apartado (a) hasta 1 punto y (b) hasta 1,5 puntos. e) En cada ejercicio solo se pueden utilizar los datos proporcionados en su enunciado.

Ejercicio 1 · Opción A

1Opción A
2,5 puntos
Interacción gravitatoria
Datos
  • G=6,67⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2\,\text{kg}^{-2}
  • MT=5,98⋅1024 kgM_T = 5{,}98 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
  • RT=6370 kmR_T = 6370\,\text{km}
a
Un satélite orbita alrededor del planeta A, y otro satélite alrededor del planeta B. El planeta A tiene cuatro veces más masa que el planeta B. Determine la relación entre las velocidades orbitales de los dos satélites si éstos orbitan a la misma distancia del centro de cada planeta.1 pt
b
Un satélite artificial de 800 kg800\,\text{kg} de masa se sitúa en una órbita de radio cuatro veces el radio de la Tierra.1,5 pts
b.i
Determine su periodo orbital.
b.ii
Calcule la energía necesaria para ponerlo en la órbita desde la superficie terrestre, despreciando la rotación de la Tierra.
Ver este ejercicio

Ejercicio 1 · Opción B

1Opción B
2,5 puntos
Interacción electromagnética
Datos
  • μ0=4π⋅10−7 T m A−1\mu_0 = 4\pi \cdot 10^{-7}\,\text{T m A}^{-1}
a
Por dos conductores rectilíneos muy largos y paralelos circulan corrientes de la misma intensidad y sentido. Explique razonadamente con la ayuda de esquemas:1 pt
a.i
La dirección y el sentido del campo magnético creado por cada corriente en la región que les rodea.
a.ii
La dirección y el sentido de la fuerza que actúa sobre cada conductor.
b
Considere dos conductores rectilíneos, muy largos, paralelos y separados 0,06 m0{,}06\,\text{m}, por los que circulan corrientes de 9 A9\,\text{A} y 15 A15\,\text{A} en el mismo sentido.1,5 pts
b.i
Dibuje en un esquema el vector campo magnético resultante en el punto medio de la línea que une ambos conductores y razone su dirección y sentido.
b.ii
En la región entre los conductores, ¿a qué distancia del conductor por el que circulan 9 A9\,\text{A} se anula el campo magnético? Justifique su respuesta.
Ver este ejercicio

Ejercicio 1 · Opción C

1Opción C
2,5 puntos
OndasÓptica geométrica
Datos
  • c=3⋅108 m s−1c = 3 \cdot 10^8\,\text{m s}^{-1}
a
1 pt
a.i
Explique brevemente qué es una onda electromagnética.
a.ii
Sitúe, en orden creciente de frecuencias, las siguientes regiones del espectro electromagnético: ultravioleta, infrarrojo, microondas y luz visible.
a.iii
Justifique razonadamente si dos rayos de diferentes colores del espectro visible (por ejemplo, violeta y verde), pueden tener la misma frecuencia.
b
Un rayo de luz monocromático de frecuencia 5⋅1014 Hz5 \cdot 10^{14}\,\text{Hz}, que se propaga por un medio de índice de refracción n1=1,7n_1 = 1{,}7, incide sobre otro medio de índice de refracción n2=1,3n_2 = 1{,}3 formando un ángulo de 25∘25^\circ con la normal a la superficie de separación entre ambos medios.1,5 pts
b.i
Haga un esquema y calcule el ángulo de refracción.
b.ii
Determine la longitud de onda del rayo en el segundo medio.
b.iii
¿Cuál es el ángulo de incidencia crítico a partir del cual este rayo se reflejaría completamente? Razone sus respuestas ayudándose de un esquema.
Ver este ejercicio

Ejercicio 1 · Opción D

1Opción D
2,5 puntos
Física del siglo XX
Datos
  • h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J s}
  • m(HX2)=3,346⋅10−27 kgm(\ce{H2}) = 3{,}346 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}
  • me=9,1⋅10−31 kgm_e = 9{,}1 \cdot 10^{-31}\,\text{kg}
a
Un mesón π\pi tiene una masa 275 veces mayor que la de un electrón.1 pt
a.i
¿Qué relación existe entre las longitudes de onda de De Broglie del mesón y el electrón si ambos se mueven con la misma velocidad?
a.ii
¿Y si se mueven de modo que poseen la misma energía cinética? Razone sus respuestas.
b
Las moléculas de hidrógeno gaseoso (HX2\ce{H2}), en condiciones estándar, se mueven a una velocidad promedio de 1846 m s−11846\,\text{m s}^{-1}. Resuelva los siguientes apartados razonadamente.1,5 pts
b.i
¿Cuánto vale la longitud de onda de De Broglie promedio de las moléculas de hidrógeno?
b.ii
¿A qué velocidad debería moverse un electrón para tener la misma longitud de onda que las moléculas de hidrógeno?
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Ejercicio 2 · Opción A

2Opción A
2,5 puntos
Interacción gravitatoria
Datos
  • g=9,8 m s−2g = 9{,}8\,\text{m s}^{-2}
a
Razone la veracidad de las siguientes afirmaciones:1 pt
a.i
Es necesario que la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo sea nula para que la energía mecánica se conserve.
a.ii
Cuando sobre un cuerpo actúan solo fuerzas conservativas se conserva la energía mecánica.
b
Un cuerpo de masa 1 kg1\,\text{kg} desciende, partiendo del reposo, por un plano inclinado con rozamiento que forma 30∘30^\circ con la horizontal, desde una altura de 0,5 m0{,}5\,\text{m}. A continuación, desliza por una superficie horizontal con rozamiento hasta detenerse después de recorrer 3 m3\,\text{m} en la superficie horizontal.1,5 pts
b.i
Realice un dibujo con las fuerzas que actúan sobre el cuerpo cuando desliza sobre el plano inclinado y sobre la superficie horizontal.
b.ii
Utilizando consideraciones energéticas, determine el coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y las superficies, considerando que es el mismo en el plano horizontal y en el plano inclinado.
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Ejercicio 2 · Opción B

2Opción B
2,5 puntos
Interacción electromagnética
a
Una espira circular gira en torno a uno de sus diámetros en un campo magnético uniforme y constante. Explique, con ayuda de un esquema y de las expresiones que precise, si se induce fuerza electromotriz en la espira cuando:1 pt
a.i
El campo magnético es paralelo al eje de rotación.
a.ii
El campo magnético es perpendicular al eje de rotación.
b
Una bobina de 50 espiras circulares de 0,05 m0{,}05\,\text{m} de radio se orienta en un campo magnético de manera que el flujo que la atraviesa sea máximo en todo instante. El módulo del campo magnético varía con el tiempo según la expresión B(t)=0,5⋅t+0,8⋅t2B(t) = 0{,}5 \cdot t + 0{,}8 \cdot t^2 (S.I.).1,5 pts
b.i
Deduzca la expresión del flujo magnético que atraviesa la bobina en función del tiempo.
b.ii
Determine razonadamente la fuerza electromotriz inducida en la bobina en el instante t=10 st = 10\,\text{s}.
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Ejercicio 2 · Opción C

2Opción C
2,5 puntos
OndasÓptica geométrica
a
Una onda armónica que viaja por un medio pasa a un segundo medio en el que su velocidad de propagación es inferior. Suponiendo que la onda pasa completamente al segundo medio, sin reflexión ni absorción:1 pt
a.i
Razone cómo se modifican la frecuencia y la longitud de onda al cambiar de medio.
a.ii
Razone si se verán afectadas la amplitud y la velocidad máxima de vibración.
b
Por una cuerda tensa se propaga en el sentido positivo del eje x una onda armónica transversal de 0,05 m0{,}05\,\text{m} de amplitud, 2 Hz2\,\text{Hz} de frecuencia y con una velocidad de propagación 0,5 m s−10{,}5\,\text{m s}^{-1}.1,5 pts
b.i
Determine la ecuación de la onda, sabiendo que para t=0 st = 0\,\text{s} el punto x=0 mx = 0\,\text{m} se encuentra en la posición más alta de su oscilación.
b.ii
Calcule la expresión de la velocidad de oscilación de un punto del medio y su valor máximo.
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Ejercicio 2 · Opción D

2Opción D
2,5 puntos
Física del siglo XX
a
1 pt
a.i
Indique cuales son las interacciones fundamentales de la naturaleza y explique brevemente las características de cada una.
a.ii
Explique cuál o cuáles de ellas están relacionadas con la estabilidad nuclear.
b
En un yacimiento arqueológico se ha encontrado un cuerpo momificado con el 86%86\% de X14X2214C\ce{^{14}C} del que presenta habitualmente un ser vivo. Sabiendo que el periodo de semidesintegración del X14X2214C\ce{^{14}C} es de 57305730 años, determine razonadamente:1,5 pts
b.i
El tiempo transcurrido desde su muerte.
b.ii
El porcentaje del X14X2214C\ce{^{14}C} original que quedará en dichos restos cuando hayan transcurrido 500500 años más.
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