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la cuevadel empollón
FísicaNavarraPAU 2023Ordinaria

Física · Navarra 2023

8 ejercicios

Instrucciones

ELIJA CUATRO EJERCICIOS DE LOS OCHO PROPUESTOS

Ejercicio 1

1
2,5 puntos
Un satélite de 400 kg400\,\text{kg} orbita a una distancia de 4⋅106 m4 \cdot 10^6\,\text{m} de la superficie terrestre en una órbita circular. Hallar:
Datos
  • RTierra=6370 kmR_{\text{Tierra}} = 6370\,\text{km}
  • MTierra=5,97⋅1024 kgM_{\text{Tierra}} = 5{,}97 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
  • G=6,67⋅10−11 N m2/kg2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2/\text{kg}^2
a
Velocidad del satélite.0,5 pts
b
Energía mecánica del satélite.1 pt
c
Debido a rozamientos, el satélite pasa a una órbita menor de valor 3⋅106 m3 \cdot 10^6\,\text{m} de la superficie terrestre. Hallar el porcentaje en el que varía su velocidad y su energía, indicando si aumenta o disminuye.1 pt
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Ejercicio 2

2
2,5 puntos
Una onda sonora, que suponemos armónica, se propaga con una velocidad de 330 m/s330\,\text{m/s} en el sentido positivo del eje X. La frecuencia es de 10 kHz10\,\text{kHz} y la amplitud de oscilación de las moléculas del medio es de 2⋅10−4 m2 \cdot 10^{-4}\,\text{m}. En el instante inicial, la elongación en el origen es de 1⋅10−4 m1 \cdot 10^{-4}\,\text{m}, y su velocidad es negativa. Hallar:
a
Periodo, longitud de onda y la expresión matemática de la onda.1,5 pts
b
¿Cuál es la diferencia de fase entre dos puntos separados una distancia 0,0165 m0{,}0165\,\text{m}?0,5 pts
c
Hallar la velocidad de vibración del origen en t=5⋅10−4 st = 5 \cdot 10^{-4}\,\text{s}.0,5 pts
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Ejercicio 3

3
2,5 puntos
En una región del espacio hay un campo eléctrico de E⃗=20 Vmi⃗\vec{E} = 20\,\frac{\text{V}}{\text{m}} \vec{i}. Dados los puntos A=(0,0) mA = (0, 0)\,\text{m} y B=(4,0) mB = (4, 0)\,\text{m}:
a
¿En cuál de los dos puntos anteriores el potencial es mayor? Hallar la diferencia de potencial entre A y B.1 pt
b
Si soltamos una partícula de carga q=10−9 Cq = 10^{-9}\,\text{C} y masa m=10−10 kgm = 10^{-10}\,\text{kg} en el punto A=(0,0) mA = (0, 0)\,\text{m} con una velocidad v⃗=10 m/si⃗\vec{v} = 10\,\text{m/s} \vec{i}, ¿cuánto vale el vector aceleración de la partícula? ¿Con qué velocidad llegará al punto B?1,5 pts
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Ejercicio 4

4
2,5 puntos
a
Leyes de Faraday y Lenz.1 pt
b
Una varilla de longitud 20 cm20\,\text{cm} desliza sobre unas guías conductoras en el seno de un campo BB, hacia dentro del papel, de valor 2 T2\,\text{T}. Si la varilla se mueve con velocidad de 4 m/s4\,\text{m/s} constante y el valor de la resistencia es de 2 Ω2\,\Omega, hallar:1,5 pts
Diagrama de una varilla conductora de 20 cm moviéndose con velocidad v en un campo magnético uniforme (representado por aspas) conectada a una resistencia R.
b.1
El valor de la fem inducida.0,25 pts
b.2
Valor y sentido de la corriente inducida.0,5 pts
b.3
Calcular la fuerza magnética que actúa sobre la varilla. ¿Qué fuerza es necesario hacer sobre ella para que mantenga su velocidad constante?0,5 pts
b.4
¿Hacia dónde se mueven los electrones en la varilla?0,25 pts
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Ejercicio 5

5
2,5 puntos
Datos
  • I0=1,0⋅10−12 W m−2I_0 = 1{,}0 \cdot 10^{-12}\,\text{W m}^{-2}
a
Intensidad sonora. Definición y unidades. Intensidad umbral.1 pt
b
Un observador se encuentra a 3 m3\,\text{m} de distancia de un altavoz que tiene una potencia de 20 W20\,\text{W}.1,5 pts
b.1
Si suponemos que el altavoz emite en todas las direcciones, ¿cuál es el nivel de intensidad sonora a esa distancia?0,5 pts
b.2
¿A qué distancia debe situarse para que la intensidad de la onda que le alcance sea el doble que la inicial?0,5 pts
b.3
¿A qué distancia dejará de oírlo?0,5 pts
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Ejercicio 6

6
2,5 puntos
Queremos utilizar una lente de focal 20 cm20\,\text{cm} para obtener una imagen de tamaño el doble de un objeto. Donde estará colocado el objeto y la imagen:
a
Si queremos que la imagen sea derecha.0,5 pts
b
Si queremos que la imagen sea invertida.0,5 pts
c
Realiza el trazado de rayos, a escala, en las dos situaciones anteriores.0,5 pts
d
Si ahora utilizamos una lente divergente con el mismo valor de distancia focal y queremos que el tamaño de la imagen sea la mitad, ¿es posible obtener una imagen derecha? ¿Es posible obtener una imagen invertida? En caso afirmativo, calcula las posiciones del objeto y la imagen.1 pt
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Ejercicio 7

7
2,5 puntos
Datos
  • h=6,626⋅10−34 J sh = 6{,}626 \cdot 10^{-34}\,\text{J s}
  • qelectroˊn=−1,6⋅10−19 Cq_{\text{electrón}} = -1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
  • c=3⋅108 m/sc = 3 \cdot 10^8\,\text{m/s}
a
Define frecuencia umbral y trabajo de extracción. Explica la siguiente representación gráfica.1,5 pts
Gráfica de la energía cinética máxima del electrón frente a la frecuencia de la radiación incidente, mostrando el umbral f0.
b
En un experimento sobre el efecto fotoeléctrico se construye un circuito ideal de corriente continua con un tubo de vacío con dos placas metálicas en su interior conectadas a una pila. Si se ilumina el cátodo metálico con luz monocromática de 250 nm250\,\text{nm}, se observa que hay paso de corriente. Si invertimos la polaridad de la pila, se invierte el sentido del campo eléctrico en el interior del tubo. Al ir variando el voltaje de la pila, se observa que, cuando esta son 2 voltios2\,\text{voltios}, el amperímetro no marca paso de corriente.1 pt
b.1
¿Cuál es la función de trabajo?0,25 pts
b.2
¿Cuál es la frecuencia umbral del cátodo?0,25 pts
b.3
¿Qué voltaje debe tener la pila para que se anule la corriente cuando se ilumina el cátodo con una luz de 1015 Hz10^{15}\,\text{Hz}?0,5 pts
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Ejercicio 8

8
2,5 puntos
Fuerza magnética sobre una corriente eléctrica. Explicar el movimiento de las cargas dentro del conductor. Deducción de la fórmula planteando el conductor perpendicular al campo. Dibujar los vectores B⃗\vec{B}, v⃗\vec{v} y F⃗\vec{F}.
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