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la cuevadel empollón
FísicaCastilla y LeónPAU 2014Ordinaria

Física · Castilla y León 2014

5 ejercicios90 min de duración

Instrucciones

Tiempo
1 hora y 30 minutos
Datos
  • g0=9,80 m s−2g_0 = 9{,}80\,\text{m s}^{-2}
  • G=6,67⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2\,\text{kg}^{-2}
  • RT=6,37⋅106 mR_T = 6{,}37 \cdot 10^6\,\text{m}
  • MT=5,98⋅1024 kgM_T = 5{,}98 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
  • K0=1/(4πϵ0)=9,00⋅109 N m2 C−2K_0 = 1/(4 \pi \epsilon_0) = 9{,}00 \cdot 10^9\,\text{N m}^2\,\text{C}^{-2}
  • μ0=4π⋅10−7 N A−2\mu_0 = 4 \pi \cdot 10^{-7}\,\text{N A}^{-2}
  • e=1,60⋅10−19 Ce = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
  • me=9,11⋅10−31 kgm_e = 9{,}11 \cdot 10^{-31}\,\text{kg}
  • mp=1,67⋅10−27 kgm_p = 1{,}67 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}
  • c0=3,00⋅108 m s−1c_0 = 3{,}00 \cdot 10^8\,\text{m s}^{-1}
  • h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J s}
  • 1 u=1,66⋅10−27 kg1\,\text{u} = 1{,}66 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}
  • 1 eV=1,60⋅10−19 J1\,\text{eV} = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{J}
OPTATIVIDAD: EL ALUMNO DEBERÁ ELEGIR OBLIGATORIAMENTE UNA DE LAS DOS OPCIONES QUE SE PROPONEN (A o B) Y DESARROLLAR LOS 5 EJERCICIOS DE LA MISMA. CRITERIOS GENERALES DE EVALUACIÓN: Todos los ejercicios se puntuarán de la misma manera: sobre un máximo de 2 puntos. La calificación final se obtendrá sumando las notas de los 5 ejercicios de la opción escogida. Las fórmulas empleadas en la resolución de los ejercicios deberán ir acompañadas de los razonamientos oportunos y los resultados numéricos obtenidos para las distintas magnitudes físicas deberán escribirse con las unidades adecuadas. En la última página dispone de una tabla de constantes físicas, donde podrá encontrar (en su caso) los valores que necesite.
Elige una opción

Ejercicio 1

1
2 puntos
En el caso del campo gravitatorio creado por un planeta:
a
Demuestre que la velocidad de escape de un cuerpo es independiente de su masa.1 pt
b
Demuestre que para un cuerpo en órbita circular la Ecineˊtica=12∣Epotencial∣E_{\text{cinética}} = \frac{1}{2} |E_{\text{potencial}}|.1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
Un bloque de masa 1 kg1\,\text{kg} se encuentra acoplado a un muelle horizontal de constante elástica 16 N/m16\,\text{N/m}, que le permite oscilar sin rozamiento. Estando el bloque en reposo en su posición de equilibrio, recibe un martillazo que le hace alcanzar, casi instantáneamente, una velocidad v(t=0)=40 cm/sv(t = 0) = 40\,\text{cm/s}. Aplicando el principio de conservación de la energía, calcule:
a
La amplitud AA de las oscilaciones subsecuentes.1 pt
b
La velocidad del bloque cuando se encuentra en una posición tal que su elongación es la mitad de la amplitud: x=A/2x = A/2.1 pt
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Responda a las siguientes cuestiones sobre óptica:
a
Para una lente convergente explique qué es la distancia focal y comente las características de la imagen de un objeto situado a una distancia de la lente inferior a su distancia focal. Realice un esquema ilustrativo de la marcha de rayos.1 pt
b
Repita el apartado anterior para un lente divergente.1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos
Sobre el conductor A, orientado en dirección norte–sur, se sitúa una pequeña brújula a una altura de 1 cm1\,\text{cm} por encima de él.
a
Si se hace pasar por A una corriente de 2 A2\,\text{A}, calcule el valor del campo magnético creado por dicho conductor en el lugar en el que se encuentra la brújula. A la vista de la figura 1, explique cuál es el sentido de la corriente.1 pt
Figura 1: Brújula sobre conductor A con corriente I=0 e I=2A
b
Calcule la fuerza (módulo, dirección y sentido) por unidad de longitud sobre el conductor B, figura 2, cuando pasa por él una corriente de 1 A1\,\text{A} y la distancia entre conductores es de 5 cm5\,\text{cm}.1 pt
Figura 2: Dos conductores paralelos A y B separados 5 cm con corrientes de 2A y 1A
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Ejercicio 5

5
2 puntos
Responda a las siguientes cuestiones sobre física moderna:
a
La longitud de onda umbral para el potasio es 750 nm750\,\text{nm}. Determine la frecuencia umbral y el trabajo de extracción (expresado en eV) de dicho metal.1 pt
b
Explique brevemente la dualidad onda–corpúsculo y calcule la velocidad a la que debe moverse un electrón para que su longitud de onda asociada sea 750 nm750\,\text{nm}.1 pt
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Ejercicio 1

1
2 puntos
Responda a las siguientes cuestiones sobre gravitación:
a
Enuncie las tres leyes de Kepler.1,2 pts
b
Describa algún procedimiento que permita la determinación experimental de gg.0,8 pts
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Ejercicio 2

2
2 puntos
Responda a las siguientes cuestiones sobre ondas sonoras:
a
Enumere y defina las cualidades del sonido. ¿Cuál de ellas se modifica conforme el sonido se propaga por el aire? Explique asimismo el fenómeno que causa dicha modificación.1,5 pts
b
Si la velocidad del sonido en el aire es v=340 m s−1v = 340\,\text{m s}^{-1}, calcule la frecuencia de la voz de una soprano que emite sonidos de longitud de onda λ=0,17 m\lambda = 0{,}17\,\text{m}.0,5 pts
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Un haz de luz formado por dos radiaciones monocromáticas, roja y violeta, se propaga en el aire e incide sobre un bloque de cuarzo. Si el cuarzo presenta un índice de refracción para la radiación roja de valor nroja=1,45n_{\text{roja}} = 1{,}45, y el ángulo refractado para dicha radiación es αroja, r=26,3∘\alpha_{\text{roja, r}} = 26{,}3^{\circ}, calcule:
a
El ángulo de incidencia con el que llega el haz de luz desde el aire: αi\alpha_i.1 pt
b
El ángulo que forman entre sí los rayos refractados, rojo y violeta, si el índice de refracción que presenta el cuarzo para la radiación violeta es nvioleta=1,48n_{\text{violeta}} = 1{,}48.1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos
Dos partículas de masa 10 g10\,\text{g} se encuentran suspendidas desde un mismo punto por dos hilos de 30 cm30\,\text{cm} de longitud. Se suministra a ambas partículas la misma carga, separándose de modo que los hilos forman entre sí un ángulo de 60∘60^{\circ}.
a
Represente en un diagrama las fuerzas que actúan sobre las partículas y calcule el valor de la carga suministrada a cada una.1 pt
b
Determine las variaciones de energía potencial, electrostática y gravitatoria, que ha experimentado el sistema al cargar las partículas.1 pt
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Ejercicio 5

5
2 puntos
Cierta superficie metálica se ilumina con varias luces de diferente longitud de onda y se miden los potenciales de detención fotoeléctrica para cada una de ellas. Representando los resultados se obtiene la gráfica adjunta.
Gráfica del potencial de detención V0 (V) frente a la longitud de onda λ (nm)
a
Determine la frecuencia umbral y el trabajo de extracción del metal.1 pt
b
Calcule el potencial de detención y la velocidad de los electrones extraídos cuando la frecuencia de la luz sea 750 THz750\,\text{THz}.1 pt
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