Responde al ejercicio 1 y elige una opción de cada uno de los ejercicios 2, 3 y 4.
Puntuación
Los ejercicios 1 y 4 valen 2 puntos cada uno; los ejercicios 2 y 3, 3 puntos cada uno. Cada pregunta a), b) o c) vale 1 punto.
Material
Calculadoras que no sean gráficas o programables y que no puedan realizar cálculo simbólico ni almacenar datos o fórmulas en memoria.
Además
Justifica los resultados. Realiza primero el cálculo simbólico y después obtén el resultado numérico.
Ejercicio 1
Ejercicio1
2 puntos
Apartado 1Campo gravitatorio
El satélite Deimos-2 se utiliza en España por entidades comerciales, científicas y de respuesta a desastres, porque proporciona imágenes de la Tierra fiables y de muy alta resolución. Su altura orbital desde la superficie terrestre es h=620km.
Datos
aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra, g0=9,8ms−2
radio de la Tierra, R=6400km
a
Deduce razonadamente la expresión de la velocidad orbital del satélite y calcula su valor numérico.1 pt
1 pt
b
Deduce la expresión de la aceleración de la gravedad, g, en función de h, del radio terrestre R y de la aceleración en la superficie de la Tierra, g0. Calcula su valor numérico para la posición en la que se encuentra el satélite.1 pt
Sobre los vértices A(a,0) y B(0,a) de un cuadrado de lado a=3,0m, se fijan sendas cargas eléctricas puntuales idénticas Q=2,0nC.
Datos
constante de Coulomb, ke=4πε01=9⋅109Nm2/C2
a
Calcula razonadamente el potencial eléctrico generado por estas dos cargas en los puntos C(0,0) y D(a,a). Justifica si la diagonal del cuadrado entre los puntos C y D sería una línea equipotencial.1 pt
1 pt
b
Calcula razonadamente el campo eléctrico total generado en el vértice D debido a las dos cargas situadas en A y B. ¿Qué carga Qc se deberá colocar sobre el vértice C para que el campo eléctrico se anule en el D?1 pt
1 pt
c
Enuncia la ley de Gauss para el campo eléctrico. Razona cuál será el flujo eléctrico a través de una superficie esférica de radio r=1m centrada en el punto A.1 pt
La figura muestra dos conductores rectilíneos, indefinidos y paralelos entre sí, en el plano YZ. Los conductores, por los que circulan sendas corrientes de intensidades I1=I2=1,0A, están separados una distancia d=2,0cm.
Datos
permeabilidad magnética del vacío, μ0=4π⋅10−7Tm/A
a
Calcula el vector campo magnético B en el punto P (ver la figura) debido a ambas corrientes.1 pt
1 pt
b
Si una carga q=2,0μC pasa por el punto P con una velocidad v=105km/s, calcula la fuerza F (módulo, dirección y sentido) sobre ella. Representa los vectores v,By F.1 pt
1 pt
c
Suponiendo que I1 mantiene su valor, determina razonadamente la corriente I2 para que en un punto S situado entre los conductores, a una distancia d′=0,5cm del conductor I1, el campo magnético total sea B′=−15μT.1 pt
Se agita el extremo de una cuerda generando una onda armónica de frecuencia, f=2Hz. Se realiza una fotografía en el instante t=2s. A la vista de la figura y utilizando la función seno:
a
Determina la longitud de onda, la amplitud, la velocidad de la onda en la cuerda y la fase inicial.1 pt
1 pt
b
Escribe la función de onda en unidades del Sistema Internacional. Para un instante dado la diferencia de fase entre dos puntos de la cuerda es 2πrad, ¿qué distancia horizontal mínima separa dichos puntos?1 pt
1 pt
c
¿Qué posición vertical, qué velocidad y qué aceleración tendrá un punto de la cuerda situado en x=40cmpara t=1s?1 pt
Un haz laser, que se propaga por el aire, incide sobre la cara plana de un material cuyo índice de refracción es n2. En el esquema adjunto sólo vemos el rayo reflejado y el refractado, pero no el incidente.
Datos
velocidad de la luz en el aire, c=3,0⋅108m/s
a
Determina el índice de refracción n2 y la velocidad de la luz en ese medio utilizando la información del esquema adjunto.1 pt
1 pt
b
Si el índice de refracción n2 tuviera un valor mayor que el obtenido en el apartado a), los ángulos de reflexión y de refracción serían ¿iguales, mayores o menores? Justifica la respuesta.1 pt
1 pt
c
Se fabrica una lente de distancia focal imagen f′=40cm. Calcula la posición y el aumento de la imagen que se formará de un objeto situado a 15cm de la lente.1 pt
Apartado 4Física relativista, cuántica, nuclear y de partículas
Opción A
↳Contesta solo a una de las dos opciones 3A o 3B.
El tecnecio-99m es el radioisótopo más utilizado en medicina nuclear para diagnóstico por imagen y tiene un periodo de semidesintegración T=6,0h. Para obtener la resolución deseada, la actividad de la sustancia inyectada, en el momento de realizar la prueba, debe ser de 400MBq. Entre la producción del radiofármaco y la realización de la prueba transcurren 5,0h. Calcula:
Datos
número de Avogadro, NA=6,02⋅1023mol−1
masa molar del isótopo, mM=99g/mol
a
La constante de desintegración y la actividad que debe tener el radioisótopo en el momento de su producción.1 pt
1 pt
b
El número núcleos y la masa de dicho isótopo que es necesario producir.1 pt
En un experimento de efecto fotoeléctrico hay un tubo de vacío con un cátodo. El cátodo tiene una longitud de onda umbral de 790nm y sobre su superficie incide un haz de luz de longitud de onda 320nm.
Datos
constante de Planck, h=6,63⋅10−34Js
velocidad de la luz en el vacío, c=3,0⋅108ms−1
a
Calcula razonadamente el trabajo de extracción de los fotoelectrones emitidos desde el cátodo y su energía cinética máxima.1 pt
1 pt
b
La gráfica representa la energía cinética máxima de los electrones en función de la frecuencia de los fotones incidentes. Razona el significado de la pendiente de la recta y de los cortes con los ejes.1 pt