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la cuevadel empollón
FísicaBalearesPAU 2023Extraordinaria

Física · Baleares 2023

9 ejercicios90 min de duración

Datos generales del examen

  • G=6,674⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}674 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2\,\text{kg}^{-2}
  • K=9⋅109 N m2 C−2K = 9 \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=−1,6⋅10−19 Ce = -1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
  • me=9,1⋅10−31 kgm_e = 9{,}1 \cdot 10^{-31}\,\text{kg}
  • MT=5,9736⋅1024 kgM_T = 5{,}9736 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
  • RT=6370 kmR_T = 6370\,\text{km}
  • 1 ua=149597871 km1\,\text{ua} = 149597871\,\text{km}
  • h=6,626⋅10−34 J sh = 6{,}626 \cdot 10^{-34}\,\text{J s}

Ejercicio 1

1
2 puntos
En enero de 2022 se descubrió el asteroide 2022 AP7, que tiene parte de la órbita cerca de la órbita terrestre. En la figura, se comparan los tamaños de las órbitas del asteroide, Marte y la Tierra. El semieje mayor de la órbita terrestre mide 1 ua1\,\text{ua} aproximadamente, y el del asteroide, 2,924 ua2{,}924\,\text{ua}.
Diagrama de las órbitas de la Tierra, Marte y el asteroide 2022 AP7 alrededor del Sol.
Diagrama de las órbitas de la Tierra, Marte y el asteroide 2022 AP7 alrededor del Sol.
a)0,75 pts
Calcule el periodo orbital en años del asteroide aplicando una ley de Kepler.
b)0,5 pts
El afelio de la órbita del asteroide se encuentra a 5,015 ua5{,}015\,\text{ua}, y el perihelio, a 0,833 ua0{,}833\,\text{ua}. Calcule el cociente entre la energía potencial gravitatoria en el perihelio y la energía potencial en el afelio.
c)0,75 pts
Si el asteroide perdiera toda la velocidad orbital en el afelio y cayera en línea recta hacia el Sol, calcule la velocidad del asteroide cuando se encontrara a 1 ua1\,\text{ua} del Sol.
Datos
  • Masa del Sol≈2⋅1030 kg\text{Sol} \approx 2 \cdot 10^{30}\,\text{kg}
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Ejercicio 2

2
2 puntos
Dos cargas puntuales de 5 μC5\,\mu\text{C} y −10 μC-10\,\mu\text{C} están sobre el eje y separadas 6 cm6\,\text{cm} como muestra la figura adjunta.
Distribución de cargas en el plano xy con puntos A, B y P indicados.
Distribución de cargas en el plano xy con puntos A, B y P indicados.
a)0,8 pts
Calcule y dibuje los vectores que dan los campos eléctricos en el punto B a causa de cada carga por separado.
b)0,7 pts
Calcule el módulo del campo total en B.
c)0,5 pts
Determine el ángulo en grados que forma el campo total con la línea recta que pasa por A y B.
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Dos partículas con cargas eléctricas de −4,5 nC-4{,}5\,\text{nC} y 3 nC3\,\text{nC} están separadas 9 mm9\,\text{mm}. Calcule:
Diagrama lineal de dos cargas con los puntos A y B señalados.
Diagrama lineal de dos cargas con los puntos A y B señalados.
a)0,4 pts
El potencial eléctrico en el punto A que está entre las partículas, a 3 mm3\,\text{mm} de la partícula de carga negativa.
b)0,8 pts
El campo eléctrico en el punto B de la línea recta que pasa por las cargas, a la derecha de la carga positiva, donde el potencial es nulo.
c)0,8 pts
El trabajo que hace una fuerza externa para alejar la carga negativa de 9 mm9\,\text{mm} a 18 mm18\,\text{mm} de la carga positiva.
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Ejercicio 4

4
2 puntos
La intensidad de un sonido con un frente de onda esférico es de 86,0 dB86{,}0\,\text{dB} a 20 m20\,\text{m} de la fuente. Calcule:
a)0,6 pts
Los decibelios que se miden a 50 m50\,\text{m} de la fuente.
b)0,6 pts
La distancia de la fuente donde se miden 83,0 dB83{,}0\,\text{dB}.
c)0,8 pts
El aumento en decibelios de la intensidad del sonido cuando la distancia a la fuente se divide por cuatro desde cualquier distancia inicial.
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Ejercicio 5

5
2 puntos
La corriente eléctrica de intensidad I1I_1 en un hilo que forma dos espiras circulares concéntricas como las de la figura crea un campo magnético B⃗1\vec{B}_1 en el centro de las espiras de 151 μT151\,\mu\text{T} dirigido hacia dentro del plano. Las partes rectas del circuito tienen un efecto despreciable sobre el valor del campo. Determine:
Dos espiras concéntricas de diámetros 2 cm y 5 cm con un hilo infinito a 1 cm de distancia.
Dos espiras concéntricas de diámetros 2 cm y 5 cm con un hilo infinito a 1 cm de distancia.
a)1,4 pts
El sentido de la corriente en cada espira y el valor de I1I_1.
b)0,6 pts
El sentido y el valor de la corriente I2I_2, en un hilo recto infinito situado en el mismo plano de las espiras y a la distancia mostrada en la figura, para anular el campo B⃗1\vec{B}_1.
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Ejercicio 6

6
2 puntos
Con un electroimán se genera un campo magnético uniforme que cambia con el tiempo y es perpendicular al plano de una espira circular de 20 cm20\,\text{cm} de diámetro. La intensidad del campo está dada por B(t)=50cos⁡(ωt−0,2 rad) mTB(t) = 50 \cos(\omega t - 0{,}2\,\text{rad})\,\text{mT}
a)0,75 pts
Calcule la velocidad angular necesaria para que la fuerza electromotriz máxima en la espira sea de 0,3 V0{,}3\,\text{V}.
b)1,25 pts
Si la velocidad angular ω\omega es de 4,7 rad/s4{,}7\,\text{rad/s}, determine cuál es el primer instante después de t=0t = 0 cuando el flujo es nulo y el primero cuando la fuerza electromotriz es nula.
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Ejercicio 7

7
2 puntos
a)1,25 pts
La imagen de un objeto de 3 mm3\,\text{mm} de altura, con el pie a 200 mm200\,\text{mm} de una lente delgada, es virtual y tiene 9 mm9\,\text{mm} de altura. Calcule la distancia focal en milímetros de la lente y escriba explícitamente si la lente es convergente o divergente.
b)0,75 pts
Se quiere construir un telescopio de Galileo con una lente de +150 mm+150\,\text{mm} de distancia focal. ¿Qué otra lente se debe usar para que el telescopio tenga 3 aumentos? ¿Cuál de las dos lentes será el ocular? ¿Qué separación habrá entre las lentes en el telescopio cuando se miren objetos lejanos?
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Ejercicio 8

8
2 puntos
Un rayo de luz atraviesa una lámina de vidrio de índice de refracción nvn_v y 4 cm4\,\text{cm} de espesor como muestra la figura, donde el transportador de ángulos tiene 180 divisiones. El punto de salida del rayo está 2,55 cm2{,}55\,\text{cm} más arriba que el punto de entrada.
Rayo de luz atravesando una lámina de vidrio con un transportador de ángulos.
Rayo de luz atravesando una lámina de vidrio con un transportador de ángulos.
a)0,6 pts
Determine el valor del ángulo θk\theta_k.
b)0,8 pts
Calcule el índice de refracción del vidrio.
c)0,6 pts
El rayo a la salida del vidrio dibujado en la figura adjunta parece que sigue una línea paralela a la del rayo antes de entrar en la lámina. Justifique con la ley de Snell si el rayo es realmente paralelo o solo lo parece.
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Ejercicio 9

9
2 puntos
Una luz monocromática de 310 nm310\,\text{nm} ilumina una placa de silicio. Calcule:
ElementoTrabajo de extracción (eV)
Cesio1.94
Rubidio2.13
Sodio2.28
Silicio3.59
Aluminio4.08
Cobre4.70
Plata4.73
Oro5.10
a)0,3 pts
La energía de los fotones en eV.
b)1 pts
La energía en eV y la velocidad máxima en km/s de los electrones emitidos por efecto fotoeléctrico.
c)0,4 pts
La velocidad máxima de los electrones después de duplicar la intensidad máxima de la luz monocromática.
d)0,3 pts
La velocidad máxima de los electrones con la luz inicial después de cambiar la placa de silicio por una de sodio.
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