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la cuevadel empollón
FísicaCastilla y LeónPAU 2011Extraordinaria

Física · Castilla y León 2011

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}
  • 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
La distancia media de la Tierra al Sol es 1,495⋅108 km1{,}495 \cdot 10^8\,\text{km} y la Tierra tarda 365,24365{,}24 días en dar una vuelta a su alrededor. Mercurio tiene un periodo de 8888 días en su giro alrededor del Sol. Suponiendo órbitas circulares, determine:
a
la distancia media entre Mercurio y el Sol;1 pt
b
la velocidad orbital media de Mercurio.1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
En el caso de un movimiento armónico simple,
a
cuando la elongación es la mitad de la amplitud, ¿qué fracción de la energía total corresponde a la energía potencial?1 pt
b
¿Para qué elongación se igualan las energías potencial y cinética?1 pt
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Ejercicio 3

3
2 puntos
a
Explique las leyes de la reflexión de la luz y utilícelas para averiguar cómo cambia la dirección del rayo reflejado si, dejando quieta la fuente luminosa, giramos un ángulo α\alpha el espejo de la figura.1 pt
Diagrama de reflexión de un rayo de luz en un espejo plano que gira un ángulo alfa.
b
Explique las características de las imágenes formadas por un espejo plano. Si un gato se acerca a un espejo a una velocidad de 0,4 m s−10{,}4\,\text{m s}^{-1}, ¿a qué velocidad se mueve su imagen?1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos
En los vértices de un cuadrado de 1 m1\,\text{m} de lado hay cargas puntuales de 1 nC1\,\text{nC}. Calcule la intensidad del campo eléctrico en el centro del cuadrado,
a
si dos cargas consecutivas son positivas y las otras negativas;1 pt
b
si las cargas positivas y negativas están dispuestas alternativamente.1 pt
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Ejercicio 5

5
2 puntos
La estrella más cercana a la Tierra dista 44 años-luz y puede observarse con un telescopio.
a
Si en la estrella citada se produce una explosión, ¿se daría cuenta de ello inmediatamente el observador terrestre que mirase a través del telescopio? Explique su respuesta.1 pt
b
¿Cuántos kilómetros recorre la luz procedente de la estrella antes de llegar al telescopio?1 pt
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Ejercicio 1

1
2 puntos
a
Dibuje un esquema de las líneas de campo y las superficies equipotenciales asociadas al campo gravitatorio creado por la Tierra.1 pt
b
¿Qué relación existe entre el potencial gravitatorio y la energía potencial gravitatoria? ¿Qué relación existe entre el campo y el potencial gravitatorio?1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
Una partícula realiza un movimiento armónico simple a lo largo de un segmento recto ABAB de 20 cm20\,\text{cm} de longitud, con un periodo de 4 s4\,\text{s}. Si en el instante inicial (t=0 st = 0\,\text{s}) se encuentra en el extremo AA, determine:
Segmento AB con punto central O que representa la trayectoria de un movimiento armónico simple.
a
la ecuación del movimiento;1 pt
b
la velocidad y aceleración al pasar por el punto medio entre AA y la posición de equilibrio OO.1 pt
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Situando una moneda a 10 cm10\,\text{cm} de un espejo cóncavo, se obtiene una imagen real, invertida y del mismo tamaño que la moneda empleada como objeto.
a
Explique la formación de la imagen anterior mediante la marcha de rayos.1 pt
b
Construya y explique las características de la imagen formada cuando situamos la moneda a la mitad de la distancia focal.1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos
a
Indique si la siguiente afirmación es cierta o falsa: La fuerza ejercida por un campo magnético sobre una partícula cargada en movimiento no cambia el módulo de su velocidad. Justifique su respuesta.0,8 pts
b
Un electrón se mueve con una velocidad 2⋅106 m s−12 \cdot 10^6\,\text{m s}^{-1} en el seno de un campo magnético uniforme de magnitud B=1,4 TB = 1{,}4\,\text{T}. La fuerza ejercida por el campo magnético sobre el electrón es 2⋅10−13 N2 \cdot 10^{-13}\,\text{N}. Calcule la componente de la velocidad del electrón en la dirección del campo.1,2 pts
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Ejercicio 5

5
2 puntos
Considere los metales litio, berilio y mercurio, cuyas energías de extracción fotoeléctrica son 2,32{,}3, 3,93{,}9 y 4,5 eV4{,}5\,\text{eV}, respectivamente. Si se iluminan con luz de longitud de onda λ=300 nm\lambda = 300\,\text{nm},
a
¿qué metales presentan efecto fotoeléctrico cuando dicha radiación incide sobre ellos?1 pt
b
Calcule la energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos en cada caso.1 pt
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