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la cuevadel empollón
FísicaCastilla y LeónPAU 2017Ordinaria

Física · Castilla y León 2017

5 ejercicios

Instrucciones

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}
El examen incluye tabla constantes como anexo. 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:  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 página 2 tiene una tabla de constantes físicas, donde encontrará (en su caso) los valores que necesite.
Elige una opción

Ejercicio 1

1
1,5 puntos
a
Calcule la energía potencial gravitatoria de un satélite de masa m=100 kgm = 100\,\text{kg} que está orbitando a una altura de 1000 km1000\,\text{km} sobre la superficie terrestre.0,75 pts
b
Explique si para el cálculo anterior podría utilizarse la expresión E=mghE = m g h.0,75 pts
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Ejercicio 2

2
3 puntos
a
Una espira cuadrada de 5 cm5\,\text{cm} de lado, se encuentra inicialmente en un campo magnético uniforme de 1,2 T1{,}2\,\text{T} perpendicular a ella. Calcule el flujo magnético en la espira y exprese el resultado en unidades del S.I. Razone cómo cambiaría el valor de este flujo si se modificara la orientación de la espira respecto del campo.1,5 pts
b
Si en la situación de perpendicularidad entre espira y campo éste se reduce bruscamente, de manera que se anula completamente en un intervalo de 0,01 s0{,}01\,\text{s}, determine la fem inducida en la espira. Represente en un diagrama el campo magnético, la espira y el sentido de la corriente inducida en la misma.1,5 pts
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Ejercicio 3

3
1,5 puntos
Dos ondas armónicas transversales se propagan por dos cuerdas a la misma velocidad en el sentido positivo del eje X. La primera tiene el doble de frecuencia que la segunda y se sabe que en el instante inicial, la elongación de los extremos izquierdos de ambas cuerdas es nula.
a
Calcule la razón entre las longitudes de onda de ambas ondas.0,75 pts
b
Para cada una de las ondas (y en el mismo instante de tiempo) determine la diferencia de fase (expresada en función de los respectivos números de ondas) para dos puntos que distan 3 m3\,\text{m}. Obtenga la relación entre dichas diferencias de fase.0,75 pts
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Ejercicio 4

4
2 puntos
a
Demuestre que al atravesar un rayo de luz una lámina de vidrio de caras planas y paralelas, el rayo emergente es paralelo al rayo incidente si los medios en contacto con las caras de la lámina son idénticos.0,8 pts
b
Un rayo de luz atraviesa una lámina de vidrio (nv=1,37n_v = 1{,}37) plana de 3 cm3\,\text{cm} de espesor incidiendo con un ángulo de 30∘30^\circ. Al salir el rayo se ha desplazado paralelamente a sí mismo una distancia dd. Si la lámina está contenida en aire, determine la distancia desplazada.1,2 pts
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Ejercicio 5

5
2 puntos
a
La masa del núcleo de deuterio X2X222H\ce{^2H} es 2,0136 u2{,}0136\,\text{u} y la del X4X224He\ce{^4He} 4,0026 u4{,}0026\,\text{u}. Explique si el proceso por el que se obtendría energía sería la fisión del X4X224He\ce{^4He} en dos núcleos de deuterio o la fusión de dos núcleos de deuterio para dar helio.1 pt
b
Se acelera un electrón hasta una velocidad de 300 m s−1300\,\text{m s}^{-1}, medida con una incertidumbre del 0,01%0{,}01\% (luego Δv=0,03 m s−1\Delta v = 0{,}03\,\text{m s}^{-1}). ¿Con qué incertidumbre se puede determinar la posición de este electrón?1 pt
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Ejercicio 1

1
1,5 puntos
Un meteorito de 350 kg350\,\text{kg} que cae libremente hacia la Tierra, tiene una velocidad de 15 m s−115\,\text{m s}^{-1} a una altura de 500 km500\,\text{km} sobre la superficie terrestre. Determine:
a
El peso del meteorito a dicha altura.0,75 pts
b
La velocidad con la que impactará sobre la superficie terrestre (despreciando la fricción con la atmósfera).0,75 pts
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Ejercicio 2

2
3 puntos
Cinco cargas iguales qq de 3 μC3\,\mu\text{C} se sitúan equidistantes sobre el arco de una semicircunferencia de radio 10 cm10\,\text{cm}, según se observa en la figura. Si se sitúa una carga QQ de −2 μC-2\,\mu\text{C} en el centro de curvatura OO del arco:
Semicircunferencia de radio R con cinco cargas q distribuidas simétricamente y punto O en el centro.
a
Calcule la fuerza sobre QQ debida a las cinco cargas qq.1,5 pts
b
Calcule el trabajo que ha sido necesario para traer la carga QQ desde un punto muy alejado hasta el punto OO donde se encuentra. Interprete el signo del resultado.1,5 pts
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Una onda armónica cuya frecuencia es 60 Hz60\,\text{Hz} se propaga en la dirección positiva del eje X con velocidad desconocida superior a 10 m s−110\,\text{m s}^{-1}. Sabiendo que la diferencia de fase, en un instante dado, para dos puntos separados 15 cm15\,\text{cm}, es π2\frac{\pi}{2} radianes, determine:
a
El periodo, la longitud de onda y la velocidad de propagación de la onda.1 pt
b
En un punto dado, ¿qué diferencia de fase existe entre los desplazamientos que tienen lugar en dos instantes separados por un intervalo de 0,01 s0{,}01\,\text{s}?1 pt
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Ejercicio 4

4
1,5 puntos
a
Explique en qué consiste el defecto del ojo conocido como hipermetropía. Trace para ello un diagrama de rayos.0,75 pts
b
Mediante un diagrama de marcha de rayos, describa las características de la imagen que forma una lente convergente cuando el objeto está situado entre el foco objeto y la lente.0,75 pts
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Ejercicio 5

5
2 puntos
a
Explique razonadamente qué aspectos del efecto fotoeléctrico no se podían entender en el marco de la física clásica.1 pt
b
Un electrón y un neutrón tienen igual longitud de onda de De Broglie. Razone cuál de ellos tiene mayor energía cinética.1 pt
Datos
  • masa del neutrón 1,0087 u1{,}0087\,\text{u}
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