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la cuevadel empollón
FísicaAndalucíaPAU 2017ExtraordinariaVariante Suplente

Física · Andalucía 2017

4 ejercicios90 min de duración

Instrucciones

Tiempo
1 hora y 30 minutos
a) Duración: 1 hora y 30 minutos. b) Debe desarrollar las cuatro preguntas de una de las dos opciones. c) Puede utilizar calculadora no programable, ni gráfica ni con capacidad para almacenar o transmitir datos. d) Cada pregunta se calificará entre 0 y 2,5 puntos (hasta 1,25 puntos cada uno de sus apartados).
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Ejercicio 1

1
2,5 puntos
Datos
  • g=9,8 m s−2g = 9{,}8\,\text{m s}^{-2}
a
Si sobre una partícula actúan fuerzas conservativas y no conservativas, razone cómo cambian las energías cinética, potencial y mecánica de la partícula.1,25 pts
b
Un bloque de 2 kg2\,\text{kg} se lanza hacia arriba por una rampa rugosa (μ=0,3)(\mu = 0{,}3), que forma un ángulo de 30∘30^{\circ} con la horizontal, con una velocidad inicial de 6 m s−16\,\text{m s}^{-1}. Calcule la altura máxima que alcanza el bloque respecto del suelo.1,25 pts
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Ejercicio 2

2
2,5 puntos
a
¿En qué casos un campo magnético no ejerce fuerza sobre una partícula cargada? ¿Y sobre un conductor rectilíneo indefinido por el que circula una corriente eléctrica? Razone las respuestas.1,25 pts
b
Un protón penetra en un campo eléctrico uniforme E⃗\vec{E}, de 200 N C−1200\,\text{N C}^{-1}, con una velocidad v⃗\vec{v}, de 106 m s−110^6\,\text{m s}^{-1}, perpendicular al campo. Calcule el campo magnético, B⃗\vec{B}, que habría que aplicar, superpuesto al eléctrico, para que la trayectoria del protón fuera rectilínea. Ayúdese de un esquema.1,25 pts
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Ejercicio 3

3
2,5 puntos
a
Escriba la ecuación de una onda armónica que se propaga en el sentido negativo del eje X. ¿Qué se entiende por periodo y por longitud de onda? ¿Qué relación hay entre esas dos magnitudes?1,25 pts
b
Una onda armónica se propaga por una cuerda en el sentido positivo del eje X con una velocidad de 10 m s−110\,\text{m s}^{-1}. La frecuencia del foco emisor es 2 s−12\,\text{s}^{-1} y la amplitud de la onda es 0,4 m0{,}4\,\text{m}. Escriba la ecuación de la onda considerando que en el instante inicial la elongación en el origen es cero. Calcule la velocidad de una partícula de la cuerda situada en X=2 mX = 2\,\text{m}, en el instante t=1 st = 1\,\text{s}.1,25 pts
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Ejercicio 4

4
2,5 puntos
Datos
  • m(235U)=235,0439 um({}^{235}\text{U}) = 235{,}0439\,\text{u}
  • 1 u=1,67⋅10−27 kg1\,\text{u} = 1{,}67 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}
  • e=1,60⋅10−19 Ce = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
a
Defina los conceptos de defecto de masa y energía de enlace por nucleón.1,25 pts
b
Cuando se bombardea un núcleo de 92235U{}^{235}_{92}\text{U} con un neutrón se produce la fisión del mismo, obteniéndose dos isótopos radiactivos, 3689Kr{}^{89}_{36}\text{Kr} y 56144Ba{}^{144}_{56}\text{Ba}, y liberando 200 MeV200\,\text{MeV} de energía. Escriba la reacción de fisión correspondiente y calcule la masa de 235U{}^{235}\text{U} que consume en un día una central nuclear de 700 MW700\,\text{MW} de potencia.1,25 pts
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Ejercicio 1

1
2,5 puntos
Datos
  • G=6,67⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2\,\text{kg}^{-2}
  • MT=5,97⋅1024 kgM_T = 5{,}97 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
  • DTierra-Luna=3,84⋅108 mD_{\text{Tierra-Luna}} = 3{,}84 \cdot 10^8\,\text{m}
a
Supongamos que la Tierra reduce su radio a la mitad manteniendo constante su masa. Razone cómo se modificarían la intensidad del campo gravitatorio en su superficie y su órbita alrededor del Sol.1,25 pts
b
La Luna describe una órbita circular alrededor de la Tierra. Si se supone que la Tierra se encuentra en reposo, calcule la velocidad de la Luna en su órbita y su periodo orbital.1,25 pts
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Ejercicio 2

2
2,5 puntos
Datos
  • K=9⋅109 N m2 C−2K = 9 \cdot 10^9\,\text{N m}^2\,\text{C}^{-2}
  • e=1,6⋅10−19 Ce = 1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
a
En la figura se muestra en color gris una región del espacio en la que hay un campo electrostático uniforme E⃗\vec{E}. Un electrón, un protón y un neutrón penetran en la región del campo con velocidad constante v⃗=v0i⃗\vec{v} = v_0 \vec{i} desde la izquierda. Explique razonadamente cómo es el movimiento de cada partícula si se desprecian los efectos de la gravedad.1,25 pts
Región con campo eléctrico uniforme E orientado hacia la derecha en el eje X.
b
En el átomo de hidrógeno, el electrón se encuentra sometido al campo eléctrico creado por el protón. Calcule el trabajo realizado por el campo eléctrico para llevar el electrón desde un punto P1P_1, situado a 5,3⋅10−11 m5{,}3 \cdot 10^{-11}\,\text{m} del núcleo, hasta otro punto P2P_2, situado a 4,76⋅10−10 m4{,}76 \cdot 10^{-10}\,\text{m} del núcleo. Comente el signo del trabajo.1,25 pts
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Ejercicio 3

3
2,5 puntos
Datos
  • c=3⋅108 m s−1c = 3 \cdot 10^8\,\text{m s}^{-1}
  • ndiamante=2,42n_{\text{diamante}} = 2{,}42
  • naire=1n_{\text{aire}} = 1
a
Utilizando un diagrama de rayos, construya la imagen en un espejo cóncavo de un objeto real situado: i) a una distancia del espejo comprendida entre ff y 2f2f, siendo ff la distancia focal; ii) a una distancia del espejo menor que ff. Analice en ambos casos las características de la imagen.1,25 pts
b
Un haz de luz de 5⋅1014 Hz5 \cdot 10^{14}\,\text{Hz} viaja por el interior de un bloque de diamante. Si la luz emerge al aire con un ángulo de refracción de 10∘10^{\circ}, dibuje la trayectoria del haz y determine el ángulo de incidencia y el valor de la longitud de onda en ambos medios.1,25 pts
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Ejercicio 4

4
2,5 puntos
Datos
  • h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J s}
  • 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}
a
Explique la hipótesis de De Broglie de dualidad onda-corpúsculo y por qué no se considera dicha dualidad al estudiar los fenómenos macroscópicos.1,25 pts
b
Determine la relación entre las longitudes de onda asociadas a electrones y protones acelerados con una diferencia de potencial de 2⋅104 V2 \cdot 10^4\,\text{V}.1,25 pts
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