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la cuevadel empollón
FísicaComunidad ValencianaPAU 2012Extraordinaria

Física · Comunidad Valenciana 2012

12 ejercicios

Instrucciones

BAREMO DEL EXAMEN: La puntuación máxima de cada problema es de 2 puntos y la de cada cuestión de 1,5 puntos. Cada estudiante podrá disponer de una calculadora científica no programable y no gráfica. Se prohíbe su utilización indebida (almacenamiento de información). Se utilice o no la calculadora, los resultados deberán estar siempre debidamente justificados.

Ejercicio 1 · Opción A

1Opción A
2 puntos
Bloque I
La estación espacial internacional gira alrededor de la Tierra siguiendo una órbita circular a una altura h=340 kmh = 340\,\text{km} sobre la superficie terrestre. Deduce la expresión teórica y calcula el valor numérico de:
Datos
  • G=6,67⋅10−11 N⋅m2/kg2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N} \cdot \text{m}^2 / \text{kg}^2
  • R=6400 kmR = 6400\,\text{km}
  • M=6⋅1024 kgM = 6 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
a
La velocidad de la estación espacial en su movimiento alrededor de la Tierra. ¿Cuántas órbitas completa al día?1,2 pts
b
La aceleración de la gravedad a la altura a la que se encuentra la estación espacial.0,8 pts
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Ejercicio 2 · Opción A

2Opción A
2 puntos
Bloque II
Una persona de masa 60 kg60\,\text{kg} que está sentada en el asiento de un vehículo, oscila verticalmente alrededor de su posición de equilibrio comportándose como un oscilador armónico simple. Su posición inicial es y(0)=A⋅cos⁡(π/6)y(0) = A \cdot \cos(\pi / 6) donde A=1,2 cmA = 1{,}2\,\text{cm}, y su velocidad inicial vy(0)=−2,4⋅sen⁡(π/6) m/sv_y(0) = -2{,}4 \cdot \sen(\pi / 6)\,\text{m/s}. Calcula, justificando brevemente:
a
La posición vertical de la persona en cualquier instante de tiempo, es decir, la función y(t)y(t).1 pt
b
La energía mecánica de dicho oscilador en cualquier instante de tiempo.1 pt
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Ejercicio 3 · Opción A

3Opción A
1,5 puntos
Bloque III
¿Dónde se debe situar un objeto para que un espejo cóncavo forme imágenes virtuales? ¿Qué tamaño tienen estas imágenes en relación al objeto? Justifica la respuesta con ayuda de las construcciones geométricas necesarias.
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Ejercicio 4 · Opción A

4Opción A
1,5 puntos
Bloque IV
Una partícula de carga q=2 μCq = 2\,\mu\text{C} que se mueve con velocidad v⃗=(103i⃗) m/s\vec{v} = (10^3 \vec{i})\,\text{m/s} entra en una región del espacio en la que hay un campo eléctrico uniforme E⃗=(−3j⃗) N/C\vec{E} = (-3 \vec{j})\,\text{N/C} y también un campo magnético uniforme B⃗=(2k⃗) mT\vec{B} = (2 \vec{k})\,\text{mT}. Calcula el vector fuerza total que actúa sobre esa partícula y representa todos los vectores involucrados (haz coincidir el plano XY con el plano del papel).
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Ejercicio 5 · Opción A

5Opción A
1,5 puntos
Bloque V
Uno de los procesos que tiene lugar en la capa de ozono de la estratosfera es la rotura del enlace de la molécula de oxígeno por la radiación ultravioleta del sol. Para que este proceso tenga lugar hay que aportar a cada molécula 5 eV5\,\text{eV}. Calcula la longitud de onda mínima que debe tener la radiación incidente para que esto suceda. Explica brevemente tus razonamientos.
Datos
  • e=1,6⋅10−19 Ce = 1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
  • h=6,63⋅10−34 J⋅sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J} \cdot \text{s}
  • c=3⋅108 m/sc = 3 \cdot 10^8\,\text{m/s}
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Ejercicio 6 · Opción A

6Opción A
1,5 puntos
Bloque VI
La gráfica de la derecha representa el número de núcleos radiactivos de una muestra en función del tiempo en años. Utilizando los datos de la gráfica deduce razonadamente el valor de la constante de desintegración radiactiva de este material.
Gráfica del número de núcleos radiactivos frente al tiempo en años, mostrando un decaimiento exponencial desde 1000 núcleos en t=0.
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Ejercicio 7 · Opción B

7Opción B
1,5 puntos
Bloque I
La velocidad de escape de un objeto desde la superficie de la Luna es de 2375 m/s2375\,\text{m/s}. Calcula la velocidad de escape de dicho objeto desde la superficie de un planeta de radio 4 veces el de la Luna y masa 80 veces la de la Luna.
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Ejercicio 8 · Opción B

8Opción B
1,5 puntos
Bloque II
Explica qué es una onda estacionaria. Describe algún ejemplo en el que se produzcan ondas estacionarias.
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Ejercicio 9 · Opción B

9Opción B
2 puntos
Bloque III
Una placa de vidrio se sitúa horizontalmente sobre un depósito de agua de forma que la parte superior de la placa está en contacto con el aire como muestra la figura. Un rayo de luz incide desde el aire a la cara superior del vidrio formando un ángulo α=30∘\alpha = 30^\circ con la vertical.
Datos
  • Índice de refracción del agua: 1,331{,}33
  • Índice de refracción del aire: 11
Diagrama de refracción de un rayo de luz atravesando aire, una placa de vidrio de espesor d y entrando en agua, con ángulo de incidencia alfa y puntos A y B marcados en la interfase vidrio-agua.
a
Calcula el ángulo de refracción del rayo de luz al pasar del vidrio al agua.1 pt
b
Deduce la expresión de la distancia (AB) de desviación del rayo tras atravesar el vidrio y calcula su valor numérico. La placa de vidrio tiene un espesor d=30 mmd = 30\,\text{mm} y su índice de refracción es de 1,61{,}6.1 pt
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Ejercicio 10 · Opción B

10Opción B
1,5 puntos
Bloque IV
Una carga puntual de valor q1=−2 μCq_1 = -2\,\mu\text{C} se encuentra en el punto (0,0) m(0,0)\,\text{m} y una segunda carga de valor desconocido, q2q_2 se encuentra en el punto (3,0) m(3,0)\,\text{m}. Calcula el valor que debe tener la carga q2q_2 para que el campo eléctrico generado por ambas cargas en el punto (5,0) m(5,0)\,\text{m} sea nulo. Representa los vectores campo eléctrico generados por cada una de las cargas en ese punto.
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Ejercicio 11 · Opción B

11Opción B
2 puntos
Bloque V
El cátodo de una célula fotoeléctrica tiene una longitud de onda umbral de 542 nm542\,\text{nm}. Sobre su superficie incide un haz de luz de longitud de onda 160 nm160\,\text{nm}. Calcula:
Datos
  • h=6,63⋅10−34 J⋅sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J} \cdot \text{s}
  • me=9,1⋅10−31 kgm_e = 9{,}1 \cdot 10^{-31}\,\text{kg}
  • c=3⋅108 m/sc = 3 \cdot 10^8\,\text{m/s}
  • e=1,6⋅10−19 Ce = 1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
a
La velocidad máxima de los fotoelectrones emitidos desde el cátodo.1 pt
b
La diferencia de potencial que hay que aplicar para anular la corriente producida en la fotocélula.1 pt
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Ejercicio 12 · Opción B

12Opción B
1,5 puntos
Bloque VI
Calcula la energía total en kilowatios-hora (kW·h) que se obtiene como resultado de la fisión de 1 g1\,\text{g} de X235X22235U\ce{^{235}U}, suponiendo que todos los núcleos se fisionan y que en cada reacción se liberan 200 MeV200\,\text{MeV}.
Datos
  • NA=6⋅1023N_A = 6 \cdot 10^{23}
  • e=1,6⋅10−19 Ce = 1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
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