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la cuevadel empollón
FísicaCastilla y LeónPAU 2015Extraordinaria

Física · Castilla y León 2015

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}
  • 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}
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. • 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
Dos masas iguales de 10 kg10\,\text{kg} están situadas en los puntos de coordenadas (3,0)(3, 0) y (−3,0)(-3, 0), medidas en metros. Calcule:
a
La intensidad de campo gravitatorio generado por las dos masas en el punto (0,2)(0, 2).1 pt
b
El potencial gravitatorio en el origen de coordenadas.1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
a
Explique qué es una onda transversal y una onda longitudinal.0,8 pts
b
Una onda armónica transversal de 10 cm10\,\text{cm} de amplitud tiene un periodo de 0,5 s0{,}5\,\text{s} y una longitud de onda de 0,8 m0{,}8\,\text{m} y se propaga en una cuerda muy larga en el sentido del eje xx positivo. En el instante inicial la elongación yy del punto situado en x=0x = 0 es nula y su velocidad transversal es positiva. Escriba la ecuación de la onda y represéntela gráficamente entre los puntos x=0x = 0 y x=2 mx = 2\,\text{m}.1,2 pts
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Un haz de luz monocromática, de frecuencia f=3⋅1014 Hzf = 3 \cdot 10^{14}\,\text{Hz}, incide sobre el centro de la cara de un prisma equilátero de vidrio (nvidrio=2)(n_{\text{vidrio}} = \sqrt{2}). Determine:
Diagrama de un prisma equilátero con un ángulo de 60 grados y un rayo de luz incidente.
a
La longitud de onda del rayo luminoso en el vidrio.0,8 pts
b
La condición que debe cumplir el ángulo de incidencia para que se produzca reflexión total en el interior del prisma. Represente en una figura el prisma con los rayos del problema.1,2 pts
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Ejercicio 4

4
2 puntos
a
Explique el fenómeno de la inducción electromagnética y enuncie la ley de Faraday-Henry.1 pt
b
La figura muestra un hilo conductor rectilíneo y una espira conductora en el mismo plano. Por el hilo circula una corriente continua II, como indica la figura. Justifique si se induce corriente en la espira en los siguientes casos:1 pt
Hilo conductor vertical con corriente I hacia arriba y una espira rectangular a su derecha.
b.1
La espira se mueve hacia la derecha.0,5 pts
b.2
La espira se mueve hacia arriba, paralela al hilo.0,5 pts
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Ejercicio 5

5
2 puntos
a
Explique brevemente el principio de incertidumbre de Heisenberg.1 pt
b
Calcule la longitud de onda de De Broglie para una partícula de masa mm y energía cinética EE. Aplíquelo a un protón y a una partícula α\alpha (mα=4,0060 um_{\alpha} = 4{,}0060\,\text{u}) para Ep=Eα=100 eVE_p = E_{\alpha} = 100\,\text{eV}.1 pt
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Ejercicio 1

1
2 puntos
a
¿Dónde tendrá mayor velocidad orbital un satélite terrestre con órbita elíptica: en el apogeo (punto más distante de la Tierra) o en el perigeo? Explique por qué.1 pt
b
Defina la velocidad de escape de un objeto en un planeta y explique cómo varía si se duplica la masa del objeto.1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
a
Defina el concepto de intensidad de una onda. Explique cómo varía la intensidad de una onda esférica con la distancia al foco emisor.1 pt
b
Un foco emite una onda esférica con una potencia de 100 W100\,\text{W}. Calcule la intensidad a 80 m80\,\text{m} del foco.1 pt
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Ejercicio 3

3
2 puntos
a
Entre dos láminas horizontales de vidrio de índice de refracción 1,601{,}60 y espesor 1 cm1\,\text{cm}, se dispone una capa de glicerina de índice de refracción 1,471{,}47 y 1 cm1\,\text{cm} de espesor. Si desde el aire incide un rayo de luz formando un ángulo de 30∘30^{\circ} con la vertical, determine el ángulo que forma el rayo incidente con el rayo emergente de la estructura.1 pt
Esquema de capas paralelas: Aire, Vidrio (n1=1,60), Glicerina (n2=1,47), Vidrio (n1=1,60) y Aire, con un rayo incidente a 30 grados.
b
Para una lente convergente, determine las características de la imagen de un objeto situado a una distancia de la lente superior a su distancia focal, en todos los casos posibles. Realice un esquema ilustrativo de la marcha de rayos.1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos
a
¿Cuál es la máxima fuerza magnética que puede experimentar un protón que se desplaza a 3000 m/s3000\,\text{m/s} en un campo magnético de 10−4 T10^{-4}\,\text{T}?1 pt
b
Calcule la fuerza eléctrica entre dos protones separados 10−10 m10^{-10}\,\text{m} (que es la típica distancia interatómica).1 pt
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Ejercicio 5

5
2 puntos
a
Se emite un electrón cuando luz ultravioleta de longitud de onda λ=170 nm\lambda = 170\,\text{nm} incide sobre una superficie de Zinc. Si el trabajo de extracción para el Zinc es 4,31 eV4{,}31\,\text{eV}, determine la velocidad del electrón emitido. ¿Por cuánto se multiplica esa velocidad si la longitud de onda se divide por 4?1 pt
b
Si se ilumina el Zinc con un haz de luz monocromática de frecuencia 1,20⋅1015 Hz1{,}20 \cdot 10^{15}\,\text{Hz}, ¿cuál será el potencial de frenado?1 pt
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