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la cuevadel empollón
FísicaComunidad ValencianaPAU 2024Extraordinaria

Física · Comunidad Valenciana 2024

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. Se permite el uso de calculadoras siempre que no sean gráficas o programables y que no puedan realizar cálculo simbólico ni almacenar datos o fórmulas en memoria. Los resultados deberán estar siempre debidamente justificados. Realiza primero el cálculo simbólico y después obtén el resultado numérico. TACHA CLARAMENTE todo aquello que no deba ser evaluado

Ejercicio 1 · Opción CUESTIONES

1Opción CUESTIONES
1,5 puntos
Cuestiones

Elija y conteste exclusivamente 4 cuestiones.

La tercera ley de Kepler establece la relación entre el radio orbital rr de un planeta y su periodo TT. Si la órbita alrededor del Sol se considera circular, esta relación viene dada por T2=Cr3T^2 = C r^3, donde CC es una constante. Deduce razonadamente esta relación, explicando en qué principio o ley física te basas y escribe la expresión de CC en función de otras magnitudes. ¿Depende el periodo de la masa del planeta? Justifica la respuesta.
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Ejercicio 1 · Opción PROBLEMAS

1Opción PROBLEMAS
2 puntos
Problemas

Elija y conteste exclusivamente 2 problemas.

Un satélite de masa mm se mueve con velocidad v=5⋅105 m/sv = 5 \cdot 10^5\,\text{m/s} en una órbita circular de radio r=4⋅108 mr = 4 \cdot 10^8\,\text{m} alrededor de un planeta de masa MM. La energía cinética del satélite es Ec=2⋅1018 JE_c = 2 \cdot 10^{18}\,\text{J}. Calcula:
Datos
  • G=6,67⋅10−11 N m2/kg2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2/\text{kg}^2
a
Las masas MM del planeta y mm del satélite.1 pt
b
La energía potencial y la energía mecánica del satélite en su órbita. Calcula también la energía mínima que será necesario aportar para que se aleje indefinidamente del planeta desde la órbita en que se encuentra.1 pt
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Ejercicio 2 · Opción CUESTIONES

2Opción CUESTIONES
1,5 puntos
Cuestiones

Elija y conteste exclusivamente 4 cuestiones.

Dos corrientes eléctricas paralelas y de gran longitud están separadas entre sí una distancia 4d4d. La corriente I1=6 AI_1 = 6\,\text{A} está dirigida hacia arriba, como aparece en la figura. Determina el valor y sentido de la corriente I2I_2, para que el campo magnético resultante en el punto PP sea nulo. ¿Qué fuerza actuará sobre una carga eléctrica negativa que, pasando por PP, se mueva en la misma dirección que las corrientes eléctricas? Razona todas las respuestas.
Diagrama de dos corrientes paralelas I1 e I2 separadas por 4d con un punto P a distancia d de I2.
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Ejercicio 2 · Opción PROBLEMAS

2Opción PROBLEMAS
2 puntos
Problemas

Elija y conteste exclusivamente 2 problemas.

Dada la distribución de cargas de la figura, calcula:
Datos
  • k=9⋅109 N m2 C−2k = 9 \cdot 10^9\,\text{N m}^2\,\text{C}^{-2}
Distribución de cargas en el plano: q1=1uC en (-1,0), q2=1uC en (1,0) y carga q en (0,0). Se indica el punto (0,1) en el eje vertical.
a
El valor de la carga qq para que el campo eléctrico sea nulo en el punto (0,1) m(0,1)\,\text{m}.1 pt
b
El trabajo necesario para llevar una carga de 5 μC5\,\mu\text{C} desde el infinito (donde tiene energía cinética nula) hasta el punto (0,1) m(0,1)\,\text{m}.1 pt
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Ejercicio 3 · Opción CUESTIONES

3Opción CUESTIONES
1,5 puntos
Cuestiones

Elija y conteste exclusivamente 4 cuestiones.

Dos partículas idénticas de carga q=1 μCq = 1\,\mu\text{C} y masa m=1 gm = 1\,\text{g}, se encuentran inicialmente en reposo y separadas por una distancia d=1 md = 1\,\text{m}. Calcula la energía mecánica de una de las partículas. Supongamos que una de las partículas permanece fija mientras que la otra se deja libre, ¿cuál es su energía mecánica cuando se encuentra a una distancia de la otra partícula que es diez veces la inicial? Justifica la respuesta. Calcula su velocidad en dicho punto. Nota: considera sólo la interacción electrostática.
Datos
  • k=9⋅109 N m2/C2k = 9 \cdot 10^9\,\text{N m}^2/\text{C}^2
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Ejercicio 3 · Opción PROBLEMAS

3Opción PROBLEMAS
2 puntos
Problemas

Elija y conteste exclusivamente 2 problemas.

El agua contenida en un depósito está separada del aire por una placa plana horizontal de vidrio, de espesor e=10 cme = 10\,\text{cm}, estando su cara inferior en contacto con el agua. Un rayo de luz monocromática de frecuencia f=3⋅1014 Hzf = 3 \cdot 10^{14}\,\text{Hz}, procedente de una lámpara situada en el interior del depósito, incide sobre el vidrio con un ángulo θ=45∘\theta = 45^\circ respecto de la normal a la superficie de la placa. Calcula razonadamente:
Datos
  • nagua=1,33n_{\text{agua}} = 1{,}33
  • nvidrio=1,62n_{\text{vidrio}} = 1{,}62
  • naire=1,00n_{\text{aire}} = 1{,}00
  • c=3⋅108 m/sc = 3 \cdot 10^8\,\text{m/s}
a
El ángulo de refracción entre el agua y el vidrio y el ángulo de refracción entre el vidrio y el aire. Representa los rayos en los tres medios.1 pt
b
El ángulo de incidencia máximo de entrada del rayo desde el agua a la placa de vidrio, θm\theta_m, para que salga de ésta al aire, así como el tiempo que tarda el rayo en propagarse a través del vidrio cuando incide con este ángulo θm\theta_m. Calcula también la longitud de onda del rayo en el interior de la placa de vidrio.1 pt
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Ejercicio 4 · Opción CUESTIONES

4Opción CUESTIONES
1,5 puntos
Cuestiones

Elija y conteste exclusivamente 4 cuestiones.

Una espira circular de radio 30 cm30\,\text{cm}, contenida en el plano XYXY, se encuentra en una zona con un campo magnético uniforme B⃗=5k⃗ T\vec{B} = 5\vec{k}\,\text{T}. Durante 0,1 s0{,}1\,\text{s} el campo magnético aumenta de forma constante hasta valer 10k⃗ T10\vec{k}\,\text{T}, ¿cuánto valdrá la fuerza electromotriz inducida durante el proceso? Indica cuál será el sentido de la corriente inducida en la espira mediante una figura. Justifica las respuestas indicando la ley física en que te basas.
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Ejercicio 4 · Opción PROBLEMAS

4Opción PROBLEMAS
2 puntos
Problemas

Elija y conteste exclusivamente 2 problemas.

La frecuencia umbral del cátodo de una célula fotoeléctrica es de f0=5⋅1014 Hzf_0 = 5 \cdot 10^{14}\,\text{Hz}. Dicho cátodo se ilumina con luz de frecuencia f=1,5⋅1015 Hzf = 1{,}5 \cdot 10^{15}\,\text{Hz}. Calcula:
Datos
  • h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J 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}
  • q=1,6⋅10−19 Cq = 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 eléctrica producida en la fotocélula.1 pt
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Ejercicio 5

5
1,5 puntos
Cuestiones

Elija y conteste exclusivamente 4 cuestiones.

Un objeto de 10 cm10\,\text{cm} de altura está situado a 1 m1\,\text{m} del vértice de un espejo esférico convexo de 1 m1\,\text{m} de distancia focal. Calcula la posición y el tamaño de la imagen que se forma. Indica las características de la imagen con la ayuda de un esquema de rayos.
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Ejercicio 6

6
1,5 puntos
Cuestiones

Elija y conteste exclusivamente 4 cuestiones.

Un rayo de luz monocromática pasa de un medio 1 de índice de refracción n1n_1 a otro medio 2 con índice de refracción n2n_2. Si se cumple que n1>n2n_1 > n_2, indica y razona cómo cambia la velocidad, vv, la frecuencia, ff, y la longitud de onda, λ\lambda, del rayo al pasar del medio 1 al medio 2.
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Ejercicio 7

7
1,5 puntos
Cuestiones

Elija y conteste exclusivamente 4 cuestiones.

Supongamos que se realiza la fusión nuclear de un núcleo de deuterio con un núcleo de tritio, X12X2122H+X13X2123H→X2baX22b2aX+X0bX202bY\ce{^{2}_{1}H} + \ce{^{3}_{1}H} \mathrel{\ce{->}} \ce{^{a}_{2b}X} + \ce{^{b}_{0}Y}. Determina aa y bb e indica razonadamente qué partículas son XX e YY. En cada reacción se generan 17,6 MeV17{,}6\,\text{MeV} de energía. Utilizando la anterior reacción de fusión, ¿cuántos gramos de deuterio se necesitarían para generar la energía eléctrica consumida en un año por los hogares en una ciudad como Alicante?
Datos
  • mD=3,34⋅10−27 kgm_D = 3{,}34 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}
  • q=1,60⋅10−19 Cq = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
  • energía eléctrica consumida en un año por los hogares de la ciudad de Alicante: 1,62⋅1015 J1{,}62 \cdot 10^{15}\,\text{J}
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Ejercicio 8

8
1,5 puntos
Cuestiones

Elija y conteste exclusivamente 4 cuestiones.

Un láser de fluoruro de kriptón, que se utiliza en experimentos de fusión por confinamiento inercial, puede emitir un haz de luz de longitud de onda 248 nm248\,\text{nm}, con una energía de 1,1⋅103 J1{,}1 \cdot 10^3\,\text{J} en un tiempo de 1 ns1\,\text{ns}. Obtén razonadamente, la energía de un fotón, la potencia del láser (en MW) y el número de fotones que emite este láser en dicho intervalo de tiempo.
Datos
  • c=3⋅108 m/sc = 3 \cdot 10^8\,\text{m/s}
  • h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J s}
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