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la cuevadel empollón
FísicaCastilla y LeónPAU 2013Extraordinaria

Física · Castilla y León 2013

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\varepsilon_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:  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 partículas de masas 4 kg4\,\text{kg} y 0,5 kg0{,}5\,\text{kg} se encuentran en el vacío y separadas 20 cm20\,\text{cm}. Calcule:
a
La energía potencial inicial del sistema y el trabajo realizado por la fuerza gravitatoria al aumentar la separación entre las partículas hasta 40 cm40\,\text{cm}.1 pt
b
El trabajo de la fuerza gravitatoria para separar las partículas desde la posición de partida hasta el infinito y el trabajo de la fuerza gravitatoria necesario para restablecer la distribución inicial.1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
a
Explique brevemente en qué consiste el efecto Doppler.1 pt
b
Enuncie el principio de Huygens.1 pt
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Ejercicio 3

3
2 puntos
El depósito de la figura tiene sus paredes de vidrio (nvidrio=1,50n_{\text{vidrio}} = 1{,}50) y contiene agua (nagua=1,33n_{\text{agua}} = 1{,}33).
Esquema de un rayo de luz incidiendo con ángulo alfa sobre un depósito de agua con paredes de vidrio.
a
¿Qué ángulo forma el rayo emergente con la cara exterior del depósito si el ángulo de incidencia sobre el agua es α=75∘\alpha = 75^\circ?1 pt
b
¿Cuál debe ser el ángulo mínimo de incidencia α\alpha para que no se produzca reflexión total? De producirse, ¿en qué superficie lo hará? Razone su respuesta.1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos
Por los vértices A, B y C de un triángulo equilátero de 10 cm10\,\text{cm} de lado pasan tres conductores rectilíneos y paralelos de gran longitud perpendiculares al plano del triángulo. La intensidad a través de cada uno de ellos es de 20 A20\,\text{A} y su sentido es el que aparece en el diagrama.
Triángulo equilátero con conductores en los vértices A, B y C indicando el sentido de la corriente (entrante en C, saliente en A y B).
a
Determine el módulo del campo magnético en el punto medio del lado que une A y B. Dibuje un esquema ilustrativo de los campos.1,2 pts
b
Calcule la fuerza por unidad de longitud que actúa sobre el conductor que pasa por C debida a los otros dos conductores.0,8 pts
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Ejercicio 5

5
2 puntos
a
Enuncie y explique brevemente el principio de incertidumbre de Heisenberg.1 pt
b
La masa de un núcleo atómico ¿es mayor, menor o igual que la suma de las masas de las partículas que lo forman? ¿Por qué? Razone la respuesta.1 pt
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Ejercicio 1

1
2 puntos
a
Enuncie las leyes de Kepler.1 pt
b
Alrededor del Sol, entre las órbitas de Marte y Júpiter, giran una serie de objetos de pequeño tamaño llamados asteroides. El mayor de ellos es Ceres, considerado hoy como un planeta enano. Considerando que las órbitas son circulares, use los datos de la tabla para calcular el periodo de rotación orbital de Ceres en años terrestres y la masa del Sol.1 pt
Radio de la orbita (m)Periodo de rotación (s)
Jupiter7,78⋅10117{,}78 \cdot 10^{11}3,74⋅1083{,}74 \cdot 10^8
Ceres4,21⋅10114{,}21 \cdot 10^{11}
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Ejercicio 2

2
2 puntos
Un muelle con una masa colgada de su extremo inferior oscila armónicamente. En la gráfica se representa la velocidad del muelle en función del tiempo.
Gráfica de la velocidad v (m/s) frente al tiempo t (s) de un movimiento armónico simple, con picos en 0,6 m/s y periodo de 2 s.
a
Determine la amplitud y la frecuencia de dichas oscilaciones. Escriba la ecuación x(t)x(t) que describe la posición del muelle con respecto a su posición de equilibrio (x=0x=0) y su aceleración a(t)a(t) en cualquier instante.1,2 pts
b
Represente gráficamente x(t)x(t) y a(t)a(t) en el intervalo 0<t<5 s0 < t < 5\,\text{s}.0,8 pts
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Prisma equilátero con ángulo de 60 grados y un rayo de luz blanca incidiendo con un ángulo de 57 grados respecto a la normal.
a
Explique brevemente el fenómeno de la dispersión de la luz.1 pt
b
Un rayo de luz blanca incide sobre un prisma equilátero de vidrio, tal y como indica la figura. Si el índice de refracción para el color violeta es 1,681{,}68 y para el rojo es 1,611{,}61 ¿qué ángulo formarán los rayos asociados a dichos colores cuando emerjan del prisma?1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos
Por los solenoides 1 y 2 circula la misma corriente. El solenoide 1 tiene 200 espiras, su longitud es 20 cm20\,\text{cm} y su diámetro 0,5 cm0{,}5\,\text{cm}, mientras que el solenoide 2 tiene 100 espiras, longitud 5 cm5\,\text{cm} y diámetro 0,3 cm0{,}3\,\text{cm}. Las siguientes afirmaciones, ¿son verdaderas o falsas? Justifique sus respuestas.
a
El campo magnético en el interior del solenoide 1 es mayor que en el interior del solenoide 2.1 pt
b
El flujo magnético a través del solenoide 1 es mayor que a través del solenoide 2.1 pt
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Ejercicio 5

5
2 puntos
Un haz luminoso de 600 nm600\,\text{nm} de longitud de onda incide sobre una célula fotoeléctrica, de energía de extracción 2 eV2\,\text{eV}. Calcule:
a
La energía cinética máxima de los electrones extraídos del metal en eV\text{eV}.1 pt
b
La velocidad con la que llegan los fotoelectrones al ánodo si son acelerados con un potencial de 150 V150\,\text{V}.1 pt
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