UNIVERSIDADES DE ANDALUCÍA PRUEBA DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD

Transcripción

1 UIVERSIDADES DE ADALUCÍA PRUEBA DE ACCESO A LA UIVERSIDAD FÍSICA Intruccione: a) Duración: 1 hora y 30 inuto. b) Debe dearrollar la cuetione y problea de una de la do opcione. c) Puede utilizar calculadora no prograable. d) Cada cuetión o problea e calificará entre 0 y,5 punto (1,5 punto cada uno de u apartado). OPCIÓ A 1. Sean do conductore rectilíneo paralelo por lo que circulan corriente eléctrica de igual intenidad y entido. a) Explique qué fuerza e ejercen entre í abo conductore. b) Repreente gráficaente la ituación en la que la fuerza on repuliva, dibujando el capo agnético y la fuerza obre cada conductor.. a) Explique lo fenóeno de reflexión y refracción de la luz con ayuda de un equea. b) Un haz de luz paa del aire al agua. Razone cóo cabian u frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación. 3. Un bloque de kg etá ituado en el extreo de un uelle, de contante elática 500-1, copriido 0 c. Al liberar el uelle el bloque e deplaza por un plano horizontal y, tra recorrer una ditancia de 1, aciende por un plano inclinado 30º con la horizontal. Calcule la ditancia recorrida por el bloque obre el plano inclinado. a) Supueto nulo el rozaiento b) Si el coeficiente de rozaiento entre el cuerpo y lo plano e 0,1. g = El período de eideintegración del 6 Ra e de 160 año. a) Explique qué e la actividad y deterine u valor para 1 g de 6 Ra. b) Calcule el tiepo neceario para que la actividad de una uetra de 6 Ra quede reducida a un diecieiavo de u valor original. A = 6, ol -1

2 UIVERSIDADES DE ADALUCÍA PRUEBA DE ACCESO A LA UIVERSIDAD FÍSICA Intruccione: a) Duración: 1 hora y 30 inuto. b) Debe dearrollar la cuetione y problea de una de la do opcione. c) Puede utilizar calculadora no prograable. d) Cada cuetión o problea e calificará entre 0 y,5 punto (1,5 punto cada uno de u apartado). OPCIÓ B 1. Razone i on verdadera o fala la iguiente afiracione: a) Según la ley de la gravitación la fuerza que ejerce la Tierra obre un cuerpo e directaente proporcional a la aa de éte. Sin ebargo, do cuerpo de diferente aa que e ueltan dede la ia altura llegan al uelo iultáneaente. b) El trabajo realizado por una fuerza conervativa en el deplazaiento de una partícula entre do punto e enor i la trayectoria eguida e el egento que une dicho punto.. a) Deuetre que en un ocilador arónico iple la aceleración e proporcional al deplazaiento pero de entido contrario. b) Una partícula realiza un oviiento arónico iple obre el eje OX y en el intante inicial paa por la poición de equilibrio. Ecriba la ecuación del oviiento y razone cuándo e áxia la aceleración. 3. Una partícula con carga 10-6 C e encuentra en repoo en el punto (0,0). Se aplica un capo eléctrico unifore de 500 C -1 en el entido poitivo del eje OY. a) Decriba el oviiento eguido por la partícula y la tranforación de energía que tiene lugar a lo largo del io. b) Calcule la diferencia de potencial entre lo punto (0,0) y (0,) y el trabajo realizado para deplazar la partícula entre dicho punto. 4. Al iluinar la uperficie de un etal con luz de longitud de onda 80 n, la eiión de fotoelectrone cea para un potencial de frenado de 1,3 V. a) Deterine la función trabajo del etal y la frecuencia ubral de eiión fotoeléctrica. b) Cuando la uperficie del etal e ha oxidado, el potencial de frenado para la ia luz incidente e de 0,7 V. Razone cóo cabian, debido a la oxidación del etal: i) la energía cinética áxia de lo fotoelectrone; ii) la frecuencia ubral de eiión; iii) la función trabajo. c = ; h = 6, J ; e = 1, C

3 OPCIÓ A: 1.- Conulta la teoría en tu libro de texto..- a) Conulta la teoría b) Cuando un rayo incide obre un nuevo edio, parte de la energía incidente e refleja y el reto paa al nuevo edio en el que cabia u dirección egún la expreión de Snell. v i el índice de refracción e la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y en el edio coniderado: i^ n i r^ v r n r Cada edio tiene un índice de refracción (n) epecífico, lo que upone que la velocidad de propagación de la luz e ditinta en cada edio. Dado que el agua e á refringente que el aire, la velocidad de la luz en ella erá enor que en aire. Coo en nuetro cao, n r >n i en î > en r î > r; e decir, al er el agua á refringente que el aire el rayo refractado e acercará a la noral. La agnitud que e antiene cuando una onda cabia de edio e la frecuencia (f) de la ia, que en nuetro cao e correponde con vibracione tranverale de un capo electroagnético. Coo exite una relación entre v, f y λ, egún la cual: v= λ T = λ/f; por tanto: λ= v f Por coniguiente, λ y v on directaente proporcionale. En edio á refringente (lento) λ erá enor. En el aire tanto λ coo v erán ayore que en el agua, anteniéndoe contante la frecuencia. 3.- a) Dado que en ete prier upueto no exiten fuerza diipativa, la energía ecánica debe conervare, e decir: E 0 = E f Inicialente toda la energía etá alacenada coo energía potencial elática y finalente coo energía potencial gravitatoria. Por coniguiente: 1 K x = g h den 30º 1 1 K x 50 (0, ) de donde: d = = = 1 gen 30º kg 10 0,5 b) En el cao de exitir fuerza diipativa (rozaiento), el principio de conervación de la energía no lleva a la iguiente expreión: E f = E 0 + W n con Hay que coniderar que exiten do rozaiento ditinto, priero en el plano horizontal y luego en el inclinado ya que la noral cabia. En el plano horizontal: F roz = μ g = En el plano inclinado: F roz = μ g co 30º = 1,73 o obtante, dearrollareo foralente (con letra) para finalente introducir lo dato:

4 1 g h = K x µ g(1 + d co30º) den 30º 1 gden K x µ g µ gd 1 K x g de donde: 30º = 1 co30 d (0,5g+ µ g co30º)= µ 1 0,587g Wrozaiento 1 d= K x µ g 1 50 (0, ) 0,1 kg 10 1 = = 0,68 0,5g+ µ g 0,587 kg T( Ra) = 160 año a) La actividad e una agnitud fíica que correponde con el núero de eiione de partícula radiactiva en la unidad de tiepo (el egundo). Se ide en deintegracione/ o Becquerele. Mateáticaente e calcula, a partir de la contante de deintegración o contante radiactiva, coo: A = λ Priero calculao lo núclido contenido en un grao de uetra: 0 1g núclido = 6,0 10 =,71 10 g ol 4 ol 3 1 núclido Para calcular la actividad inicial e neceario calcular la contante radiactiva, lo cual podeo hacerlo a partir de u relación con el periodo de eideintegración que no han facilitado, abiendo que para t=t ocurre que el núero de núclido, y tabién la actividad, e reduce a la itad ( 0 /). Sutituyendo eta condicione en la ley de deintegracione radiactiva, teneo que : 0 = 0 e ln=-λt λ= ln T λt - Por coniguiente: 0 = 0 ln ln e ln=-λt λ= = = 1, T 5, λt b) Si la actividad e reduce a 1/16 tabién e reducirán en dicha proporción lo núclido radiactivo de la uetra inicial. Aplicando la ley de deintegracione radiactiva, teneo: 0 = 0 e λt ; aplicando antilogarito: 16 ln16 ln16 11 ln16 = λt t= = =, = 6480año 11 λ 1, Reultado que era de prever ya que para que la actividad e reduzca un diecieiavo han de trancurrir 4 período de eideintegración, eto e: año =6480 año.

5 OPCIÓ B: 1. A) Efectivaente e cierto. Heo de recordar que el peo (fuerza que genera la caída) e proporcional a la aa y a la gravedad del planeta: P= g Por otro lado, la aceleración experientada por un cuerpo obre el que actúa una fuerza (peo, en nuetro cao) e inveraente proporcional a la aa, egún etablece el egundo principio. Aí pue, teneo que: F a = = g = g y Eto ignifica que aunque ea cierto que un cuerpo ayor pea á, e atraído á fuerteente por la Tierra, tabién e reite al oviiento proporcionalente, tiene ayor inercia. El reultado obtenido eñala que la aceleración con la que cae cualquier aa e la ia. B) Una fuerza, o un capo de fuerza, e denoina conervativo cuando el trabajo realizado por la fuerza al deplazar un cuerpo entre do punto dado e independiente del caino. A 1 En nuetra ilutración queda expreada ea idea. En ete cao, e puede deotrar que puede definire una función de la poición, a la que e denoina energía potencial, tal que el trabajo realizado por el capo equivale a la diferencia de valore que toa la función E p entre lo punto coniderado. B W = Fdr = E ( A) E ( B) = E A B A p p p Según lo apuntado, el enunciado erá falo ya que el trabajo erá independiente del trayecto coniderado entre abo punto..- a) La ecuación de oviiento del ocilador arónico viene dada por la expreión: y (t) = A en ωt (Sin coniderar la fae inicial) Derivando do vece podeo obtener la expreión de la aceleración del vibrador: dy v = = Aω coωt dt d y dv a = = = Aω enωt dt B dt x Se oberva la relación: a= -Aω y, con lo que concluio que, efectivaente, la aceleración e directaente proporcional a la elongación (y) aunque de entido contrario. Eto e, en poicione poitiva la aceleración e negativa y vicevera. Preciaente e ea dináica, que nace de la fuerza elática o retauradora, la que jutifica la ocilacione periódica que e producen. 3.- a) El oviiento reultante erá MRUA en el entido poitivo del eje y, ya que la línea de capo indican el entido de la fuerza actuante obre la carga poitiva, coo e nuetro cao. La fuerza actuante erá tiene la ia dirección y entido que E, coo e aprecia en la figura, y vale: 6 Fe = qe = 10 C 500 C ˆj = ˆ 3 10 j ( ) Coo abeo, la línea de capo eléctrico apuntan hacia

6 potenciale decreciente, por lo que la E p diinuye hacia arriba. La carga poitiva e ueven epontáneaente hacia punto de potencial decreciente, que correponden con lo punto de enor energía potencial. Pueto que el capo eléctrico e conervativo, la energía ecánica de la carga debe conervare. Eo upone que la diinución de E p que experienta llevará un auento paralelo en la E c. E decir: ΔE = 0 ΔE c =-ΔE p B) En un capo eléctrico unifore, la diferencia de potencial varía linealente con la ditancia, decreciendo en el entido en que apunta el capo (hacia arriba en nuetro cao). dv ˆ V E = j E = V=-E y dy y V=-500 = 1000V C El trabajo que realiza el capo eléctrico en ee deplazaiento erá: W (0,0) (0,) = -ΔE p = -q ΔV = C (-1000V) = 10-3 J Lo que upone que el capo eléctrico realizará una trabajo de J, increentándoe la energía cinética de la partícula en la edida en la que va diinuyendo u energía potencial. 4.- λ = 80 n =, ΔV frenado = 1,3 V El potencial de frenado, repreenta la diferencia de potencial neceario para evitar la corriente electrónica que e produce en la fotocélula coo conecuencia del efecto fotoeléctrico. E decir, el potencial neceario para frenar a lo electrone á rápido, de ayor energía cinética. Se cuple, pue: E c,áx = e ΔV En el fenóeno e cuple que: hυ hυ = E 0 cáx, Wext e V W ext = hυ e V = 6,6 10 J 7,8 10 Y de aquí, la frecuencia ubral o de extracción: 19 1,6 10 C 1,3 J C 19 = 5 10 J 19 Wext 5,0 10 J υ0 = = = 7, h 6,6 10 J 14 Hz B) Si al oxidare diinuye el potencial de frenado e debido a que la energía cinética áxia de lo fotoelectrone ha diinuido. Eto habrá ido debido a que al cabiar la caracterítica la copoición quíica, e ha odificado el trabajo de extracción y con él la frecuencia ubral que e una propiedad fíica. Coo: W ext = hν - E c,áx = hν 0 Si E c,áx diinuye, W ext habrá auentado y ν 0 tabién.