Física. Preguntas Propuestas

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1 3 Preguntas Propuestas 1

2 ... Fenómenos térmicos 1. Un recipiente cuyo equivalente en agua es 40 g contiene 160 g de agua y todo el conjunto se encuentra a 30 ºC. Luego en este sistema se hace ingresar un pequeño trozo de metal de 50 g (C e =0,4 cal/g ºC) a 140 ºC; cuál será la temperatura de equilibrio? A) 32 ºC B) 36 ºC C) 40 ºC D) 46 ºC E) 50 ºC 2. En un calorímetro de capacidad calorífica despreciable se tienen m gramos de agua a 20 ºC. En el se vierte 2 m gramos de agua a 90 ºC. Determine la temperatura de está ultima muestra cuando la primera este a 50 ºC. A) 80 ºC B) 75 ºC C) 70 ºC D) 65 ºC E) 60 ºC 3. Un cubo hielo de 3,6 kg, que se encuentra a 20 ºC, se introduce en un estanque de agua que se encuentra a 0 ºC. Qué cantidad de hielo se tiene en el equilibrio térmico? A) 0 B) 1,8 kg C) 3,15 kg D) 3,6 kg E) 4,05 kg 4. En un recipiente de capacidad calorífica despreciable se tiene 0,4 litros de agua a 20 ºC. Determine la cantidad de hielo a 10 ºC que se debe hacer ingresar para lograr en el equilibrio térmico, que se tenga 0,3 litros de agua líquida. A) 4 kg B) 3,6 kg C) 3,2 kg D) 2,4 kg E) 2 kg 5. La gráfica muestra como varía la temperatura del vapor de agua conforme disipa calor mientas se enfría y posteriormente se condensa. Determine la temperatura inicial del vapor. (C e(vapor) =0,5 cal/g ºC) T(º C) 0 Q 10Q Q(kcal) A) 120 ºC B) 150 ºC C) 180 ºC D) 220 ºC E) 250 ºC 6. En un recipiente de capacidad calorífica despreciable se mezclan 2 muestras de agua de igual masa. La gráfica muestra como varían las temperatura de ambas muestras con el calor. Determine la composición final de la mezcla. 40 T(º C) 0 Q [Q21,6] Q(kcal) A) 540 g de vapor B) 270 g de agua líquida y 270 g de vapor. C) 540 g de agua líquida D) 370 g de agua líquida y 170 g de vapor E) 170 g de agua líquida y 270 g de vapor 7. Una varilla de 2 m de longitud y 1 kg es calentada suministrándole 200 Kcal. Determine su longitud final. (Ce=0,2 cal/g ºC; a= ºC 1 ). A) 2,04 m B) 2,05 m C) 2,06 m D) 2,08 m E) 2,1 m 2

3 8. A la temperatura de 0 ºC se llena con mercurio un recipiente de vidrio cuyo volumen es 1 litro. Luego, el sistema se calienta hasta 300 ºC. Determine la cantidad de mercurio que se derrama. (a vidrio = ºC 1 ; a Hg = ºC 1 ) A) 15,6 cm 3 B) 23,6 cm 3 C) 1,56 cm 3 D) 31,2 cm 3 E) 46,8 cm 3 9. Un cuerpo flota parcialmente sumergido en un líquido. Qué ocurre con el volumen sumergido al calentar el sistema? (a cuerpo =2 a líquido ) A) disminuye B) no cambia C) aumenta D) se duplica E) se reduce a la mitad 10. Se muestra un bloque cúbico de 2 kg y arista 40 cm con C e =0,1 cal/g ºC y a=10 3 ºC 1. Determine la cantidad de calor que se le debe suministrar para incrementar su temperatura en 100 ºC. ( g=10 m/s 2 ; 1 cal 4,2 J). A) 19,986 J B) ,4 J C) ,6 J D) ,0 J E) ,6 J Superficie termicamente aislante 12. En un proceso isotérmico, la presión de un gas ideal varía de 10 6 Pa a 10 5 Pa, qué sucede con la densidad de aquel gas? A) aumenta en 10% B) disminuye al 10% C) aumenta en 90% D) disminuye al 90% E) no varía 13. Un gas ideal monoatómico sigue el proceso mostrado en la gráfica. Determine la relación entre el calor absorbido y el trabajo realizado por el gas. P A) 2,5 B) 1,6 P 0 C) 3,0 D) 4,5 E) 5,8 V 0 3V 0 V 14. especto a los procesos adiabático e isotérmico mostrado, indicar la(s) proposición(es) correctas(s). P(P a ) 300 b Termodinámica 11. El gas ideal mostrado recibe calor a razón de 100 cal/s y para el intervalo de tiempo Dt=1 min. su energía interna se vio incrementada en 5080 J. Calcule la cantidad de trabajo desarrollado por el gas ideal. (1 cal=4,18 J). A) 10 kj B) 16 kj C) 20 kj D) 32 kj E) 40 kj 100 a c V(m 3 ) I. Con relación a los trabajos realizados ( W ), se cumple Wab = Wbc II. especto a la energía interna ( v ), se tiene que v a < v b =v c. III. El espacio que ocupa el gas en el estado b es la tercer parte de lo que ocupa en el estado c. A) VVV B) FVV C) FFV D) VVF E) VFV 2 3 3

4 15. La gráfica volumen - temperatura (v- t) que se muestra es para un gas ideal. Si la presión inicial del gas fue P A =100 kpa y en el proceso A B recibió 80 kj de energía en forma de calor; cuánto fue el calor recibido por el gas durante el proceso B C? 17. La gráfica muestra el ciclo seguido por un sistema termodinámico en donde se muestran los siguientes procesos P : isobárico 2 3; 4 1: adiabática 3 4: isócoro 0,6 V(m 3 ) C 3 4 A B V T 2T 3T T(K) A) 40 kj B) 80 kj C) 100 kj D) 120 kj E) 200 kj 16. A partir de la gráfica que muestra el comportamiento de un gas ideal, indicar verdadero (V) o falso (F). P 2 P A B Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda. (V: energía interna; W: trabajo) I. W 123 > O II. U 2 > U 3 III. En 3 4 el sistema termodinámico se enfría. A) VVF B) FVV C) FFV D) VVV E) FVF 18. La sustancia con la que trabaja una máquina térmica cíclica sigue el ciclo mostrado: dos procesos isobáricos y dos procesos isométricos. Cuál será la eficiencia de una máquina térmica de Carnot que opere con los mismos depósitos de temperatura elevada y baja? P 1 C P(kPa) V 2 V 1 V K 2... I. En el caso de cumplirse P 1 V 1 =P 2 V 2 se puede afirmar que DU ABC =0. II. En el proceso AB el gas absorbe energía térmica. III. La cantidad de trabajo desarrollado por el gas en el proceso AB es mayor que en BC ,75 2,25 V(10 2 m 3 ) A) FFV B) VVF C) VVV D) FVF E) FVV A) 26,7 % B) 42,6 % C) 50 % D) 53,3 % E) 67,6 % 4

5 19. Una máquina térmica tiene como focos de temperatura 2 T y T. La máquina recibe por ciclo Q joules de calor. Si disipa por ciclo un 50 % más de la mínima cantidad de calor que podría disipar; determine su eficiencia. Y 0 X A) 20 % B) 25 % C) 30 % D) 40 % E) 50 % 20. La gráfica temperatura - volumen [T - V ] muestra el ciclo termodinámico de máxima eficiencia posible seguido por un gas ideal. Sabiendo que por cada ciclo se obtiene un trabajo neto de 60 kj; determine la eficiencia del ciclo y la cantidad de calor que se disipa en 5 ciclos. 3T T(K) A) 0,5 mc B) 1 mc C) 1,5 mc D) 2 mc E) 4 mc 22. Se tiene una pequeña esfera de radio r electrizada con 12 mc y otra de radio 2r electrizada con 2 mc. Estas son puestas en contacto y luego separadas 27 cm; cuál es el módulo de la fuerza eléctrica entre ellos? ( r=1 cm) A) 1,2 N B) 0,8 N C) 1,6 N D) 0,5 N E) 0,2 N 2T A) 33,3%; 120 kj B) 66,6%; 120 kj C) 33,3%; 600 kj D) 66,6%; 600 kj E) 33,3%; 900 kj V 23. Se muestran 2 pequeñas esferas, ambas electrizadas con q y unidas por un resorte aislante, que inicialmente está deformado 20 cm. Luego, la cantidad de carga de ambas esferas se cuadruplica, siendo este proceso lento. Como consecuencia de esto la deformación del resorte también se cuadruplica. Determine la longitud natural del resorte. q q Electrostática I 21. Un alambre de 2 m de longitud se encuentra electrizado de tal forma que su densidad lineal de carga (λ) varía de acuerdo a λ=(0,5x) mc/m x: se expresa en metros. Determine la cantidad de carga total en el alambre. superifice lisa y aislante A) 10 cm B) 20 cm C) 40 cm D) 80 cm E) 100 cm 5

6 24. Una varilla aislante de masa despreciable tiene incrustada 2 partículas electrizadas con q 1 y q 2 respectivamente. Si el sistema se encuentra en equilibrio con la varilla articulada en su punto medio, determine la relación q 1 /q 2. A) σ B) 2σ 2ε o ε o C) σ ε o D) 4σ σ E) ε o 4ε o A) 3/4 B) 9/16 C) 81/256 D) 64/27 E) 256/81 q Se muestra un campo eléctrico homogéneo y dos partículas electrizadas en reposo. Determine el módulo de la tensión en el hilo aislante. 5 cm q 1 37º Q L 37º 8µ C 25. Para el sistema mostrado, determine el módulo de la intensidad de campo eléctrico en A. Considere α= kq L 2 ; Q > 0. 8µ C 16º E= N/C Q L Q L Q 30º 30º A A) 64,125 N B) 271,36 N C) 83,575 N D) 94,225 N E) 102,575 N 28. Se muestra una partícula electrizada y de masa despreciable que está incrustada en un bloque de 2 kg. Si este último se mueve horizontalmente en un campo eléctrico homogéneo, determine la cantidad de carga de la partícula. (m k =0,5; g=10 m/s 2 ; F=30 N)... A) 7 α 13 D) 13 α 7 B) 5 α 12 C) 12 α 5 E) α Una esfera conductora se encuentra electrizada de manera que presenta una densidad superficial de carga σ. Determine el módulo de la intensidad de campo eléctrico en un punto cercano a la superficie de la esfera. ε o : Constante de permitividad dieléctrica del vacío. a=4,5 m/s 2 q µ K F 37º E= N/C A) 2 mc B) 2 mc C) 5 mc D) 5 mc E) 10 mc 6

7 29. En A, una partícula de masa m es lanzada de manera que sigue la trayectoria mostrada si el campo eléctrico es homogéneo, indique verdadero (V) o falso (F) para las siguientes proposiciones Electrostática II 31. Se muestran las líneas de fuerza para un campo eléctrico. Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda. D q A v B E x y 2L L I. La partícula es negativa. campo campo II. Se verifica 2 WA B = WA D III. El tiempo que la partícula emplea parar ir desde A hasta D es mv ( 3 1) qe A) VFV B) VVV C) VFF D) FFF E) FVV 30. Determine la relación entre los módulos de las intensidades de campo eléctrico en los punto A y B. Considere cascarones esférico conductores. I. El campo eléctrico es homogéneo. II. El campo eléctrico es más intenso es x que en y. III. El potencial eléctrico en y es mayor que en x. A) FVV B) FVF C) FFF D) VVV E) VFV 32. De acuerdo con el sistema de partículas mostrado, indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda para cada una de las siguientes proposiciones. (Q > q). a Q q b c d 2 Q 2Q /2 A B I. En a la intensidad de campo eléctrico puede ser nula mas no el potencial eléctrico. II. En b la intensidad de campo eléctrico y el potencial eléctrico puede ser nulos. III. En c el potencial eléctrico puede ser nulo más no la intensidad de campo eléctrico. IV. En d la intensidad de campo eléctrico y el potencial eléctrico pueden ser nulos. A) 1 B) 1/4 C) 4 D) 2 E) 1/2 A) FFVV B) FFFF C) VVVF D) VVVV E) FVVF 7

8 33. El potencial eléctrico a la largo del eje x se expresa de la siguiente forma Vx = 9 ( x 2) kv x: se expresa en metros. Determine la intensidad de campo eléctrico en la posición x = 5m 36. Una pequeña esfera de 2 kg y electrizada con 10 mc es soltada tal y como se muestra. Otra pequeña esfera de masa despreciable está electrizada con 10 mc y se encuentra incrustada en un bloque de madera de 1 kg. Determine la rapidez de la primera esfera en el instante en que el bloque pierde contacto con el piso. ( g=10 m/s 2 ). A) 1 kv m ( ) B) 1kV m ( ) C) 9 kv m ( ) D) 3 kv ( ) m E) ( ) 3 kv m g 90 cm 34. En los vértices de un tetraedro regular de lado se colocan 3 partículas electrizadas, 2 con cantidad de carga q y la otra q. Sabiendo que la energía potencial electrostática del sistema es U, determine el potencial eléctrico en el vértice vacío. A) 0 B) U q D) 2 U q C) U q E) 2U q 35. El gráfico muestra el comportamiento del potencial eléctrico ( V ) versus la posición ( x ). Determine el trabajo de un agente externo para trasladar, lentamente, desde el infinito hasta la posición x =2 m a una partícula de 2 mc. V(kV) A) 2 m/s B) 2,48 m/s C) 3,74 m/s D) 3,96 m/s E) 4 m/s 37. En el sistema que se muestra, la partícula de masa m y cantidad de carga q, orbita alrededor de la partícula fija de cantidad de carga Q y describe una trayectoria circunferencial de radio r. Cuánto trabajo será necesario desarrollar sobre el sistema para que la trayectoria sea de radio 4 r? Desprecie efectos gravitatorios. Q v r q X(m) A) kqq 2r B) kqq 2r C) 3 8 kqq r A) 9 mj B) 9 mj C) 18 mj D) 18 mj E) 36 mj D) kqq 4r E) 3 8 kqq r 8

9 38. La gráfica nos muestra como varía el potencial eléctrico con la posición para un campo eléctrico horizontal. Determine la fuerza eléctrica sobre una partícula de 4 mc ubicada en la posición x =2cm. 40. Se muestra un anillo uniformemente electrizado con 2 mc una partícula de 30 g y electrizada con 1 mc se suelta en P. Si despreciamos efectos gravitatorios, cuál será la máxima rapidez de dicha partícula? ( r =30 cm) V(kV) X(cm) A) 0,8 N ( ) B) 0,8 N ( ) C) 1,6 N ( ) D) 1,6 N ( ) E) 0,4 N ( ) 39. La gráfica nos muestra el comportamiento de la intensidad de campo eléctrico con la posición para un campo horizontal. Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda. A) 10 m/s B) 20 m/s C) 25 m/s D) 30 m/s E) 40 m/s O r 40 cm P E(10 3 V/m) X(m) I. En x = 4m el potencial eléctrico es mayor que x =2m. II. La diferencia de potencial eléctrico entre = 0. y x = 4m es 16 kv. x III. En x =2m la intensidad del campo es 12 kv m. A) FFF B) FVF C) FFV D) VVF E) VVV Electrodinámica I 41. Con respecto a las siguientes proposiciones, indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. Al calentar un metal se incrementa su resistividad eléctrica, debido principalmente, al incremento del movimiento desordenado de los electrones libres. II. La razón principal del incremento de la resistencia eléctrica con la temperatura en un metal es por la dilatación térmica que experimenta el metal. III. Al calentar un metal se pueden liberar electrones y convertirse en electrones libros (efecto termoiónico). A) VVV B) FVV C) FVF D) VFV E) FFV 9

10 42. En un gas se tiene por cada 2 s un flujo de portadores de carga de 2 mc y en sentido contrario de 6 mc; determine la intensidad de corriente en dicho gas. A) 1 mc B) 2 mc C) 3 mc D) 4 mc E) 6 mc 43. Un alambre cilíndrico de sección transversal uniforme presenta una resistencia eléctrica de 40 kω. Si el conductor se funde y con el 50 % del líquido se fabrica un conductor del doble de largo, determine su resistencia eléctrica. A) 320 kω B) 160 kω C) 80 kω D) 40 kω E) 20 kω 44. Si las resistencias equivalentes entre x y es 20 Ω y entre x z es 24 Ω; determine la resistencia equivalente entre x w Se muestran un sistema de resistores conectados en la aristas de un tetraedro. Si la resistencia equivalente entre a y b. es 3,6 Ω, cuál será la resistencia equivalente entre a y c? a 6 Ω ' 3 Ω 3 Ω A) 3,6 Ω B) 2,4 Ω C) 2,6 Ω D) 1,2 Ω E) 0,8 Ω b c x 1 12 Ω y z 10 Ω 4 Ω 5 Ω A) 15 Ω B) 16 Ω C) 20 Ω D) 25 Ω E) 30 Ω ω 47. Cuatro pilas idénticas de resistencia interna r se conectan en serie y a una resistencia externa. Cómo varía la intensidad de corriente en la resistencia externa, si cambiamos la polaridad de una de las pilas? A) no varía B) se duplica C) se cuadruplica D) se reduce a la mitad E) se reduce a la cuarta parte En el sistema de resistores mostrado, determine la resistencia equivalente entre los puntos x y. ( =16 kω). A) 4 kω B) 8 kω C) 16 kω D) 20 kω E) 24 kω x y 48. Una fuente se conecta a un resistor externo de 10 kω formando un circuito eléctrico simple si se coloca otra fuente, idéntica a la primera y en serie, la corriente en el circuito incrementa su intensidad en 50 %; determine la resistencia interna de las fuentes. A) 20 kω B) 15 kω C) 10 kω D) 5 kω E) 2 kω 10

11 49. En el circuito eléctrico mostrado, la fuente y los instrumentos son ideales. Luego de cerrar el interruptor (s), indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda. (S) A) VVV B) VFF C) FFF D) VFV E) FVV 50. Se muestra parte de un circuito mas complejo. Determine la diferencia de potencial entre x e y. x ξ V A 5 A 4 Ω 6 Ω 8 Ω A 1 A 2 3 Ω 10 A 5 Ω I. La lectura del amperímetro (1) se incrementa. II. La lectura del voltímetro disminuye. III. La lectura del amperímetro (2) es la mitad de la lectura del amperímetro (1). A) 48 V B) 10 V C) 55 V D) 66 V E) 18 V y Claves 01 - C 08 - E 15 - D 22 - C 29 - B 36 - C 43 - A 50 - C 02 - B 09 - C 16 - C 23 - C 30 - C 37 - C 44 - D 03 - E 10 - D 17 - D 24 - D 31 - A 38 - B 45 - D 04 - C 11 - C 18 - D 25 - B 32 - A 39 - E 46 - C 05 - D 12 - B 19 - B 26 - C 33 - B 40 - E 47 - D 06 - D 13 - A 20 - C 27 - B 34 - C 41 - D 48 - D 07 - D 14 - B 21 - B 28 - D 35 - D 42 - D 49 - A 11