Corriente Eléctrica y Circuitos de CC

Transcripción

1 Corriente Eléctrica y Circuitos de CC AP Física B de PSI Nombre Preguntas de Multiopción 1. La longitud de un alambre de aluminio es cuatro veces más grande y el radio se duplica. Por cual factor cambia la resistencia? (A) 2 (B) 4 (C) 1/2 (D) 1/4 (E) 1 2. Un alambre de cobre tiene una longitud L y área transversal A. Qué pasa con la resistividad del alambre si la longitud se dobla y el área transversal se reduce a la mitad? (A) Es cuatro veces mas grande (B) Es dos veces mas grande (C) Es lo mismo (D) Es la mitad (E) Es un cuarto 3. Cual circuito tiene la mayor resistencia entre los terminales? (A) A (B) B (C) C (D) D (E) C y D

2 4. Cual circuitos tienen la misma resistencia entre los terminales? (A) A y B (B) B y C (C) C y D (D) D y A (E) C y A Preguntas En el circuito a continuación, cuál es el valor de la resistencia neta? (A) 1 Ω (B) 2 Ω (C) 3 Ω (D) 4 Ω (E) 6 Ω 6. Cuál es la corriente en la resistencia de 4-Ω? (A) 1A (B) 2A (C) 3A (D) 4A (E) 5A 7. Cuál es el voltaje entre los puntos L y M? (A) 2 V (B) 3 V (C) 4 V (D) 3 V (E) 5 V 8. Una lámpara L1, un voltímetro V, un amperímetro A, y una batería con interna resistencia de cero se conectan como se muestra a continuación. La conexión de otra lámpara L2 en serie con la primera lámpara, como se muestra por las líneas de puntos, resulta en el (A) Aumento en lo que dice el amperímetro (C) Aumento en lo que dice el voltímetro (B) Disminución en lo que dice el amperímetro (D) Disminución en lo que dice el voltímetro (E) No resulta en ningún cambio en lo que dicen los medidores

3 Preguntas 9-10 se refieren a los cinco circuitos incompletos hacia abajo compuestos de resistencias R, todas de igual resistencia, y de condensadores C, todos de igual capacitancia. Una batería para completar cualquier circuito es disponible. 9. En cual circuito debe la batería estar conectada para obtener la mayor disipación de potencia? (A) A (B) B (C) C (D) D (E) E 10. Cual circuito va a conservar energía almacenada si la batería está conectada a él y después desconectada? (A) A (B) B (C) C (D) D (E) E 11. Las cinco resistencias a continuación tienen la longitud y área transversal que se les designa y están hechas de un material con la misma resistividad. Cual de ellas tiene la menor resistencia? (A) A (B) B (C) C (D) D (E) E

4 12. Dos condensadores están conectado en paralelo como se muestra a continuación. Un voltaje V se aplica. Cual es la proporción entre la carga almacenada en C 1 a la carga almacenada en C 2, si C 1 = 3C 2? (A) 4/9 (B) 2/3 (C) 3/1 (D) 3/2 (E) 9/4 13. El circuito que se muestra es compuesto de una resistencia variable y una batería con resistencia interna insignificante. Un gráfico de la potencia P disipada sobre la resistencia en función de la corriente I suministrada por la batería se da a continuación. Cuál es la FEM de la batería? (A) 5 V (B) 8 V (C) 10 V (D) 20 V (E) 40 V 14. La resistencia total equivalente del circuito que se muestra es: (A) 3 Ω (B) 4 Ω (C) 5 Ω (D) 6 Ω (E) 9 Ω

5 15. Un espiral de calefacción de resistencia R convierte energía eléctrica a energía térmica que se transfiere al liquido en cual la espiral esta sumergida. Si el voltaje a través del espiral es V, la energía térmica transferida al líquido por un tiempo t es: (A) Vrt (B) V 2 Rt (C) VR 2 t (D) VRt 2 (E) V 2 t/r 16. En el circuito, dos resistencias idénticas R son conectados en serie con una resistencia 8-Ω y una batería de 12-V. Cuál es el valor de R si la corriente en el circuito es I = 1 A? (A) 1 (B) 2 (C) 4 (D) 12 (E) 18 Preguntas refieren al circuito hacia abajo. 17. La capacidad equivalente de este circuito es: (A) 1 F (B) 2 F (C) 3 F (D) 4 F (E) 5 F 18. La carga almacenada en el circuito es: (A) 6 C (B) 12 C (C) 48 C (D) 24 C (E) 36 C

6 Preguntas refieren al circuito hacia arriba cual demuestra una batería con una resistencia interna de 2,0 ohms conectado a resistencias de 8-ohm y 10-ohm en serie. El corriente en la resistencia de 10-ohm es 0,2 amperios. 19. Cuál es la FEM de la batería? (A) 2 V (B) 4 V (C) 3,6 V (D) 12 V (E) 18 V 20. Cuál es la diferencia potencial a través de las terminales A y B de la batería? (A) 1,2 V (B) 2,4 V (C) 3,6 V (D) 12,2 V (E) 18,4 V 21. Cual potencia se disipa en la resistencia interior de 2-ohm de la batería? (A) 0,06 W (B) 1,2 W (C) 3,2 W (D) 0,08 W (E) 4,8 W 22. En los diagramas, las resistencias R 1 y R 2 se muestran en dos diferentes conexiones a la misma fuente de fuerza electromotriz (fem) ε que no tiene resistencia interna. Como se compara la potencia disipada por las dos resistencias en estos dos casos? (A) Es mayor para la conexión en serie. (B) Es mayor para la conexión en paralelo. (C) Es el mismo para ambas conexiones. (D) Es diferente para cada conexión, pero uno debe de saber los valores de R 1 y R 2 para saber cual es mayor. (E) Es diferente para cada conexión, pero uno debe de saber el valor de ε para saber cual es mayor.

7 23. El producto de 3 voltios x 3 amperios x 3 segundos es igual a (A) 27 C (B) 27 N (C) 27 J (D) 27 W (E) 27 N A Preguntas refieren al circuito hacia abajo cual demuestra parte de un circuito eléctrico cerrado 24. La resistencia eléctrica de la parte del circuito que se muestra entre el punto X y el punto Y es (A) 4/3 (B) 2,5 (C) 2,75 (D) 4,5 (E) 6/5 25. Cuando hay una corriente constante en el circuito, la cantidad de carga que pasa por punto por unidad de tiempo es: (A) la misma en todas partes en el circuito (B) mayor en el punto X que en el punto Y (C) mayor en la resistencia de 2 Ω que en la 5 Ω resistencia (D) la misma en la resistencia de 2 Ω, y en la resistencia de 5 Ω (E) mayor en la resistencia de 3 Ω que en la resistencia de 5 Ω 26. Una cierta cafetera saca 2,0 A de corriente cuando se opera en líneas de hogar de 110V. Si la energía eléctrica cuesta 10 centavos por kilovatio-hora, cuanto cuesta para operar la cafetera durante 5 horas? (A) 2,4 cents (B) 4,8 cents (C) 8,0 cents (D) 9,6 cents (E) 11 cents

8 Preguntas Tres condensadores con capacitancias iguales C están conectados a una batería V. 27. Cuál es la capacidad neta del circuito? (A) 3C (B) 2C (C) 3/2 C (D) 2/3 C (C) C 28. Cuál es la carga neta almacenada en el circuito? (A) CV (B) 3CV/2 (C) 2CV/3 (D) CV/2 (E) CV/3 29. Cuál es la diferencia potencial entre los puntos X e Y? (A) V (B) 1/3 V (C) 1/2 V (D) 2/3 V (E) 3/2 V

9 Preguntas Cinco bombillas de luz están conectadas a una fuente de potencia de 120V. Cada bombilla de luz tiene una resistencia de 15 Ω 30. Cuál es la resistencia neta del circuito? (A) 30 Ω (B) 40 Ω (C) 50 Ω (D) 60Ω (E) 80 Ω 31. Cuál es la corriente en la lámpara L1? (A) 1 A (B) 2A (C) 3A (D) 4 A (E) 5 A 32. Cual bombilla o bombillas podría quemarse sin causar que los otros se apaguen? (A) Solo L 1 (B) Solo L 2 (C) Solo L 3 y L 4 (D) Solo L 4 (E) Solo L 5 Preguntas Abiertas 1. Un estudiante de física tiene una misión para hacer un sistema de calefacción eléctrica con el conjunto de materiales a continuación:

10 a. En el espacio por debajo dibuja un diagrama que muestra todos los elementos conectados en un circuito eléctrico que puede dar la máxima rapidez para producir calor. Utiliza los dos instrumentos de medidas en el circuito, ellos ayudarán a medir la rapidez en que se produce el calor. La batería tiene una FEM de 12 V y una resistencia interna de 0,5Ω y cada una espiral tiene una resistencia de 17,3Ω. b. Cuando el interruptor está cerrado, cuál es la corriente a través de la batería? c. Cuál es el voltaje terminal de la batería? d. Cuál es la rapidez de la energía suministrada por el sistema de calefacción? e. Si el interruptor está cerrado durante 5 minutos, cual es la energía total disipada en las bobinas? 2. Un motor eléctrico en un coche de juguete puede funcionar si esta conectado a una batería de V-6 y tiene una corriente de 0,5A. Un estudiante de física quiere hacer correr el juguete de coche pero por desgracia solo pudo encontrar una batería de 12 V en el laboratorio de física. El estudiante también encuentra una caja con cinco resistencias de 6 Ω. a. Dado los materiales, diseña un circuito eléctrico en cual el motor eléctrico funcionará correctamente. i. Dibuja el circuito incluyendo todos los elementos. ii. Explica tu razonamiento en el diseño de este circuito en particular. b. Calcula la resistencia neta del circuito. c. Calcula la potencia disipada en el circuito.

11 3. Tres bombillas de luz están conectadas en el circuito que se muestra en el diagrama. Cada bombilla de luz puede desarrollar una potencia máxima de 75W cuando se conecta a una fuente de 120 V. El circuito de las tres bombillas de luz se conecta a una fuente de 120 V. a. Cuál es la resistencia del circuito? b. Cuál es la potencia disipada por el circuito? c. Cómo se compara esta potencia a la potencia cuando todas las bombillas estén conectadas en paralelo? d. Cuál es la corriente en la bombilla L 1? e. Cuál es el voltaje a través de la bombilla L 1? f. Cuál es el voltaje a través de la bombilla L 2? 4. Cuatro resistencias están conectadas en un circuito. El circuito está conectado a una batería con FEM de ε y resistencia interna insignificante. La corriente a través de la resistencia de 9,6 Ω es 0,25 A. a. Cuál es la resistencia neta del circuito? b. Cuál es la caída del voltaje en la resistencia 6 Ω? c. Cuál es la corriente en la resistencia 4 Ω? d. Cuál es la FEM de la batería? e. Cuál es la disipación de la potencia neta?

12 5. Cinco resistencias están conectadas a una batería con una FEM de 12 V y una resistencia interna de 1 Ω. a. Calcula la resistencia externa del circuito. b. Calcula la corriente en la batería. c. Calcula el voltaje terminal de la batería. d. Calcula la potencia disipada en la resistencia de 3 Ω. e. Calcula la potencia disipada en la resistencia interna.

13 6. Cuatro resistencias y un condensador están conectados a una batería de 18V con resistencia interna insignificante, como se muestra en el diagrama. Inicialmente el condensador está desconectado de la batería - el interruptor está abierto. a. Calcula la resistencia neta del circuito. b. Calcula la corriente en la resistencia de 2 Ω. c. Calcula la corriente en la resistencia de 3 Ω. El Interruptor se cierra y la corriente alcanza un valor constante. d. Calcula la carga en el condensador. e. Calcula la energía almacenada en el condensador.

14 Repuestas para Multiopción 1. A 2. C 3. B 4. D 5. E 6. B 7. C 8. B 9. A 10. E 11. E 12. C 13. B 14. E 15. E 16. B 17. D 18. C 19. B 20. C 21. D 22. B 23. C 24. B 25. D 26. E 27. D 28. C 29. D 30. B 31. C 32. E Respuestas para Preguntas Abiertas 1. a) Espiral de calefacción en paralelo, voltímetro en paralelo, amperímetro en serie. b) 1,3 A c) 11,35 V d) 14,9 W e) 4470 J 2. a) Dos resistores en serie con el motor. Esto reduce el corriente al requerido 0,5 A. b) 24 Ω c) 6 W 3. a) 288 Ω b) 50 W c) La potencia es menor d) 0,42 A e) 80 V f) 40 V 4. a) 24 Ω b) 0,6 V c) 0,15 A d) 6 V e) 1,5 W 5. a) 8 Ω b) 1,3 A c) 10,7 V d) 2,25 W e) 1,7 W 6. a) 6 Ω b) 3 A c) 1 A d) 27 µf e) 122 µj