Examenul de bacalaureat national 2014
Proba E. d)
Fizica
Filiera teoretica - profilul real, filiera vocationala - profilul militar
♦ Sunt obligatorii toate subiectele din doua arii tematice dintre cele patru prevazute de programa, adica: A. MECANICA,
B. ELEMENTE DE TERMODINAMICA, C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICA
♦ Se acorda 10 puncte din oficiu.
♦ Timpul de lucru efectiv este de 3 ore.
C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU Varianta 4
I. Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. Intensitatea curentului electric printr-un conductor este numeric egala cu:
a. sarcina electrica debitata de sursa in tot circuitul in timpul functionarii;
b. sarcina electrica ce traverseaza sectiunea transversala a conductorului in unitatea de timp;
c. lucrul mecanic efectuat de sursa pentru a deplasa unitatea de sarcina pozitiva pe tot circuitul,
d. lucrul mecanic efectuat de sursa pentru a deplasa unitatea de sarcina pozitiva pe circuitul exterior. (3p)
Raspuns:   b.  →(3p)
2. Rezistenta electrica a unui conductor metalic filiform, de lungime ℓ, sectiune S si rezistivitate ρ este data de relatia:
a.  R = ρ·ℓ/S;  b. ρ·S/ℓ;  c. R = U/I;   d.  R = ℓ/ρ·S.  (3p)
Raspuns:   a.  →(3p)
3. Unitatea de masura in S.I. pentru energia electrica este:
a.  V;   b.  A;   c.  W;   d.  J.   (3p)
Raspuns:   d.  →(3p)
4. Un consumator cu rezistenta R este alimentat de la o baterie formata din n surse identice, grupate in serie, avand fiecare tensiunea electromotoare E si rezistenta interioara r. Intensitatea curentului electric prin consumator este data de relatia:
a. I = E/(R + n·r);  b. I = E/(R + r/n);  c. I = n·E/(R + n·r);
d.  I = n·E/(R + r).  (3p)
Raspuns:   c.  →(3p)
5. Dependenta intensitatii curentului electric printr-un rezistor de tensiunea electrica aplicata la bornele acestuia este reprezentata în graficul alaturat. Rezistenta electrica a rezistorului are valoarea:
a.  1.5Ω;    b.  2Ω;    c.  1.5kΩ;   d.  2kΩ.   (3p)
Raspuns:   d.,   R = U/I
R = 30V/15·10^-3A = 2kΩ   →(3p)
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un circuit electric este format dintr-o sursa avand tensiunea electromotoare
E = 12V si rezistenta interioara
r = 2Ω, trei rezistoare si un intrerupator K. Schema electrica a circuitului este reprezentata in figura alaturata. Valorile rezistentelor electrice ale celor trei rezistoare sunt: R₁ = 8Ω , R₂ = 6Ω, respectiv R₃ = 3Ω . Determinati:
a. rezistenta echivalenta a circuitului exterior sursei atunci cand intrerupatorul K este deschis;
Rezolvare: R_echiv = R₁ + R₂·R₃/(R₁ + R₂ + R₃) = 10Ω .  →(3p)
b. intensitatea curentului electric care strabate rezistorul R₁ atunci cand intrerupatorul K este deschis;
Rezolvare: I = E/(R + r),   I ≈ 0.9A.   →(4p)
c. tensiunea electrica la bornele sursei atunci cand intrerupatorul K este inchis;
Rezolvare: U = E - u = E - I'·r = E - [E/(R_echiv + r)]·r = 10V.  →(4p)
d. energia electrica consumata de rezistorul R₁ , in Δt = 1min, atunci cand intrerupatorul K este inchis.
Rezolvare: W = I²·R₁·Δt = 480J.   →(4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
O sursa avand tensiunea electromotoare E = 12V si rezistenta interioara r = 4Ω, debiteaza aceeasi putere pe circuitul exterior atunci cand acesta are rezistenta R₁ = 2Ω sau rezistenta
R₂(R₂ diferit de R₁). Determinati:
a. valoarea puterii disipate pe circuitul exterior sursei, atunci cand acesta are rezistenta R₁;
Rezolvare: P₁ = I₁²·R₁, I₁ = E/(R₁ + r),  P = 8W.  →(4p)
b. valoarea R₂ a rezistentei circuitului exterior;
c. puterea maxima pe care sursa o poate debita unui circuit exterior a carui rezistenta electrica este aleasa corespunzator;
Rezolvare: P = I₁₂·R₁ = I₂₂·R₂,  (R₂ + r)/(R₁ + r) = R₂/R₁,  r² = (R₂²·R₁) - (R₁²·R₂)/(R₁ - R₁) = R₁·R₂, R₂ = r²/R₁ = 8Ω.  →(4p)
d. randamentul circuitului electric atunci cand acesta are rezistenta exterioara R = 4Ω.
Rezolvare: η = U·I/E·I = U/E = I·R/I·(R + r) = R/(R + r) = 0.5.  →(4p)