Examenul de bacalaureat national 2015
Proba E. d)
Proba scrisa la FIZICA
Filiera tehnologica – profilul tehnic si profilul resurse naturale si protectia mediului
♦ 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.
D. OPTICA Varianta 2
Se considera: viteza luminii in vid c = 3·10⁸m/s, constanta Planck h = 6,6·10^-34 J·s
. I. Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. Imaginea unui obiect printr-o lentila este rasturnata si de trei ori mai mare decat obiectul. Conform conventiilor folosite in manualele de fizica, marirea liniara transversala are valoarea:
a.  β = -3     b. β = 9     c.  β = -1/3     d. β = 1/3    (3p)
Raspuns:   a.  →(3p)
2. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manuale, energia cinetica maxima a electronilor emisi prin efect fotoelectric extern este data de relatia:
a.  E_c = h·ν     b.  E_c = h·ν - L     c.  E_c = h·ν + L     d.  E_c = L - h·ν     (3p)
Raspuns:   b.  →(3p)
3. Unitatea de masura in S.I. a marimii exprimate prin produsul n·v dintre indicele de refractie si viteza de propagare a luminii printr-un mediu este:
a.  m^-1    b.  m    c.  m²·s^-2   d.  m·s^-1    (3p)
Raspuns:   d.  →(3p)
4. Una dintre lentilele convergente ale unei perechi de ochelari are convergenta de 4 dioptrii(1/m). Distanta focala a lentilei are valoarea:
a.  40cm     b.  2,5cm     c.  25cm     d.  4cm    (3p)
Raspuns:   c.  →(3p) C = 1/f, f = 1/C = 25cm
5. Intr-un experiment se studiaza efectul fotoelectric extern produs pe catodul unei celule fotoelectrice. Caracteristica curent-tensiune este reprezentata in graficul din figura alaturata. Valoarea absoluta minima a tensiunii pentru care niciun electron extras nu mai ajunge la anod este:
a.  0,1V     b.  2V     c.  4V     d.  100V     (3p)
Raspuns:   b.  →(3p)



II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un obiect cu inaltimea y₁ = 20cm este plasat perpendicular pe axa optica principala a unei lentile subtiri L₁, la 60cm de aceasta. Imaginea obiectului se formeaza pe un ecran aflat de cealalta parte a lentilei, la distanta x₂ = 30cm fata de lentila.
a. Calculati distanta focala a lentilei.
Rezolvare:  x₂ = 30cm,   x₁ = - 60cm,  1/x₂ - 1/x₁ = 1/f,   f = 20cm.   → (4)
b. Calculati inaltimea imaginii formate de lentila.
Rezolvare:   β = y₂/y₁ = x₂/x₁   y₂ = (x₂/x₁)·y₁ = - 10cm.    → (3)
c. Se alipeste de lentila L₁ o alta lentila subtire convergenta L₂ avand distanta focala f' = 80cm. Determinati convergenta sistemului optic astfel format.
Rezolvare:   C_sistem = C₁ + C₂ = 1/f + 1/f' = 6.25m^-1.   → (4)
d. Se realizeaza un sistem optic centrat cu ajutorul lentilei L₂ avand distanta focala f' = 80cm si a lentilei L₁. Calculati distanta dintre cele doua lentile astfel incat orice fascicul paralel care intra in sistem, sa iasa tot paralel din sistem.
Rezolvare:   d = f + f' = 100cm.   → (4)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un proiector P, folosit pentru iluminarea unei piscine, trimite o raza de lumina catre suprafata apei, sub unghiul i = 30_° fata de verticala (ca în figura alaturata). Proiectorul se afla la adancimea h = 1,73m (√3m), iar apa din piscina are indicele de refractie n2 = 4/3. La suprafata apei are loc atat fenomenul de refractie, cat si cel de reflexie. Considerand indicele de refractie al aerului n₁ = 1, determinati:
a. distanta dintre punctul R prin care iese raza de lumina din apa si punctul M in care verticala dusa prin punctul P intersecteaza suprafata apei;
Rezolvare:   tgi = MR/h,   MR = h·tgi = 1m.   → (3)
b. sinusul unghiului de refractie r sub care iese raza de lumina in aer;
Rezolvare:   sini/sinr = 1/n₂,   sinr = n₂·sini = 2/3.   → (4)
c. distanta parcursa de o raza de lumina, din P pana in S, in urma reflexiei in punctul R;
cosi = h/PR,   PR = h/cosi = 2m.    → (4)
d. sinusul unghiului de incidenta pentru care o raza de lumina provenind de la proiectorul P si incidenta pe suprafata apei, in urma refractiei, s-ar propaga de-a lungul suprafetei libere a apei.
Rezolvare:   i = ℓ, cand r = 90^o, deci sinℓ/sin90^o = n₁/n₂
sinℓ = 1/n₂ = 3/4.    → (4)