Examenul de bacalaureat national 2013
Proba E. d)
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.
C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU Varianta 6
I. Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. O grupare serie de rezistoare identice este conectata la o sursa ideala de tensiune continua. Se inlocuieste unul dintre rezistoare cu un conductor ideal. In aceasta situatie:
a. rezistenta gruparii creste, iar intensitatea curentului electric prin grupare creste;
b. rezistenta gruparii creste, iar intensitatea curentului electric prin grupare scade;
c. rezistenta gruparii scade, iar intensitatea curentului electric prin grupare scade;
d. rezistenta gruparii scade, iar intensitatea curentului electric prin grupare creste. (3p)
Raspuns:    d.    → 3p
2. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, rezistenta electrica a unui conductor metalic, omogen, de sectiune constanta poate fi exprimata prin relatia:
a.    R = ρ·S/ℓ;    b.    R = ρ·ℓ·S;   c.   R = ρ·ℓ/S;   d.   R = U·I.   (3p)
Raspuns:   c.    → 3p
3. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, unitatea de masura din S.I. pentru marimea fizica egala cu produsul U·I·Δt este:
a.    A;    b.    J;    c.    V;    d.    W.    (3p)
Raspuns:   b.   → 3p
4. La bornele unei surse de tensiune electromotoare E = 12V si rezistenta interioara r = 1,5Ω se conecteaza un consumator avand rezistenta electrica R = 4,5Ω. Indicatia unui voltmetru ideal (R_V → ∞) conectat la bornele sursei este egala cu:
a.    3V;    b.    9V;    c.    6V;    d.    2V.    (3p)
Raspuns:   b.   I = E/(R + r) = 2A,   U = I·R = 9V.    → 3p
5. In figura alaturata este redata dependenta intensitatii curentului electric ce trece printr-un rezistor de tensiunea aplicata la bornele acestuia. Valoarea rezistentei electrice a rezistorului este egala cu:
a.    0,1kΩ;    b.    1 kΩ;    c.    10kΩ;    d.    100kΩ.    (3p)
Raspuns:   a.     R = U/I = 100Ω    → 3p



II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un consumator C este alcatuit din doua rezistoare identice, avand fiecare rezistenta electrica R, grupate in paralel. Consumatorul este legat in serie cu un alt rezistor avand rezistenta R₁ = 2R. La bornele circuitului astfel format se aplica tensiunea U. Tensiunea la bornele consumatorului C este U_c = 17,5 V, iar temperatura rezistoarelor din consumator in aceste conditii este T = 323K. Stiind ca R + R₁ = 75Ω, calculati:
a. valoarea rezistentei echivalente a circuitului;
Rezolvare:   R_c = R·R/(R + R) = R/2,   R_e = R_c + R₁ = R/2 + R₁ = 5·R/2,   R + R₁ = 3·R = 75Ω,   R = 25Ω,   R_e = 62,5Ω   4p
b. valoarea tensiunii aplicate U;
Rezolvare:   U_c = I·R_c,   R_c = 12.5Ω   I = U_c/R_c = 17,5 V/12.5Ω = 1.4A ,   U = I·R_e = 87.5V.    → 3p
c. intensitatea curentului electric printr-un rezistor al consumatorului C; Rezolvare:   U_c = I'·R,   I' = U_c/R = 0.7A.    → 4p
d. valoarea rezistentei electrice a unui rezistor din consumatorul C, daca este mentinut la temperatura T_o = 273K. Coeficientul termic al rezistivitatii materialului din care este confectionat rezistorul consumatorului este α = 4·10^-3K^-1 (se neglijeaza variatia cu temperatura a dimensiunilor rezistorului).
Rezolvare:   R = R_o(1 + α·ΔT),    R_o = R/(1 + α·ΔT) = 20.83Ω   4p
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Circuitul simplu reprezentat schematic in figura alaturata este alcatuit dintr-o baterie (cu t.e.m. E si rezistenta interioara r), un reostat cu cursor si conductoare de legatura a caror rezistenta este neglijabila. Pentru o pozitie fixata a cursorului, tensiunea la bornele reostatului este Uab = 40 V, puterea totala dezvoltata de baterie este P_t = 384 W, iar puterea disipata pe circuitul sau interior este P_int = 64 W. Calculati:
a. puterea disipata in circuitul exterior bateriei, P;
Rezolvare:    P_t = P + P_int,    P = P_t - P_int = 320W.   3p
b. t.e.m. E a bateriei;
Rezolvare:   P_t = E·I,   P = U_ab·I,   I = P/U_ab = 8A,   E = P_t/I = 48V.
    → 4p
c. rezistenta interioara a bateriei;
Rezolvare:   P_int = r·I²,   r = P_int/I² = 1Ω.    → 4p
d. valoarea puterii disipate in reostat, cand rezistenta lui este R₁ = 1Ω.
Rezolvare:   P₁ = R₁·I²₁,   I₁ = E/(R₁ + r) = 24A,   P₁ = 576W.    → 4p