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P. VASCO / JUNIO 04. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO
Elegir un bloque de problemas y dos cuestiones
EXAMEN COMPLETO
PROBLEMAS
BLOQUE A
1.- En la superficie de un planeta de 2000 km de radio la aceleración de la gravedad
vale 3 m/s2. Calcular:
a) La masa del planeta
b) La energía potencial gravitatoria de un objeto de 5 kg de masa situado en la
superficie del planeta.
c) La velocidad de escape desde la superficie del planeta.
Constante de gravitación universal = 6,67·10-11 Nm2/kg2
2.- a) ¿Cuánta energía transporta un fotón “medio” de luz visible con una longitud de
onda de 5·10-7 m?
b) Hallar el número de fotones de luz visible emitidos por segundo por una lámpara
de 100 W que emite el 1% de su potencia en la región visible
Constante de Planck = 6,62·10-34 J·s
BLOQUE B
1.- Una pequeña esfera de 0,2 g cuelga de un hilo de masa despreciable ente dos
láminas verticales paralelas separadas 5 cm, entre las que el campo eléctrico es
uniforme y perpendicular a las mismas. La esfera tiene carga positiva de 6·10-9 C.
a) Representa las fuerzas que actúan sobre la esfera en la posición de equilibrio.
b) ¿Qué diferencia de potencial entre las láminas hará que el hilo, en el equilibrio,
forme un ángulo de 45º con la vertical?
2.- Una espira de 10 cm2 de sección está situada en un campo magnético uniforme de
4 T, perpendicular al plano de la espira.
a) ¿Cuánto vale el flujo magnético que la atraviesa?
b) Si el campo magnético disminuye hasta anularse en 0,2 s, ¿cuánto valdrá la
f.e.m. media inducida?
CUESTIONES
1. Describir el fenómeno de polarización de las ondas. ¿Qué tipo de ondas pueden ser
polarizadas? ¿Puede polarizarse el sonido? ¿Y la luz? Razonar la contestación.
2. Describir el fenómeno de la radioactividad natural. ¿Qué efectos tiene la radiación
sobre el organismo? ¿Qué tipo de radiación es la más nociva? Razonar la contestación
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3. Un electrón se mueve con velocidad v de módulo constante en una zona del espacio
sin sufrir desviación en su trayectoria. ¿Puede asegurarse que no existe campo
magnético en esa zona? ¿Y campo eléctrico? Razonar las contestaciones.
4. Describe el efecto fotoeléctrico. ¿De qué características de la luz incidente depende
la intensidad de la corriente fotoeléctrica cuando esta se produce? Razonar la
contestación.
1.
Cada cuestión debidamente justificada y razonada se valorará con un máximo de 2 puntos.
2.
Cada problema con una respuesta correctamente planteada, justificada y con solución correcta se
valorará con un máximo de 3 puntos.
SOLUCIÓN
PROBLEMAS
BLOQUE B
1.
a) Las fuerzas que actúan sobre la
esfera son, el peso, la fuerza del
campo eléctrico y la tensión que
ejerce la cuerda que la sujeta.
(-)
(+)
α
α
T
E
F = qE
P = mg
b) Cuando el ángulo que forma el hilo con la vertical es de 45º se deben cumplir las
siguientes ecuaciones en los ejes de coordenadas X e Y.
Tx = FE ⎫ T cos 45 = P
⎬
Ty = P ⎭ T sen 45 = FE
Como sen 45º y cos 45º tienen el mismo valor, el módulo de la fuerza eléctrica será el
mismo que el del peso.
P = FE = 1,96·10 −3 N
La fuerza eléctrica en este caso se obtiene como el producto del campo por la carga de la
esfera.
F
1,96·10 −3
FE = E·q ⇒
E= E =
= 326666,7 N / C ≈ 3,27·10 5 N / C
q
6·10 −9
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En los campos conservativos como es el caso del campo eléctrico, la relación entre el
campo y la potencia es:
r
r
dV
E = −∇E = −
dr
En el caso que nos encontramos el campo es uniforme de modo que:
dV = −E·dr;
V = E·d = 3,27·10 5 ·5·10 −2 = 16350 V
2. a) El flujo se define como el producto del vector inducción magnética por el vector
superficie.
rr
10
Φ = B·s = B·S·cos α = 4·
= 4·10 −3 Wb
10000
b) La fuerza electromotriz se calcula como la variación del flujo en función del tiempo
cambiada de signo.
⎛ − 4·10 −3 ⎞
∆Φ
⎟ = 0,02 V
ε=−
= −⎜⎜
⎟
∆t
0
,
2
⎝
⎠
CUESTIONES
1. Las ondas transversales pueden vibrar en todas las direcciones del plano perpendicular a
la dirección de propagación. Sin embargo hay métodos que permiten restringir las
direcciones de vibración a una sola. Cuando se produce este hecho se dice que la onda está
polarizada linealmente.
La presencia de este fenómeno en cierto tipo de ondas (como es el caso de las luminosas)
permite justificar su naturaleza transversal.
La polarización de las ondas se puede producir por absorción selectiva. Este método
consiste en la atenuación de todas las direcciones de vibración excepto de una. Lo producen
de forma natural unos minerales denominados turmalinas, también el hombre ha fabricado
materiales sintéticos que producen el mismo efecto y que se denominan polaroides.
Otro método de polarización es por reflexión. Existe un ángulo de incidencia para el que la
luz reflejada aparece polarizada linealmente. Este ángulo se denomina ángulo de Brewster
y se caracteriza porque la suna de los ángulos incidente y reflejado es 90º.
Para el caso concreto de las ondas electromagnéticas hay dos tipos de polarización más
denominados polarización circular y elíptica en la que los vectores campo eléctrico y
campo magnético describen en un caso circunferencia y en otro elipses. Se obtienen a partir
de combinaciones de polarizaciones lineales.
Como ya se ha indicado, las únicas ondas que se pueden polarizar son las transversales, de
modo que el sonido, que es una onda longitudinal, no se puede polarizar. En el caso de la
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luz fue su capacidad para ser polarizada la que permitió definir esta como una onda
transversal.
3. Si la velocidad del electrón tiene modulo constante y no sufre desviación en su
trayectoria es porque no sufre ningún tipo de aceleración.
Al no tener aceleración, ninguna fuerza actúa sobre la partícula. Analizamos cada caso y
comprobamos si los campos pueden ser distintos de cero.
ƒ
La fuerza eléctrica procede de un producto del campo por un escalar, que solo se anula
cuando el campo es cero o la carga es cero. Como en este caso la carga del electrón no
es nula, debe ser el campo eléctrico cero
r
r
⇒
FE = q·E;
0 = e·E
E=0
ƒ
La fuerza magnética se obtiene como resultado de un producto vectorial.
r r
FM = q· v × B
Esta se puede anular cuando q = 0, que no es nuestro caso, cuando v = 0 que tampoco
lo es, cuando B = 0 y cuando los vectores velocidad y campo magnético sean paralelos.
(
)
De modo que podemos asegurar que no puede haber campo eléctrico, pero hay posibilidad
de que haya campo magnético siempre y cuando este sea paralelo a la velocidad del
electrón.
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