Acv 2015 - Fisica 05

Preguntas propuestas

5

2015

• Aptitud Académica • Matemática • Cultura General • Ciencias Naturales

Física Hidrostática II

A) 200 N B) 510 N C) 300 N D) 600 N E) 500 N

NIVEL BÁSICO 1.

En el recipiente mostrado se tiene agua y aceite. En el agua se tiene una burbuja de aire pequeña en reposo. Si se coloca un bloque de madera lentamente en el aceite y flota de tal modo que su nivel libre asciende en 1 cm, ¿en cuánto se incrementa la presión (en Pa) en el aire que contiene la burbuja? (ρaceite=800 kg/m3; g=10 m/s2) A) 20 B) 60 C) 50 D) 80 E) 70

aceite

5.

H2O

Los manómetros A y B indican 10 kPa y 4 kPa, respectivamente. Si la magnitud de la fuerza F se incrementa en 400 N, ¿cuál será la nueva lectura (en kPa) kPa) de los manómetros? B

6.

F

A=0,2

m2

A

En el gráfico se muestra un líquido en reposo y la balanza indica 500 N. Si luego se coloca un bloque de 4 kg suavemente en el émbolo 2, determine la nueva lectura de la balanza. ( A2=4 A1; g=10 m/s 2) 4 kg balanza (2)

B) 0,3

C) 0,9 E) 0,8

Una piedra de 0,500 kg de masa tiene un peso aparente de 3,00 N cuando se introduce completamente en el agua. Determine la densidad (en g/cm3) de la piedra. A) 2,59 D) 2,57

líquido

3.

Un cubo de hielo flota en un recipiente que contiene agua. Si el 90 % de su volumen se encuentra sumergido, ¿cuál es su densidad (en g/cm3)? A) 0,1 D) 0,6

 

A) 6; 8 B) 12; 10 C) 12; 6 D) 6; 12 E) 10; 8

Un bloque cúbico de madera de lado 30 cm se coloca suavemente en una piscina con agua. Determine la altura del cilindro que sobresale del agua. (ρmadera=800 kg/m3). A) 20 cm B) 15 cm C) 25 cm D) 6 cm E) 40 cm

burbuja

2.

4.

B) 2,61

C) 2,50 E) 3,81

NIVEL INTERMEDIO

7.

Indique las proposiciones verdaderas (V) o falsas (F) según corresponda. I. Los fluidos transmiten fuerza en una sola dirección. II. Se practica un segundo agujero al tarro de leche para contrarrestar la presión atmosférica. III. Un bloque se encuentra apoyado sobre otro; si ambos son perfectamente lisos, entonces se separan con facilidad.

(1)

A) VVF D) VFF

B) FVF

C) FFF E) VFV

Prohibida su reproducción total o parcial sin autorización de los titulares de la obra. Derechos reservados D. LEG N.º 822 2

Física 8.

En el gráfico se muestra un sistema en reposo. Si al colocar el bloque de masa en el émbolo de 10 cm2 en el otro émbolo la tensión en la cuerda varía en 20 N, determine la masa m. ( g=10 m/s 2)

2

11.

2

1 cm

10 cm

m

Un bloque cúbico de madera se encuentra en reposo sobre la superficie libre del agua contenida en un recipiente. Si se desea que el bloque se sumerja 3 cm más, de tal forma que nuevamente se encuentre en reposo, ¿qué masa (en gramos) debe presentar la piedra que colocaremos suavemente sobre su superficie? (ρmadera=200 kg/m 3; g=10 m/s 2)

10 cm

A) 400 D) 250

A) 100 kg B) 20 kg C) 30 kg D) 40 kg E) 50 kg 9.

10.

B) 1,3

C) 1,9 E) 1,5

Un recipiente contiene una capa de agua sobre la cual flota una capa de aceite. Un objeto cilíndrico de densidad desconocida ρ, cuya área en la base es A y cuya altura es h, se suelta lentamente en el recipiente, por lo que queda a flote finalmente entre el aceite y el agua, sumergido en esta última hasta la profundidad de 2 h /3. Determine la densidad (en g/cm3) del objeto. (ρaceite=0,80 g/cm 3). A) 0,68 D) 0,69

C) 350 E) 300

NIVEL AVANZADO

Una esfera de 3 kg tiene un peso aparente de 20 N cuando se introduce en agua y de 15 N cuando se introduce en un líquido desconocido. ¿Cuál es la densidad (en g/cm3) de este líquido? ( g=10 m/s 2). A) 1,1 D) 2,0

B) 275

B) 0,58

C) 0,93 E) 0,88

12.

La prensa hidráulica contiene agua y está tapada por émbolos de masas m1=1 kg y m2=2 kg. En la posición de equilibro, m1 se encuentra 10 cm más arriba que m2. Pero cuando sobre m1 se coloca lentamente una esfera de 2 kg, entonces el equilibrio sucede, de modo que m1 y m2 se sitúan al mismo nivel. ¿A qué altura por encima de m2 se encontrará m1 cuando la esfera se coloque sobre m2? (3 A1=2 A2).

A1

h

g m2

A2

líquido

A) 20 cm D) 30 cm


m1

B) 60 cm

C) 50 cm E) 10 cm

Física 13.

Los émbolos deslizantes están unidos a los platillos por una varilla rígida de masa despreciable; luego se vierte agua en ambos tubos hasta h=50 cm. Si los manómetros M 1 y M 2 están instalados al mismo nivel, indique las proposiciones verdaderas (V) o falsas (F). ( A1=30 cm2 y A2=5 cm2)

F 1

F 2

agua

A) 800

B) 500

D) 1000

h M 1

líquido

C) 600 E) 400

M 2 A1

A2

16.

El sistema formado por las esferas A y B del mismo volumen ( V =200 =200 cm3) permanece en equilibrio dentro de un líquido desconocido. Si ρ A=400

kg/m3 y

ρ B=1200

kg/m 3, determine el

módulo de la tensión de la cuerda. I. Los manómetros registran la misma presión hidrostática. II. Las balanzas registran pesos iguales. III. La diferencia de las lecturas que indican las balanzas es 12,5 N. A) VVF D) VFF

B) FVV

A

B

C) FFF E) VFV

A) 0,4 N

B) 0,2 N

D) 0,5 N 14.

¿Cuál es el menor número entero de maderas, en forma de cilindros, sección transversal de 200 cm2 y de 3 m de longitud que se puede utilizar para construir una balsa que transporte a cuatro personas, cada una de las cuales con masa igual a 80 kg? ( ρmadera=725 kg/m3). A) 10 D) 40

B) 20

C) 30 E) 25

17.

C) 0,3 N E) 0,8 N

Un resorte se encuentra colocado en forma vertical en el fondo de un recipiente vacío. Una caja de madera se coloca lentamente en la parte superior del resorte, de modo que lo comprime. Luego se llena el recipiente con agua que cubre por completo a la caja. Ahora se observa que el resorte se estira el doble de lo que se había comprimido. ¿Cuál es la densi-

 

15.

 

Se aplican las fuerzas F 1 y F 2 tal como se indica para mantener un bloque totalmente sumergido en el agua y en un líquido desconocido. Si el volumen del bloque es 8000 cm 3, ¿cuál es la densidad (en kg/m3) del líquido? ( F 1=45 N; F 2=5 N; g=10 m/s2)

dad de la caja? A)

D)

ρH

2O

B) ρH20

3

 ρH2O     2 

C)

E)

 ρH2O     5  2ρH

2O

3


Física Fenómenos térmicos I

A) 5,5×103

NIVEL BÁSICO

B) 5,5×10 4

C) 4,5×10 3

D) 3,2×103 1.

Se tiene una esfera de aluminio a 60 ºC y otra de plomo a 100 ºC. Indique las proposiciones verdaderas (V) o falsas (F) según corresponda. I. La esfera de plomo contiene más calor que la esfera de aluminio. II. Al ponerlas en contacto, el plomo pierde calor, hasta que su temperatura es 60 ºC. III. En el equilibrio térmico, ambas contienen la misma cantidad de calor. A) VVF D) VFF

2.

B) 5 ºC

C) 10 ºC E) 20 ºC

En 30 minutos, un joven de 65 kg que trota es capaz de generar 8,0×10 5 J de calor, que se elimina de su cuerpo de varias maneras, que incluyen los mecanismos de regulación de la temperatura propios del cuerpo. Si no se eliminara calor, ¿cuánto aumentaría la temperatura del cuerpo? C e(joven)=3500 J/kg ºC. A) 1,5 ºC D) 2,5 ºC

4.

C) FFF E) VFV

Al frenar un auto, el rozamiento realiza un trabajo equivalente a 10 kcal. Si esta energía se entrega a 2 litros de agua, ¿cuál sería el incremento de su temperatura? A) 1 ºC D) 15 ºC

3.

B) FVF

B) 3,5 ºC

C) 1,8 ºC E) 2,0 ºC

A un calentador ingresa agua fría a una temperatura de 15 ºC y el agua caliente que sale tiene una temperatura de 61 ºC. Considere que una persona requiere 120 kg de agua caliente para ducharse. Determine la cantidad de kilocalorías necesaria para calentar el agua.

5.

Una esfera de aluminio de 200 g que presenta una temperatura de 120 ºC, se sumerge en 400 g de agua a 20 ºC. Si durante el proceso de transferencia de calor la esfera presenta una temperatura de 100 ºC, determine en dicho instante la temperatura del agua. (C e(Al)=0,22 cal/g ºC) A) 100 ºC D) 30 ºC

6.

B) 60 ºC

C) 55 ºC E) 22,2 ºC

En un laboratorio se tiene 1 kg de una sustancia desconocida, de tal manera que ensayos realizados muestran una gráfica del calor absorbido por la sustancia en función a su temperatura. ¿De qué sustancia se trata? T (º C)

20

Q (cal)

500

Sustancia

C e(cal/g

Aluminio

0,220

Cromo

0,110

Sodio

0,190

Bismuto

0,025

Agua

1,00

A) agua B) aluminio C) cromo D) sodio E) bismuto


E) 2,5×10 3

ºC)

Física A) 23,57 ºC

NIVEL INTERMEDIO

B) 25,45 ºC 7.

Si el precio de la energía eléctrica es de diez centavos de dólar por kilowatt-hora, ¿cuál es el costo (en dólares) de la energía eléctrica para calentar el agua de una piscina (12,0 m×9,0 m×1,5 m) de 15 ºC a 27 ºC? A) 208,12 D) 128,58

8.

B) 0,32

E) 35,24 ºC 11.

C) 0,29 E) 0,28

Se tienen tres líquidos, A, B y C de masas iguales, a temperaturas de 15 ºC, 20 ºC y 25 ºC, respectivamente. Cuando se mezclan A y B, la temperatura final de equilibrio es 18 ºC; pero cuando se mezclan B y C , la temperatura final es 24 ºC. ¿Qué temperatura tendrá el sistema al mezclar los líquidos A y C ?

Se dispara una bala de plomo de 25 g de masa, a 350 m/s, hacia un bloque de madera fijo, donde queda en reposo. Determine el cambio de temperatura de la bala. Considere que toda la energía que pierde la bala es absorbida por esta. (C e(Pb)=128 J/kg ºC). A) 414 ºC

B) 560 ºC

D) 350 ºC 12.

C) 0,154 E) 0,328

En una lata se ponen perdigones de plomo (0,600 kg, 90,0 ºC) y perdigones de acero (0,100 kg, 60,0 ºC). ¿Cuántos kilogramos de agua a 74,0 ºC se deben agregar, de modo que al llegar al equilibrio térmico el plomo y el acero se someten a un cambio de temperatura de la misma magnitud? Ignore la capacidad calorífica de la lata y el intercambio de calor con el medio. (C e(Pb)=0,03 cal/g ºC; C e(acero)=0,11 cal/g ºC) A) 0,11 D) 0,36

10.

B) 0,132

D) 32,75 ºC

C) 321,92 E) 3,81

Un calorímetro de cobre de 20 g contiene 100 g de agua a 30 ºC. En él se vierten 40 g de canicas de vidrio, las cuales se encontraban a 100 ºC. Si la temperatura de equilibrio de la mezcla es 34 ºC, ¿cuál es el calor específico (en cal/g ºC) del vidrio? (Ce(Cu)=0,092 cal/g ºC). A) 0,211 D) 0,436

9.

B) 226,00

C) 28,68 ºC

C) 355 ºC E) 479 ºC

Un calorímetro, cuyo equivalente en agua es 48 g, contiene 120 g de agua a 20 ºC. Si se introduce una barra de plata de 300 g (C e=0,056 cal/g ºC) a 130 ºC, determine la cantidad de calor que gana el agua hasta el equilibrio térmico. A) 1,2 kcal B) 2,4 kcal C) 3,6 kcal D) 4,8 kcal E) 6,4 kcal

NIVEL AVANZADO

13.

Se tienen 2 esferas del mismo material de radios r y 2 r a a las temperaturas T y 2T . Si se le hace interactuar térmicamente, notamos que el equilibrio se establece a 17 ºC. Determine la temperatura inicial de la esfera de mayor radio. A) 9 ºC

B) 12 ºC

D) 24 ºC

C) 18 ºC E) 16 ºC


Física 4.

En un recipiente que contiene 10 g de agua se

15.

introduce 400 g de cierto metal, de tal manera que el agua del recipiente y del metal experimentan simultáneamente los mismos cambios de temperatura (numéricamente). Si la gráfica adjunta nos muestra el comportamiento de la temperatura del recipiente conforme esta absorbe calor, ¿cuál es el calor específico (en cal/g ºC) del metal? (tanq=0,1).

T (º C)

20

Q (cal)

A) 0,01 D) 0,04

B) 0,02

A) 0,096 D) 0,06 16.

θ

C) 0,03 E) 0,05

En un calorímetro de cobre de 20 g se introduce 15 g de agua a una temperatura T 0 y demora 270 segundos para disminuir su temperatura a T 1. Haciendo la misma experiencia con 30 g de petróleo se demora 230 segundos para disminuir su temperatura de T 0 a T 1. Determine el calor específico (en cal/g ºC) del petróleo. (C e(Cu)=0,1 cal/g ºC) C) 0,500 E) 0,04

Una placa metálica de bismuto de 96 g (C e=0,025 cal/g ºC) es golpeada por un martillo de 2 kg, y la rapidez de impacto es 17 m/s. Determine cuántas veces hay que golpear a la placa para elevar su temperatura en 17 ºC si la mitad de la energía cinética se transforma en calor absorbida por la placa. (1 J=0,24 Cal) A) 2 D) 4


B) 0,072

B) 1

C) 3 E) 5

Física Fenómenos térmicos II 6.

NIVEL BÁSICO

1.

Determine la cantidad de calor que se le debe suministrar a 5 g de hielo a – 10 ºC para que se vaporice completamente. A) 2725 cal D) 3625 cal

2.

B) 4225 cal

C) 4625 cal E) 3225 cal

Se tienen 20 g de aluminio a 20 ºC. Determine la cantidad de calor que se necesita para fundirlo completamente. Considere para el aluminio (C e=900 J/kg ºC; L F =9×104 J/kg; T fusión=660 ºC) A) 13,32 kJ D) 2,5 kJ

B) 11,52 kJ

A) 2 h D) 2 h 20’

7.

4.

C) 7,2 kcal E) 8,2 kcal

Se tienen M gramos gramos de hielo – 10 ºC. Si al transferir 1,3 kcal se funde el 75 % de la masa de hielo, determine M . A) 10 D) 13

5.

B) 6,3 kcal

B) 15

C) 1 h 40’ E) 40’

Se tienen 12 kg de hielo a – 40 ºC y se coloca sobre un tanque que contiene gran cantidad de agua a 0 ºC. ¿Qué cantidad total de hielo se tendrá finalmente? A) 9 kg D) 16 kg

C) 1,8 kJ E) 10,25 kJ

Del congelador se saca 60 g de hielo a – 10 ºC. Determine la cantidad de calor necesario que debe absorber el hielo para obtener agua líquida a temperatura ambiente. (T ambiente=20 ºC, Patm=1 atm) A) 6,1 kcal D) 7,6 kcal

B) 1 h

NIVEL INTERMEDIO

8. 3.

Una nevera portátil contiene 1,3 kg de agua y 0,6 kg de hielo en equilibrio térmico. Si a través del aislamiento ingresa 8 cal/s, ¿cuánto tiempo tardará en fundirse el hielo?

B) 13 kg

Determine la cantidad de d e hielo a 0 ºC que hay que agregar a un recipiente de capacidad calorífica 20 cal/ºC, que contiene 76 g de agua a 60 ºC para obtener agua líquida a 40 ºC. A) 15 g D) 16 g

9.

B) 17 g

C) 18 g E) 20 g

A un bloque de hielo que se encontraba inicialmente a una temperatura (T 0) se le transfiere energía en forma de calor, por lo que se nota que su temperatura comienza a cambiar según indica la gráfica. Determine T 0 considerando que tanq=10/3.

C) 20 E) 30

(º C) T (º

¿Qué cantidad de calor se debe extraer de 50 g de vapor de agua a 100 ºC para obtener agua a 80 ºC?

θ

0

A) 25 kcal B) 26 kcal C) 27 kcal D) 28 kcal E) 1 kcal

C) 15 kg E) 18 kg

Q(cal)

26,55

T 0

A) – 10 ºC D) – 14 ºC

B) – 12 ºC

C) – 17 ºC E) – 7 ºC


Física 10.

Una jarra de 500 g contiene 200 g de agua a 48 ºC. Si se desea beber el agua a una temperatura de 10 ºC, ¿cuántos cubitos de hielo, de 10 g cada uno, a – 10 ºC deben emplearse? (C e(jarra)=0,25 cal/g ºC) A) 10 D) 13

B) 15

C) 20 E) 30

A) 0,1 cal/g ºC; 10 cal/g B) 0,2 cal/g ºC; 20 cal/g C) 0,25 cal/g ºC; 10 cal/g D) 0,3 cal/g ºC; 15 cal/g E) 0,35 cal/g ºC; 20 cal/g NIVEL AVANZADO

14. 11.

En un recipiente de capacidad calorífica 20 cal/ºC se tiene 200 g de hielo a –10 ºC. ¿Qué cantidad de agua a 80 ºC se debe echar en el recipiente para obtener, obtener, finalmente, 50 g de de hielo? A) 150 g D) 170 g

B) 160 g

A) 10 D) 25

C) 165 g E) 175 g 15.

12.

Un recipiente de capacidad calorífica 20 cal/ºC contiene 106 g de agua a 50 ºC. En dicho recipiente se introduce un bloque de hielo a – 30 ºC y se observa que en el equilibrio t érmico queda el 40 % de la masa inicial del bloque de hielo. ¿Qué masa de hielo se introdujo? Desprecie las pérdidas de energía al exterior. exterior. A) 50 g D) 120 g

13.

B) 70 g

C) 100 g E) 200 g

16.

20

Q(cal)

50

150

Al mezclarse hielo a 0 ºC con agua a cierta temperatura, se derriten m g de hielo. Determine la temperatura inicial del agua si se sabe que si hubieran agregado 20 g más de agua se habrían derretido 25 g más de hielo. B) 60 ºC

C) 80 ºC E) 90 ºC

Un calorímetro, con equivalente en agua de 30 gramos, contiene 50 gramos de hielo. Si el sistema se encontraba inicialmente a 0 ºC y se introducen en el calorímetro 12 gramos de vapor a 100 ºC, determine la temperatura (en ºC) de equilibrio. A) 10 D) 40


C) 15 E) 37,5

En un recipiente térmicamente aislado se tienen 20 g de hielo a – 5 ºC. Si luego se le entregan 450 cal, determine la composición final que se obtiene.

A) 50 ºC D) 100 ºC 17.

40

B) 0

A) 10 g hielo y 50 de agua B) 5 g hielo y 55 de agua C) 21 g hielo y 9 g de agua D) 20 g hielo y 0 g de agua E) 15 g hielo y 5 g agua

A una sustancia sólida de 10 g se le suministra una determinada cantidad de calor, que varía con la temperatura tal como se indica en la gráfica. Determine el calor específico en su fase sólida y el calor latente de fusión de la sustancia. T (º (º C)

En un recipiente de capacidad calorífica despreciable se mezclan 100 g de hielo a una temperatura de –10 ºC con 200 g de agua a 80 ºC. Determine la temperatura (en ºC) de equilibrio.

B) 20

C) 30 E) 50

Física Termodinámica 4.

NIVEL BÁSICO

1.

Indique la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. I. Si se incrementa la temperatura de un gas ideal, entonces necesariamente aumenta su energía interna. II. La primera ley de la termodinámica es una expresión de la conservación de la energía. III. En todo proceso termodinámico, el calor ganado por el gas ideal origina que el gas realice trabajo. A) VVV D) VVF

2.

B) FVF

A) 100 J D) 400 J 5.

gas

3.

Un gas ideal que sigue el proceso mostrado recibe 20 kJ de energía en forma de calor. Determine la variación en su energía interna.

400 k

topes

B) 3/8

(m V (m V 1

A) 12 kJ D) 16 kJ 6.

B) 8 kJ

3

)

2

C) 20 kJ E) 10 kJ

Una máquina térmica realiza el ciclo termodinámico mostrado con un gas ideal. Determine el trabajo (en kJ) realizado por el gas en 100 ciclos.

C) 47 J E) 51 J

C) 1/2 E) 3/4

100 k

2

P(Pa)

Un volumen de gas ideal que se encuentra a 127 ºC se enfría isobáricamente hasta 27 ºC, enseguida se le expande isotérmicamente (a T =27 =27 ºC) hasta que alcanza su volumen inicial. Si la presión inicial del gas fue de 1 atm, determine (en atm) la presión final. A) 1/4 D) 5/8

C) 300 J E) – 400 J

C) FFV E) VFF

ventilador

B) 45,2 J

B) 200 J

P(kPa)

Un gas ideal está encerrado en el cilindro que se muestra. Si a este gas se le transfiere 10 cal en forma de calor, y a la vez el ventilador desarrolla un trabajo de 5 J sobre le gas, determine la variación de la energía interna del gas. (1 cal=4,2 J)

A) 15 J D) 49 J

Calcule el trabajo realizado por un gas que tiene un volumen inicial de 3 L y cuya temperatura aumenta desde 27 ºC hasta 227 ºC contra una presión exterior constante de 2 atm. (1 atm.=105 Pa) Pa)

T

100

3

(m V (m 0

2

A) 10 D) 20

B) 12

)

4

C) 15 E) 22


Física de 12 kJ sobre el gas incrementa su energía interna en 5 kJ, calcule el desplazamiento del pistón. ( Patm=105 Pa).

NIVEL INTERMEDIO

7.

Un gas ideal realiza el proceso termodinámico mostrado. Cuando se le entrega 4100 J de energía en forma de calor, determine la variación de la energía interna del gas. P(Pa)

A) 5 cm D) 20 cm

800

10.

600 V (m (m

0

A) – 100 J D) – 8300 J 8.

2

3

)

8

B) +8300 J

C) +100 J E) +4200 J

C) 15 cm E) 25 cm

El sistema mostrado contiene 0,2 kg de un gas, el cual es calentado produciendo un desplazamiento lento del émbolo de masa despreciable y de área 0,08 m 2. Determine el calor absorbido por el gas hasta que el émbolo llegue a los topes. C V (gas) (gas)=0,7 kJ/kg K. A) 46 kJ B) 23 kJ C) 32 kJ D) 82 kJ E) 38 kJ

Un gas experimenta el proceso iaf de de tal forma que en el proceso isobárico se le entrega 11 kJ de calor y en el isócoro 12 kJ de calor. Si la energía interna en el estado inicial ( i) es 2 kJ, determine la energía interna en el estado final ( f ). ).

B) 10 cm

topes

0,5 m

P=1

atm T =27º =27º C

0,5 m

P(kPa)

200

f

100 i

11.

a

(10 V (10 20

A) 15 kJ D) 21 kJ 9.

–3

m3)

60

B) 17 kJ

C) 19 kJ E) 23 kJ

En el cilindro aislante térmico se tiene un gas ideal encerrado por un pistón ideal cuya área es 0,7 m2. Si el ventilador realiza un trabajo

Un cilindro tapado por un pistón deslizante contiene 5 litros de un gas ideal a una presión de 1 atm. Mediante un proceso isobárico se comprime el gas hasta que alcance un volumen de 1 litro, luego mediante un proceso en el cual la presión varía linealmente con el volumen recupera su volumen inicial y a una presión de 2 atm, para finalmente, mediante un proceso isocóro, completar un ciclo termot ermodinámico. Determine el trabajo del gas en un ciclo. A) 50 J D) 400 J


B) 100 J

C) 150 J E) 200 J

Física 12.

La gráfica muestra el ciclo termodinámico rea-

14.

lizado por una máquina térmica que contiene un gas ideal. Determine la cantidad de trabajo desarrollado por la máquina térmica en un ciclo.

Se muestran los procesos termodinámicos ( ABC , AC y y AMC ) seguidos por un gas ideal. Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda. P(Pa)

P(kPa)

B

4

C

5T

3T

2

2

M

A

T

3

(m V (m

3

(m V (m 0

) 3

6

A) 2 kJ

B) 4 kJ

5

I. En los tres procesos mencionados se tiene la misma variación de energía interna. II. La temperatura en B es mayor que en M . III. En el proceso AMC , el gas absorbe más calor que en el proceso ABC .

C) 8 kJ

D) 16 kJ

)

E) 20 kJ

NIVEL AVANZADO

A) VVV D) FVF 13.

B) VVF

C) VFF E) FFF

Se muestra una gráfica P – V que que representa el ciclo termodinámico para un gas ideal. Si en el proceso

A

→

B la

energía interna del gas

aumenta en 50 kJ, determine el calor disipado en el proceso B → C .

15.

Una máquina térmica funciona con n mol de un gas ideal monoatómico inicialmente en el estado ( P0, V 0, T 0). ¿Cuál es la eficiencia (en %) del ciclo mostrado?

P(kPa)

P

B

2 P0

P0

T b T a

P0

A C

T 0

V

3V 0

V 0

A) 30 kJ

V

B) 20 kJ

D) 10 kJ

0

C) 15 kJ

A) 10

E) 5 kJ

D) 20

V 0

B) 12,2

2V 0

C) 15,4 E) 22,2


12

Física 16.

Una máquina térmica realiza el ciclo termodinámico mostrado con un gas ideal cuya energía interna en el estado (1) es 100 kJ. Halle su eficiencia térmica. P(kPa)

200

100

(2)

Una máquina térmica funciona según el ciclo termodinámico que indica la gráfica. Asimismo el proceso de C hasta hasta A es isotérmico, de modo que en este proceso el gas ideal realiza 554 J de trabajo. Calcule el rendimiento térmico de la máquina si se sabe que en cada ciclo absorbe 3 kJ.

(3)

P(kPa)

4 (1)

A

B

(4)

(m V (m 0

17.

5

8

3

)

1

C 3

A) 18,33 % B) 23,12 % C) 27,56 % D) 32,42 32, 42 % E) 36,58 %

(m V (m 0

A) 18,3 % D) 26,4 %


0,1

B) 21,5 %

)

V C

C) 24,7 % E) 28,2 %

Física Electrostática I 5.

NIVEL BÁSICO

1.

Con un paño de seda se frota la superficie de una barra de vidrio y, luego de cierto tiempo, se detecta que la superficie de vidrio se electrizó con +60 mC. ¿Qué cantidad de electrones se transfiere de un cuerpo a otro durante la frotación?

Se tienen dos partículas electrizadas con +5 mC y sujetas a los vértices de un triángulo. ¿Cuál será la fuerza eléctrica que experimentará otra partícula electrizada con +6 mC al ubicarla en el vértice A?

q 30

A) 225×10 12 D) 396×10 12 2.

B) 285×10 12

C) 375×10 12 E) 425×10 12

A) 2×10 D) 25×1012 3.

16

B) 10

C) 10 E) 2×10 16

Determine el módulo de la tensión en el hilo aislante que sostiene a la esfera de 100 g que se encuentra electrizada con q=10– 6 C. ( g=10 m/s 2) A) 0,1 N B) 0,5 N C) 0,9 N D) 0,8 N E) 0,4 N

C) 3 3 N E) 2 3 N

Si la partícula q1 está en equilibrio, determine su masa. Considere q1=1 mC y q2=4 mC. ( g=10 m/s2) A) 11,2 g B) 16,2 g C) 10,1 g D) 18,2 g E) 22,2 g

60º g

q1

50 cm

q2 30 cm

NIVEL INTERMEDIO

Dos partículas electrizadas con Q1=+0,3 mC y Q2=–2,7 mC se ubican en las posiciones (5; 0) m y (15; 0) m, respectivamente. Encuentre la posición de una tercera partícula electrizada positivamente para que la fuerza eléctrica resultante sobre ella sea nula. A) (0; 1) m D) (1,2; 0) m

B) 3 N

q

Q=10– 6 C

4.

A

A) 2 N D) 5 N 6.

15

30º

q

Dos partículas electrizadas con igual cantidad de carga se encuentran en reposo separadas 30 cm. Si la fuerza eléctrica sobre cada una de ellas es 1,6 N, determine el número de electrones que tiene en exceso una de las partículas electrizadas. 15

30º

3 cm

B) (1; 0) m

C) (0; 0) m E) (0; 1,2) m

7.

La superficie de una esfera conductora se encuentra electrizada uniformemente con una cantidad de carga igual a – 0,32 mC. ¿Cuántos electrones en exceso (aproximadamente) hay en cada cm2 de su superficie si se sabe que la esfera tiene 5 cm de radio? A) 6×1013 D) 2×1012

B) 4×1013

C) 5×1013 E) 4×1012


30

Física 8.

Se tienen dos partículas A y B, donde A es neutra y B tiene una cantidad de carga de 5 mC y se encuentran rodeadas por aire. A

10.

B

A) 4 kN D) 8 kN

1m

¿Qué proposiciones son correctas? I. Si al ser frotada A gana electrones, entonces se electriza positivamente. II. Si A se electriza negativamente con –10 mC, la fuerza eléctrica sobre B es 0,45 N. III. Si el medio tuviera un e=2, la fuerza eléctrica se reduce a la mitad de la fuerza eléctrica inicial cuando A y B están electrizadas. A) I y II D) II y III 9.

B) solo I

11.

aislante +

q

q+

30º

30º

C) 6 kN E) 9 kN

Dos partículas electrizadas con +9 mC y +36 mC están separadas entre sí cierta distancia. Si entre ambas partículas colocamos una tercera partícula electrizada, ¿qué cantidad de carga debe tener dicha partícula para que las partículas queden en reposo sobre la superficie horizontal lisa de una mesa?

NIVEL AVANZADO

12.

K =20 =20 N/m

B) 5 kN

A) – 2 mC B) – 3 mC C) – 4 mC D) – 5 mC E) – 6 mC

C) solo II E) solo III

Tres partículas de 60 g cada una, electrizadas con q=10 mC, están situadas en un plano vertical como indica el gráfico en estado de reposo. ¿Qué deformación experimenta el resorte? ( g=10 m/s 2)

g

Una partícula electrizada con +2 mC se fracciona en otras dos partículas electrizadas con + q mC y +(2 +(2 – q) mC, las cuales se separan entre sí 1 m. ¿Qué fuerza eléctrica de repulsión máxima se establece entre dichas partículas electrizadas?

El conductor metálico hueco está electrizado con Q=–2 mC. Si con sumo cuidado hacemos ingresar una partícula electrizada con q=– 6 mC en su cavidad interior, ¿qué cantidad (en 1012) de electrones en exceso tendrá ahora la superficie exterior del conductor?

q+

3m

A) estirado: 1 cm B) comprimido: 1 cm C) comprimido: 1,5 cm D) estirado: 1,5 cm E) sin deformar

A) 2,5 D) 0,4


B) 50

C) 60 E) 3

Física 13.

Las esferas metálicas A, B y C idénticas idénticas están sostenidas por barras aislantes. Inicialmente estaban descargadas. Si acercamos la barra D electrizada positivamente sin tocar las esferas, luego cogemos el cuerpo B y lo alejamos manteniendo A y C en en su lugar, entonces

d

d

+4 q

+ q

++ + +

(1)

30 cm

A) 20 cm D) 15 cm

B) 18 cm

C) 17 cm E) 10 cm

D 16.

A

B B

C

A) A queda con carga negativa. B) B queda con carga positiva. C) C queda queda con carga negativa. D) todas quedan con carga negativa. E) todas quedan neutras. 14.

El bloque se encuentra a punto de resbalar. Determine la masa (en gramos) de dicho bloque. q1=0,5 mC; q2=0,2 mC: ( g=10 m/s2) q2

+ + + + +

q1 µ=

7/8 3/4

+

Tres partículas electrizadas con +1 mC se en cuentran unidas por medio de tres hilos de seda idénticos cuya longitud de cada hilo es 3 cm, los cuales forman un triángulo. Si co locamos una cuarta partícula electrizada con +2 mC en el centro de dicho triángulo, deter mine la la variación variación en el módulo módulo de la fuerza fuerza d tensión en cada una de las cuerdas. A) 30 3 N D) 40 N

17.

+

60 3

N

C) 180 N E) 360 N

Halle el módulo módulo de la la fuerza fuerza eléctrica eléctrica resultant resultant (en mN) sobre la carga Q ubica ubicada da en el punt punt P debido a las cargas que se muestran en la gráfica. gráfica. Todas Todas las las cargas cargas tienen tienen el mismo mismo sign y están fijas. (Q=1 mC). (m) Z (m)

++

+

B)

Q

10 cm

P

37º

Q

A) 40 D) 70

B) 90

C) 30 E) 20

Q

1m

1m

Q

(m) Y (m)

1m 15.

Luego de abandonar el bloque liso, el cual tiene adherido una partícula electrizada, determine a qué distancia de la partícula (1) adquiere su máxima rapidez.

(m) X (m)

A) 2, 5 6 D) 2 3

B) 4, 5 3

C) 6 2 E) 4, 5 6


Anual UNI

HIDROSTÁTICA II

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Acv 2015 - Fisica 05

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