sin_2015_f_02

Preguntas propuestas

2

Física

Ondas mecánicas C) 9 m/s D) 5 m/s E) 4 m/s

NIVEL BÁSICO 1.

Respecto a las ondas mecánicas, indique el número de proposiciones correctas. I. Las ondas mecánicas transversales y longitudinales se propagan en todo medio sustancial. II. Según el perfil mostrado, la onda transversal se propaga a la derecha. A

3.

Se muestra el perfil de una OM transversal que se ha establecido en una cuerda elástica. ¿Qué velocidad, en m/s, tiene la partícula P en dicho instante? v=2

m/s

B

+50 cm 0

P

– 50 cm

III. En el perfil anterior, anterior, A y B están en fase. IV. IV. La velocidad de propagación de las ondas depende de las características del medio. V. Las ondas sonoras no se propagan en el vacío sustancial y son denominadas ondas de presión. VI. La reflexión y la refracción son fenómenos que experimentan las ondas. A) 3 B) 2 C) 6 D) 4 E) 5 2.

A) +0,2 p B) – 0,2 p C) +4p D) – 4p E) – 0,1p 4.

La ecuación de una onda mecánica está dada 

 

por y = 0,1sen π  320 t − 4 x +

Un pescador nota que las crestas de las ondas pasan la proa de su bote anclado cada 3 s. Mida la distancia entre dos crestas en 9 m. ¿Con qué rapidez viajan las ondas? A) 3 m/s B) 6 m/s

0,75 m

  con x, y, t ex12  7

presados en el SI. Determine la rapidez de propagación de la onda e indique en qué dirección se mueve la partícula ubicada en x=0 en el instante t=0. A) 40 m/s; m /s; (+ (+ y) B) 60 m/s; (– y) C) 80 m/s; (– y) D) 80 m/s; (+ y) E) 80 m/s; (+ x)

Prohibida su reproducción total o parcial sin autorización de los titulares de la obra.

Física

Academia CÉSAR VALLEJO

5.

El gráfico nos muestra un perfil de una onda transversal armónica para el instante t=0. Determine la ecuación de la onda si se sabe que la distancia entre dos puntos consecutivos que oscilan en fase es 10 cm.

8.

Y (cm) (cm)

20

v=2

En un alambre que experimenta una tensión de 8 N viajan v iajan ondas transversales con una velocidad de propagación de 2 m/s. ¿Qué tensión se requiere para una velocidad de propagación de 3 m/s en la misma cuerda? A) 3 N D) 12 N

m/s

Material Didáctico N.o 2

B) 4 N

C) 6 N E) 18 N

NIVEL INTERMEDIO

0

X

9.

La función de onda para una onda polarizada lineal en una cuerda tensa es en unidades del

 

SI y ( x; t ) = 0, 35sen 10 πt − 3πx + 

A) y = 0, 2sen [2π (10 10 t − 10 x )] m

π   . Determi4 

ne la rapidez máxima transversal de la cuerda.

3 p   B) y = 0, 2sen 2π (10 10 t − 10 x ) + m  2  

A) 31,4 m/s D) 14 m/s

B) 15,7 m/s

C) 11 m/s E) 19,6 m/s



C) y = 0,1sen [ 2π (20 20 t + 5 x )] m

10.



D) y = 0, 2sen [2π (10 10 t + 20 x ) + π ] m

π  E) y = 0, 2sen 2π (20 20 t − 10 x ) +  m  2 

6.

El periodo de un movimiento ondulatorio, que se propaga por el eje x, es de 0,03 s. Si la distancia entre dos puntos consecutivos, cuya diferencia de fase es p /2 es de 30 cm, ¿cuál es la rapidez de propagación? A) 10 m/s B) 20 m/s C) 30 m/s D) 40 m/s E) 50 m/s

Se muestra el perfil de una onda senoidal luego de 0,4 s de haber sido generada. Si se propaga hacia la derecha con rapidez de 20 m/s, determine la función de la onda. (m) Y (m) 2

4

X (m) (m)

 x − 5 t  m   4 

A) y = 2senπ 

 x − 5 t + 1 m   4 

B) y = 2senπ  7.

Una onda senoidal viaja por una cuerda. El oscilador que genera la onda realiza 40 vibraciones en 20 s. Además un máximo dado viaja 4 m a lo largo de la cuerda en 10 s. ¿Cuál es la longitud de la onda?

D) y = 2sen2π 

A) 10 cm D) 40 cm

E) y = 2sen  2π  5 t −

B) 20 cm

C) 30 cm E) 50 cm

 x − 5 t  m   4 

C) y = 8senπ 

 x − 10 t  m   4 

 


 

 + + π   m 4 

x 

Física

Semestral Intensivo UNI

11.

Se emite en el aire un sonido de frecuencia 170 Hz que luego se propaga en el agua. Si la rapidez de propagación del sonido en el aire es 340 m/s y en el agua de 1360 m/s, determine el cambio de longitud de onda y el cambio de frecuencia del sonido.

Física



 10 πx  cos (10πt ) m  3  

D) y ( x; t ) = 0, 2 cos  

 200 πx  cos (10πt ) m   3 

E) y ( x; t ) = 0,1cos  14.

A) 2 m; 20 Hz B) 6 m; 0 C) 4 m; 10 Hz D) 6 m; 4 Hz E) 8 m; 0

Determine la masa del bloque para que en 1 m de la cuerda de 5×10 – 4 kg/m se formen ondas estacionarias con 4 vientres cuando el diapasón dé 200 vibraciones por segundo. ( g=10 m/s2). 1m

A 12.

Una onda armónica se propaga a través de una cuerda que se ubica horizontalmente. Si la longitud de onda vale 4 m, determine deter mine la diferencia de fases entre las partículas de la cuerda que oscilan alrededor de las posiciones +0,6 m y +2,6 m. Considere que la onda se propaga hacia la derecha. A)

π

B)

π

A) 1 kg D) 0,5 kg 15.

rad

2

B) 1,5 kg

C) 2 kg E) 2,5 kg

Se muestra un hilo metálico de 100 g y 2 m de longitud. Si en su extremo suspendemos un bloque de 8 kg, determine el tiempo que tarda ta rda un pulso para ir desde A hasta B. ( g=10 m/s 2).

rad

B

6

C) p rad A

D) 2p rad E) 13.

3π 5

La amplitud máxima en una onda estacionaría en una cuerda horizontal es 10 cm y su frecuencia es 5 Hz. Si la distancia entre dos nodos consecutivos es 3 cm, determine la función de onda en el SI. 

 100 πx  cos (10πt ) m   3 

A) y ( x; t ) = 0,1sen  

B) y ( x; t ) = 0, 2sen (100 πx ) cos (10 πt ) m 

A) 0,05 s B) 0,06 s C) 0,07 s D) 0,04 s E) 0,02 s

rad

 100 πx  cos (10πt ) m   3

C) y ( x; t ) = 0, 2sen  

16.

Si la intensidad umbral sonora es I 0=10 –12 W / m2, ¿cuál es el nivel de intensidad sonora, en decibeles, correspondiente a una onda de intensidad 10 – 10 W/m? A) 5 B) 2 C) 10 D) 20 E) 100


Física


 



D) y = 0, 03sen50π  t +

NIVEL AVANZADO


x 



5 



17.

Se muestra el perfil de una onda, en t=0, que viaja en una cuerda. Indique verdadero (V) o falso (F) según las siguientes proposiciones. I. Entre b y g, la distancia entre sus posiciones de equilibrio es

5

4

E) y = 0, 03sen25π (2t + x ) 19.

λ .

II. En d y y f , la velocidad transversal es nula y la aceleración es máxima. III. La velocidad transversal en c es máxima y dirigida hacia arriba. IV. IV. La fase inicial inici al es p radianes.

A) 1,066 kW D) 0,484 kW 20.

v

Y b

f

c

g e

O

d

X

a

A) VVVF B) VVFF C) FFVV D) VFVF E) VVVV 18.

21.

B) 0,267 kW

C) 0,728 kW E) 2,141 kW

Respecto a las ondas mecánicas, indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. Se pueden generar ondas transversales en los sólidos y en la superficie de algunos líquidos, mas no en los gases. II. Cuando el frente de onda es esférico, la amplitud de la onda disminuye a medida que se propaga. III. La rapidez de propagación de la onda depende del medio sustancial por el cual se propaga. IV. IV. Cuando la onda se transmite transmi te de un medio líquido a un sólido, su longitud de d e onda por lo general aumenta. A) VVVV D) FFFV

Una onda transversal se propaga a lo largo de un resorte horizontal ideal en la dirección – x, además, la menor distancia entre dos puntos que están en fase es 20 cm. El foco emisor, fijo al resorte, vibra con una frecuencia de 25 Hz y una amplitud de 3 cm. Si el foco emisor se encuentra en el origen de coordenadas y en t=0, determine ine la la ecuació ecuación n de y( x; t ) 0; v( x; t ) + determ la onda. (unidades del SI). 

Una cuerda tensa tiene una masa de 0,18 kg y una longitud de 3,6 m. ¿Qué potencia debe proporcionarse para generar ondas senoidales con una amplitud de 10 cm, una longitud de onda de 50 cm y cuya rapidez sea de 30 m/s?

B) VVFF

C) FVFV E) VFFF

La cuerda delgada se encuentra unida a un vibrador de 40 Hz. Si la onda que se origina en esta cuerda demora 0,1 s en llegar al punto A, determine la longitud de onda en la cuerda gruesa cuya densidad lineal es 4 veces la densidad lineal de la cuerda delgada.



=

=

vibrador

A 

A) y = 0, 03sen50π ( t + 5 x )

 x  B) y = 0, 03sen25π  t +   5 

2m





C) y = 0, 03sen50π (5 t + x )

A) 0,5 m D) 0,25 m


B) 0,4 m

C) 0,3 m E) 0,2 m


22.

Física

Indique verdadero (V) o falso (F) según las siguientes proposiciones. I. Las ondas sonoras son transversales. II. Las ondas longitudinales se pueden propagar en cualquier medio sustancial. III. El fenómeno de la interferencia se puede presentar en ondas transversales y en ondas longitudinales. IV. IV. El fenómeno de polarización polariz ación se puede presentar en ondas longitudinales y en ondas transversales.

Física

A) FFF B) VVV C) VFV D) FFV E) VVF 24.



A) VFVV B) FFVV C) FVVF D) FFVF E) VVFV 23.

La ecuación de una onda estacionaria en una cuerda está dada por la expresión y = ( x; t ) = 3sen (2πx ) cos ( πt ), donde x está en cm y t en s. Determine a qué armónico corresponde dicha onda si la frecuencia fundamental de la cuerda es 1/4 Hz. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

Dada la función de onda y=2sen(5p t)cos(10p x) para una onda estacionaria, indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. La onda incidente y la reflejada se propaga con una rapidez de 2 m/s. II. Todas las partículas oscilantes alcanzan igual rapidez máxima. III. Todas las partículas oscilantes alcanzan en simultáneo su rapidez máxima.

25.

Si se duplica la intensidad de un sonido, el ni vel de intensidad sonora aumenta en x decibeles. ¿Cuál es el valor de x? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5


Física

SEMANA

07


Material Didáctico N. o 2

Hidrostática A) 10 cm B) 8 cm C) 6 cm D) 20 cm E) 5 cm

NIVEL BÁSICO

1.

Un cubo de 1 m de arista se encuentra sumergido en agua. Determine los módulos de las fuerzas que soportan la cara c ara superior, inferior y la fuerza de empuje, respectivamente. ( g=10 m/s2)( Patm=105 Pa) Pa)

4.

Si el bloque cúbico de 32 cm3 de volumen flota, determine el volumen sumergido. Considere 3 3 ρbloque=0,75 g/cm ; ρaceite=0,8 g/cm . aceite

1m

5 cm 5 cm

A) 10 5 N; 12×104 N; 115×10 3 N B) 104 N; 12×103 N; 115 N C) 11×10 3 N; 12×103 N; 108×104 N D) 11×10 4 N; 6×104 N; 115×10 4 N E) 11×10 4 N; 12×104 N; 104 N 2.

Los bloques A y B de 2 kg cada uno se encuentran en reposo y sumergidos en el agua. ¿Qué módulo tiene la reacción de la base rugosa r ugosa del recipiente sobre el bloque B? (ρ A=2 g/cm3; ρ B=4 g/cm3; g=10 m/s2)

A) 12 cm 3 B) 14 cm3 C) 15 cm3 D) 17 cm3 E) 23 cm3 5.

Determine la presión en el punto A luego de soltar lentamente el bloque cúbico de 500 kg / m3 y 50 cm de arista. Inicialmente el recipiente cúbico tiene agua hasta una altura de 30 cm. ( g=10 m/s2)( Patm=105 Pa).

B

A A

A) 10 N D) 25 N 3.

B) 15 N

C) 20 N E) 30 N

Una esfera de densidad 750 kg/m 3 se encuentra suspendida de un resorte al cual deforma 15 cm. Si la esfera es sumergida en agua totalmente hasta que alcance el equilibrio, ¿cuánto ¿c uánto se desplaza su centro de gravedad?

1m

A) 100 kPa B) 103,625 kPa C) 103,825 kPa D) 104,625 kPa E) 106,435 kPa


Física


6.

Una esfera de densidad ρ desciende verticalmente en un líquido con una aceleración de 4,9 m/s2. Determine en qué porcentaje debe disminuir su densidad para que en el mismo líquido suba verticalmente la esfera con velocidad constante. ( g=9,8 m/s2). A) 100 % D) 50 %

7.

B) 80 %

Física

NIVEL INTERMEDIO

9.

C) 75 % E) 25 %

La superficie inclinada, que se muestra, está articulada en el punto A y tiene 5 m de ancho. Determine el módulo de la fuerza total que ejerce el líquido sobre la superficie inclinada. (ρlíq=999 kg/m3; g=9,81 m/s 2)

Un globo de 5 m 3 y de 10 kg flota en el aire sujeto a un bloque de madera de 0,02 m 3 y de 500 kg/m 3, por medio de una cuerda. Calcule la lectura del dinamómetro. Considere que la densidad del aire es 1,2 kg / m3. ( g=10 m/s 2).

2m

A

4m

30º

A) 178 kN D) 588 kN

aire

10.

L

agua

A) 60 N D) 22 N 8.

B) 30 N

C) 40 N E) 17 N

La fuerza de interacción entre los bloques A y B es de módulo F 1, y entre los bloques B y C es F 2. Determine la relación entre F 1 y F 2 si los bloques B y C tienen tienen igual volumen. 3 (ρ B=0,4 g/cm ; ρC =0,6 g/cm3)

C) 296 kN E) 599 kN

Un cubo de 2 cm de lado está sumergido en agua y experimenta una fuerza de 4 N sobre la superficie superior. Determine el módulo de la fuerza que ejerce el líquido sobre su cara inferior. ( g=10 m/s2). A) 4,02 N D) 4,6 N

11.

B) 196 kN

B) 4,06 N

C) 4,08 N E) 4,8 N

Si el cilindro de paredes delgadas se encuentra flotando en agua, determine su masa. Considere que el diámetro de la base del cilindro es 1 m. (ρH2O=103 kg/m3)(ρgas ≈ 0 kg / m3).

( A) ( B)

gas

 

(C )

0,4 m

2

H2O

A) 5/3 D) 13/2

B) 5/4

C) 5/9 E) 7/13

A) 100p kg D) 120p kg

B) 25p kg

C) 50p kg E) 160p kg


Física


12.

El sistema mostrado se mantiene en reposo. Determine el módulo de la fuerza vertical que se debe aplicar sobre el émbolo (1) para hacer que descienda lentamente 4 cm y mantenerlo en esa nueva posición en equilibrio. ( A2=2 A1; g=10 m/s 2; K =5 =5 N/cm). (Considere émbolos livianos y A2=200 m2).

14.


Para el sistema en reposo, calcule la constante del resorte si su deformación es l 0 / 5. (l0: longitud natural del resorte) V

M

M (1) 2V

10 cm (2)

A) 2 Mg/l Mg /l 0 B) 5 Mg/l 0 C) 3 Mg/l 0 D) 2 Mg/3l 0 E) 5 Mg/3l 0

K

H2O 15.

A) 10 N B) 11 N C) 13 N D) 15 N E) 17 N 13.

Se muestra un tubo vertical y de sección trans versal uniforme en reposo. Calcule la columna adicional del agua para que el borde del tubo esté al nivel del agua.

10 cm

Determine la lectura del manómetro M si se sabe que los fluidos mostrados se encuentran en equilibrio debido a la fuerza F =800 =800 N que aplica una persona sobre el émbolo ingrávido. ( g=10 m/s2)

4 cm

A) 6 cm D) 10 cm

M

gas

0,4 m

16.

H2O A =0,05 =0,05

F

A) 6 kPa B) 8 kPa C) 12 kPa D) 16 kPa E) 25 kPa

m2

B) 3 cm

C) 9 cm E) 4 cm

Un cuerpo se mantiene a flote en un líquido 1 con el 30 % de su volumen sumergido, luelue go se coloca en otro y flota con el 20 %. Si un tercer líquido tiene la densidad que es el promedio de las anteriores, ¿cuál será el porcentaje de volumen sumergido del cuerpo en este último líquido? A) 25 % B) 15 % C) 10 % D) 24 % E) 23 %


Física


Física

C) ρ gL

NIVEL AVANZADO

17.

3

Un líquido, cuya densidad es ρ1=1,25 g/cm , llena parcialmente un reservorio esférico, como se muestra. Si el otro reservorio contiene mercurio, ¿cuál es aproximadamente el valor de la presión en el punto D? (ρatm=105 Pa=760 mmHg)

D)

gas

( A1 − A2 )

2ρ gL

E) ρ gL 19.

A1 A2 A2 1

A1 A1 A2

(2 A1 − A2 )

El sistema mostrado representa una gata hidráulica usada para elevar cargas. Si el vehículo de 10 kN se coloca tal como se muestra de modo que queda en reposo, determine el módulo de la fuerza vertical adicional que ejerce la persona para tal fin. ( A2=40 A1).

0,4 m C

0,5 m

Hg

D

A) 22,4 kPa D) 53,6 kPa 18.

A2

5 L

B) 34,6 kPa

varillas ingrávidas

C) 48,8 kPa E) 62,6 kPa

Un recipiente dispuesto verticalmente cuyas secciones transversales son de áreas A1 y A2, tiene dos émbolos de masa ma sa despreciable. Estos émbolos están unidos entre sí por un alambre fino de longitud L. Determine el módulo de la fuerza de tensión del alambre si el espacio entre los émbolos está lleno de agua. Desprecie el rozamiento y considere los extremos del recipiente están abiertos a la atmósfera.

L

A1

A) 40 N D) 80 N 20.

B) 50 N

Conforme aumenta el nivel del agua, como se muestra en el gráfico, la compuerta en forma de L abc se abrirá automáticamente. ¿Para qué nivel por encima de la articulación la parte se abrirá automáticamente? Desprecie la masa de la compuerta. a

A1

L

ρ

x

1,5 m

A2 b

A) ρ gL

C) 60 N E) 90 N

articulación

c

A12

B) ρ gL

A2 A1 A2

( A1 +

A2 )

A) 1,8 m D) 2,3 m

B) 1,5 m

C) 1,96 m E) 2,6 m


Física


21.

Si inicialmente a un bloque se le suspende del extremo de un resorte en forma vertical y luego en un segundo caso se sumerge en agua, tal como se muestra, notaremos que el resorte experimentará la misma deformación en ambos casos. Determine la densidad del bloque si la parte sumergida es la mitad del bloque. ( g=10 m/s2).

K B

24.

C

20 cm

A

A) 20 cm D) 8 cm

A) 12 g/cm3 B) 0,2 g/cm3 D) 0,25 g/cm3


B) 15 cm

C) 10 cm E) 2 cm

El bloque mostrado está en reposo. Al sumergirlo ligeramente y abandonarlo, este experimenta un movimiento oscilatorio. Determine su periodo de oscilación.

C) 0,4 g/cm3 E) 0,1 g/cm3 30 cm

22.

Un cilindro hueco de altura H , abierto solo en un extremo, flota unido a un bloque dentro de un líquido, tal como se muestra en los casos A y B. Determine en qué relación se encuentran el volumen del cilindro y del bloque.

A

3/4 H

10 cm

A) p /2 s D) p /5 s

B

B) p /3 s

C) p /4 s E) p /6 s

H /4 25.

Una cisterna, cuya forma se muestra en el gráfico, está completamente llena de agua y se mueve con aceleración a en dirección horizontal. Determine el módulo de la fuerza con que la cisterna actúa sobre la tapa superior. d

A) 2 D) 8 23.

B) 2,5

C) 4 E) 16

En el fondo del estanque se abandona a la esfera A, la que después experimenta un choque frontal elástico con B, luego de ello choca B con C con e=0,8. Determine la máxima deformación que experimenta el resorte ideal. ( K =14,4 N/m). Considere que m 2 m A = m B = C = 200; ρlíq=2ρ A, g=10 m/s y 2

desprecie todo rozamiento.

a h

ρL

L

A)

3 2

2

ρ L L da

D) ρ L

L

2

2 d a


B)

2 L ρ L

2

2

da

C) E)

2ρ L

L

3

ρ L Lda

da


Física

SEMANA

Física

08

Fenómenos térmicos A) 12 ºC B) 15 ºC C) 20 ºC D) 30 ºC E) 40 ºC

NIVEL BÁSICO

1.

Dos cuerpos A y B de 2 kg cada uno tienen calores específicos iguales a 0,2 cal/g ºC y 0,5 cal / g ºC, respectivamente. Si inicialmente están a 2 ºC y a cada uno en forma simultánea se le entrega 0,2 kcal/s, determine después de qué tiempo la diferencia temperaturas es 4 ºC. A) 121,2 121,2 s D) 139,6 s

2.

B) 127,6 127,6 s

5.

C) 13,3 s E) 142,3 s

Dos cuerpos A y B presentan temperaturas T y 2 T , respectivamente. Si se ponen en contacto, la temperatura de equilibrio es 1,6 T . ¿Qué ocurre con la temperatura de equilibrio, en otra situación similar, pero ahora con el doble de masa de B?

A) 50 g B) 80 g C) 100 g D) 180 g E) 200 g 6.

A) aumenta aument a en 0,1 T B) aumenta en 0,15 T C) disminuye en 0,15 T D) aumenta en 0,25 T E) disminuye en 0,25 0,25 T 3.

Una pequeña esfera de metal de 0,5 kg y Ce=0,1 cal/ ºC es calentada hasta 180 ºC y luego introducida en un recipiente que contiene un litro de agua a 12 ºC. Determine en cuánto varía la energía interna de la esfera hasta que alcanza el equilibrio térmico. Desprecie la capacidad calorífica del recipiente. A) disminuye en 8 kcal B) disminuye en 2,8 kcal C) disminuye en 3,5 kcal D) aumenta en 8,1 kcal E) aumenta en 8,5 kcal

4.

Sobre un gran bloque de hielo a 0 ºC, se coloca una moneda de plata de 15 g y 1,5 cm de diámetro, además, se encuentra a 85 ºC. Cuando la moneda está a 0 ºC, se ha hundido en el hielo h cm. Sin considerar las pérdidas de calor al medio ambiente ni los efectos gra vitatorios, vitator ios, determine h en cm. 3 ρhielo=0,92 g/cm ; –2 C e(Ag)=5,59×10 cal/g ºC; Lfusión hielo=80 cal/g A) 0,55 B) 1,01 C) 1,56 D) 2,03 E) 2,54

7.

Se tienen 3 esferas idénticas que se encuentran a las temperaturas de 10 ºC, 20 ºC y 60 ºC. Si estas se ponen en contacto, determine la temperatura de equilibrio. Considere que se desprecia la transferencia de energía con el medio.

En un recipiente, cuya capacidad calorífica es 12,5 cal/ºC, hay 0,5 litros de agua a 60 ºC. ¿Cuántos gramos de hielo a – 5 ºC debe agregarse al agua para que al a l final la temperatura temperatura de equilibrio sea 20 ºC?

A un bloque se le incrementa i ncrementa su temperatura en 200 ºC y su densidad varía en un 2 % (disminuye). Indique su coeficiente de dilatación térmica lineal en ºC –1. A) 3,18× 3,18×10 – 4 B) 4,17×10 – 4 C) 4,20×10 – 4 D) 3,60×10 – 4 E) 3,16×10 – 4


Física


8.

El sistema mostrado está compuesto por dos alambres del mismo material y de una barra que en conjunto forman un cuadrado con el techo, todo a la temperatura ambiente de 20 ºC. ¿A qué temperatura se observará que los alambres forman con la barra un ángulo de 74º? –4 aalambre=5×10 ºC – 1; abarra=5,88×10 – 3 ºC – 1


Tubería

Agua

A) 0,2 L B) 0,3 L C) 0,4 L D) 0,5 L E) 1 L

g

A) 100 ºC D) 130 ºC

B) 110 110 ºC

C) 120 ºC E) 90 ºC

11.

NIVEL INTERMEDIO

9.

Indique las proposiciones correctas. I. Para 2 esferas metálicas A y B, si U A > U B, entonces necesariamente T A > T B. (U es energía interna y T es es temperatura). II. Un cuerpo que presenta mayor energía interna que otro puede recibir, por parte de este energía en forma de calor. III. Dos recipientes fabricados con el mismo material, pero de dimensiones diferentes presentan necesariamente la misma capacidad calorífica. IV. IV. El equivalente en agua de un calorímetro de masa ( M ) y calor específico (C e) se determina así: C e M . A) solo I D) solo II

10.

B) II y IV

C) III y IV E) I, III y IV

En un recipiente cerámico y sellado hay 500 g de agua a 80 ºC. Determine Determ ine el volumen de agua a 25 ºC que debe ingresar por la tubería a razón de 2 g/s para que la mezcla tenga una temperatura de 50 ºC. Considere Consid ere que por el recipiente se disipa energía a razón de 50 cal/s.

Respecto a la transmisión de calor por radiación, indique verdadero (V) o falsedad (F) según corresponda. I. Es un proceso que involucra la emisión de OEM. II. No necesita de un medio sustancia l. III. En el equilibr io térmico, los cuerpos no emiten energía radiante. IV. Una superficie superf icie que es buen absorbente de la radiación también es buena emisora de la radiación. A) FVV F VV V B) VVFF C) VVVF D) FVVF E) FFFF

12.

Un bloque de hielo de M kilogramos kilogra mos a – 8 ºC es dejado en un lago que contiene agua a 0 ºC. Cuando se establezca el equilibrio térmico, ¿cuántos kilogramos de agua se solidificarán? A) 0,5 M B) 1,05 M C) 0,04 M D) 0,05 M E) 0,025 M


Física


13.

Física

La gráfica muestra cómo varía la temperatura de un bloque de hielo mientras absorbe calor. Si en total absorbe 25 kcal, ¿cuál es aproximadamente la composición final?

A) aumenta en 0,001 N B) disminuye en 0,03 N C) aumenta en 0,02 N D) disminuye en 0,01 N E) aumenta en 0,01 N

T (ºC) (ºC) 16.

Se tiene un alambre homogéneo doblado, tal como se muestra.

1 Q(kcal) R

– 20

A) 100 g de agua líquida a 100 ºC. B) 30 g de vapor y 70 70 g de agua líquida a 100 ºC. C) 70 g de vapor y 30 g de agua líquida a 100 ºC. D) 100 g de vapor a 100 ºC. E) 26 g de vapor y 74 74 g de agua líquida a 100 ºC. 14.

R

En un recipiente con equivalente en agua igual a 18 g se tiene 20 g de hielo a 0 ºC. Si se introduce 20 g de vapor de agua a 100 ºC y en el equilibrio térmico la temperatura es de 100 ºC, determine la composición final de agua y vapor.

Si el coeficiente de dilatación lineal del alambre es a y experimenta una variación de temperatura ∆T , indique la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. I. La longitud vertical del alambre se incrementa en Ra∆T . II. El área encerrada por la espira se incrementa en p R2a∆T . III. El centro de la espira desciende una longitud de 2 Ra∆T .

A) 30 g de agua y 10 g de vapor B) 70 g de agua y 0 de vapor C) 55 g de agua y 15 g de vapor v apor D) 48 g de agua y 10 g de vapor E) 20 g de agua y 19 g de vapor 15.

En la gráfica se muestra un cubo de 10 cm de arista que está sumergido en agua. Si la temperatura de esta aumenta en 50 ºC, determine en cuánto varía la lectura del dinamómetro. Considere que el cambio de temperatura del agua no altera su densidad. ( γ cubo=2×10 – 5 ºC – 1; g=10 m/s2)

A) FVV F VV D) VV F

C) VFF E) FFF

NIVEL AVANZADO

17.

D

B) VF V

Se tiene una muestra de hielo a – 20 ºC en un recipiente cuyo equivalente en agua es la mitad de la masa del hielo. Si el recipiente está expuesto a fuego lento y uniforme, y que el hielo se derritió completamente transcurrido t segundos, ¿qué tiempo deberá pasar a continuación para que el agua inicie la vaporización? A) 0,5 t D) 1,5 t

B) 2,5 t

C) 0,8 t E) 2,3 t


Física


18.

Al hacer un experimento con dos cuerpos ( A) y ( B), se observa que, al suministrarle calor a cada uno, sus temperaturas varían tal como muestra el gráfico adjunto. Si en otro experimento usamos las mismas cantidades de A y B, a 5 ºC y 10 ºC, respectivamente, y las ponemos en contacto, ¿cuánto será la temperatura de equilibrio?

A) I y IV D) I y III 21.

Q(cal) A B


B) I, II y IV IV

C) II y III E) II y IV

Los bloques A y B son lisos, de cobre y de 0,3 kg y 0,1 kg, respectivamente. De manera no simultánea, el primero es soltado y el segundo, lanzado con 4 m/s plásticamente de modo que ambos impacten en la parte más baja de la superficie circunferencial, en consecuencia, solo el 30 % de la energía disipada es absorbida por los bloques. ¿En cuánto varía la temperatura de ambos si justo antes del impacto presentan igual temperatura? (C e(Cu)=0,12 cal/g ºC; g=10 m/s2).

40 r =1m =1m

8º 0

40

37º

(ºC) T (ºC)

A

A) 4,13 ºC B) 5,27 ºC C) 6,45 ºC D) 7,14 ºC E) 8,12 ºC

A) 0,0012 ºC D) 0,0030 ºC 22.

19.

En un recipiente de capacidad calorífica despreciable se mezclan 2,978 g de hielo a 0 ºC con 1 g de vapor de agua a 100 ºC. Determine la temperatura de equilibrio de la mezcla. A) 97,8 ºC D) 87,9 ºC

20.

B) 29,8 ºC

B) 0,0018 0,0018 ºC

C) 0,0024 ºC E) 0,0036 ºC

Se sabe que 5 g de una sustancia en fase sólida empieza a ganar calor y su temperatura varía var ía de acuerdo a la gráf ica mostrada. (ºC) T (ºC) 20

C) 100 ºC E) 57,8 ºC

Respecto a las siguientes proposiciones, indique cuáles son correctas. I. Denominamos calor a la cantidad de energía que se transmite cuando se desarrolla trabajo. II. La transmisión de calor por conducción se da sólidos, líquidos y gases. III. La transmisión de calor por convección se desarrolla en los fluidos. IV. IV. La rapidez con la cual se transfiere calor por radiación depende del cuadrado de la temperatura.

B

0

100 120 200

Q(cal)

– 20

Si el 4 % de su masa se transforma tra nsforma en vapor, indique la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. I. La capacidad calorífica de la sustancia en la fase líquida es 1 cal/ºC. II. El calor latente de fusión es 20 cal/g. cal /g. III. El calor latente de vaporización vapori zación es 30 cal/g. cal /g. A) FFF D) FVV


B) FV F

C) VFV VF V E) VVF VV F


23.

Física

Física

En un calorímetro de capacidad calorífica

A) 409 m

despreciable hay un bloque de 2 kg y calor es-

B) 409,5 m

pecífico 0,8 cal/g ºC a – 25 ºC. ¿Qué volumen

C) 500 m

de cierto líquido a 100 ºC se debe verter en

D) 502 m

el calorímetro para que su termómetro final-

E) 501,5 m

mente indique 0 ºC? Considere que T en en

C e(líq)=(0,2+4×10 3

–4

T) cal/g ºC; ºC;

25.

El cristal de una ventana tiene un área de 3,0 m2 y un espesor de 0,6 m. Si la diferencia di ferencia de

ºC y ρlíq=0,5 g/cm

temperatura entre sus caras es 25 ºC, ¿cuánto A) 2,27 2, 27 L D) 4,21 L

B) 3,64 L

C) 3,23 L

calor (en MJ fluye a través de la ventana por

E) 3,48 L

hora) Considere que la conductividad térmica del vidrio es K =0,8 =0,8 W/m ºC.

24.

Se tiene una regla metálica de 1 m de longitud en forma de una fina varilla. Esta es calenta-

A) 24

da, por lo que incrementa su temperatura en

B) 3,6

100 ºC. Determine la medida que obtendremos

C) 0,36

ahora con la varilla si medimos una pista recti-

D) 40

–5

–1

línea de 501 m de largo. (aregla=2×10 ºC ).

E) 30


Física

SEMANA

09


Material Didáctico N. o 2

Termodinámica liso

NIVEL BÁSICO

g 1.

Un cilindro cerrado con un pistón móvil contiene un gas ideal a 27 ºC y a 2 atm, que ocupa un volumen de 6 litros. Si se caliente el gas y se mantiene constante su presión hasta que su temperatura sea 127 ºC, ¿en cuánto varía su energía interna? Considere que el gas absorbe 2500 J y disipa 500 J. A) 600 60 0 J B) 1600 J C) 1400 J D) 1200 J E) 1300 J

2.

Q

A) 20 J D) 70 J 4.

B) 30 J

C) 50 J E) 100 J

El gas ideal de una máquina térmica desarrolla el ciclo mostrado. Si la energía interna del gas ideal en el estado B es 84 J, determine la eficiencia de la máquina térmica. P(kPa)

El sistema mostrado se encuentra inicialmente en equilibrio. Si suministramos al gas 10 cal, el émbolo liso y de masa despreciable se desplaza 2 cm. Determine el cambio en la energía interna del gas. Considere que este inicialmente ejerce una presión de 1 atm at m < > 105 Pa. ( Aémbolo=5×10 – 3 m2; 1 cal=4,2 J)

0,7 0,3

B

C

A

D

5

K=250N/cm

A) 38 % D) 45 %

B) 58 %

10

(m V (m

3

)

C) 35 % E) 55 %

A vacío

A) 12 J D) 15 J 3.

B) 13 J

C) 14 J E) 27 J

Al sistema mostrado, aislado térmicamente, térmica mente, se le entrega 200 J de energía en forma de calor y el gas ideal se expande lentamente, de modo que su temperatura varía desde 27 ºC hasta 127 127 ºC. Además el émbolo macizo maci zo es de 5 kg y 2 10 cm de sección. Determine la variación de energía interna del gas, si su volumen inicial es 3×10 – 3 m3.

5.

Respecto a un gas ideal, indique qué proposiciones son falsas. I. En un ciclo termodiná mico, el cambio de energía interna es nulo. II. En un proceso adiabático, adiabát ico, los parámetros pará metros P, V y y T varían. varían. III. En un proceso de expansión expan sión adiabático, adiabát ico, la energía interna del gas no varía. A) II y III B) I y III C) solo II D) solo III E) I y II


Física


6.

Física

Un recipiente aislado térmicamente contiene un gas ideal cuyo volumen es 0,5 m 3. Al suministrarle nistr arle 100 J de energía en forma de calor, se expande variando su presión respecto al volumen de acuerdo a la ecuación P=2 v+20 ( v y P en el SI). Determine la variación de energía interna hasta el instante en que el gas alcanza un volumen de 3,5 m 3. A) 18 J B) 28 J C) 38 J D) 40 J E) 50 J

7.

A) 18 % B) 29 % C) 21 % D) 16 % E) 11 % NIVEL INTERMEDIO

9.

Respecto a las siguientes proposiciones, indique verdadero (V) o falso (F) y elija la secuencia correcta. I. Cuando se entrega energía a un gas ideal, su energía interna necesariamente cambia. II. En un proceso adiabático, adiabát ico, si el gas realiza realiz a un trabajo de expansión, su temperatura disminuye. III. En un proceso isócoro, la cantidad cant idad de calor entregada sirve únicamente para cambiar su energía interna.

Un litro de argón al absorber 500 J y se expande isobáricamente contra la atmósfera y cuatriplica su volumen. ¿En cuánto varió su energía interna el gas argón? ( Patm=105 Pa). A) 100 J D) 250 J

10.

B) 150 J

Un gas ideal sigue dos procesos termodinámicos, tal como se muestra la gráfica ( P vs V ) adjunta. ¿Cuánto trabajo desarrolló el gas de A → C ? P(Pa)

4 P0

A) V VV B) VFV C) FVF D) FFF E) FVV 8.

P0

P 2 p

B

A C

V 0

Halle la eficiencia del ciclo mostrado en la figura. Considere que el gas es ideal y monoatómico, y los procesos 2 → 3 y 4 → 1 son isotérmicos. (Ln2=0,7).

1

p

2

4

3

V V /2

V

2V

C) 200 J E) 300 J

A) 2 P0V 0 D) 5 P0V 0 11.

B) 4 P0V 0

3V 0

(m V (m

3

)

C) 4,5 P0V 0 E) 5,5 P0V 0

Un gas en un cilindro se mantiene a presión constante de 1,7×10 5 Pa, y se enfría y comprime de 1,2 m 3 a 0,8 m3. Si la energía disipada por el gas es 1,1×0 5 J, calcule la variación de la energía interna. A) 1,78× 1,78×105 J B) 0,87×10 5 J C) – 0,42×10 5 J D) – 0,98×10 0,98×105 J E) – 1,90×10 5 J


Física


12.

A cuatro moles de un gas ideal monoatómico, que se encontraba a una temperatura de 400 K, se le enfría isométricamente, de modo que su presión se reduce a la mitad. Luego el gas es expandido isobáricamente, por lo que su temperatura final coincide con su temperatura inicial (400 K). Determine el calor que absorbe el gas desde el estado inicial hasta el estado final. ( R=8,3 J/mol×K).

P curvas adiabálicas

1000K

400K

V

A) 66,4 J B) 6,64 J C) 664 J D) 6,64 J E) 6640 J 13.

A) 1 kJ kJ B) 2 kJ C) 3 kJ D) 1,5 kJ E) 0,5 kJ

Una máquina térmica funciona con un gas ideal, el cual experimenta el ciclo termodinámico mostrado. En el proceso desde C hasta hasta A, el gas disipa 3 kJ de calor y en su etapa de expansión absorbe 1246 J de calor. Determine la eficiencia de la máquina térmica. ( PC =3 bar).

15.

Se muestra el esquema de una máquina térmica de Carnot, que consta de dos etapas. Si en la segunda etapa la eficiencia es del 42,5 %, calcule calcu le la temperatura temperatura T B del foco frío. Considere que la suma de eficiencias de las etapas es 1,025. W 1

(K) T (K) B

C

A

3

6

v(10

–3

T B

La sustancia de trabajo de una máquina térmica es un gas ideal, el cual experimenta el ciclo termodinámico mostrado de Carnot. Si el gas disipa 4 kJ cada 6 ciclos, determine el trabajo neto que desarrolla la máquina en cada ciclo.

2.a etapa

A) 102 K B) 112,5 K C) 103,5 K D) 191,25 K E) 123,5 K

m3)

A) 9,14 9,14 % B) 12,24 % C) 10,34 % D) 8,72 8 ,72 % E) 14,27 % 14.

W 2

450 K 1.a etapa

0


16.

Seis moles de un gas ideal diatómico realizan un ciclo de Carnot. Si en la expansión adiabática el gas desarrolla 74 700 J de trabajo y el foco caliente está a una temperatura de 1000 K, calcule el rendimiento del ciclo. ( R=8,3 J/mol · K) A) 30 % B) 50 % C) 45 % D) 40 40 % E) 60 %


Física


Física

C) FFV D) FFF E) FVF

NIVEL AVANZADO

17.

Una máquina térmica funciona según el ciclo termodinámico que indica la gráfica P-V . Si en el proceso de C hasta hasta A el gas ideal realiza un trabajo de – 1200 J, calcule el rendimiento térmico de la máquina. Considere que en el proceso de B a C gas gas disipa d isipa 3000 J. ( e=2,7).

19.

A partir del ciclo termodinámico que desarrolla un gas ideal mostrado en la gráfica, determine la cantidad de calor que se entrega al sistema durante la expansión para un ciclo si durante este el trabajo neto es de 0,754 kJ. P(kPa)

P(kPa)

7 A

4

B isoterma

C

Pc

isoterma

0,2 0,1

A) 50 % D) 60 % 18.

B) 65 %

V c

(m V (m

0,7

V (m (m

3

)

3

)

A) 1,623 kJ B) 2,312 kJ C) 2,732 kJ D) 7,121 kJ E) 1,754 kJ

C) 68 % E) 56 %

En el interior de un recipiente lleno de aire hay un globo inflado también con aire, que se mantiene en reposo en la base del recipiente. Si mediante una bomba de vacío logramos extraer todo el aire del recipiente, a través de la canaleta, indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. El globo se comprime. II. La L a densidad del aire en el interior del globo disminuye. III. El globo comienza a elevarse.

20.

Una máquina térmica funciona según el ciclo termodinámico mostrado en la gráfica P-V . Si en un ciclo recibe 800 J de energía de su foco a alta temperatura y libera 600 J a su foco a baja temperatura, determine la temperatura del estado D. P adiabáticas

B T 1=127 ºC

A

canaleta

isoternas

C

g

D V

A) VFV V FV B) VVF

A) 150 ºC B) 27 ºC C) 300 ºC D) 50 ºC E) 90 ºC Prohibida su reproducción total o parcial sin autorización de los titulares de la obra.

Física


21.

Dos máquina térmicas de Carnot trabajan en serie, como se muestra. Determine la eficiencia de cada máquina si la relación del trabajo útil de las máquinas A y B de 1 a 5, respectivamente.

I. La máquina térmica que se muestra existe. II. La máquina Carnot trabaja en un ciclo que está constituido por dos isotermas y dos adiabáticas, y en que la eficiencia obtenida es máxima. III. Una máquina térmica se basa en que la energía calorífica fluye de manera espontánea de los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura.

800 K

A) 22 % y 68 % B) 15,3 % y 48 % C) 7,5 7, 5 % y 56,3 % D) 12,5 12, 5 % y 71,4 % E) 25 % y 69 %

A

A) V VF B) FFF C) FVF D) FVV E) VVV

B

200 K

22.

En la gráfica se representa el comportamiento de la presión de un gas ideal respecto a su volumen. Si por cada ciclo se le entrega 10 kJ de calor, determine el trabajo que desarrolla durante la comprensión. Considere que el ciclo termodinámico tiene una eficiencia del 50 %.

24.

P(kPa)

8

0

A) – 11 kJ D) – 12 kJ 23.

3

5

B) 12 kJ

V (m (m

3

)

C) 12,5 kJ E) – 14 kJ

800 K 25. W

100 cal 100 K

Indique la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. I. La segunda ley de la termodinámica en la forma del enunciado de Clausius afirma que es imposible construir una máquina térmica que opere en un ciclo y que no produzca otro efecto más que transferir energía térmica continuamente de un objeto a otro a mayor temperatura. II. La segunda ley de la termodinámica en la forma del enunciado de Kelvin-Planck afirma que es imposible construir una máquina térmica que operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía térmica de un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo. III. El enunciado de Clausius y el de KelvinPlanck son equivalentes. A) V VV B) VVF C) VFV D) FVV E) VFF

Para las siguientes proposiciones, indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda.

900 cal


Para extraer 30 J de energía térmica de un cuerpo a 23 ºC y pasarle a otro cuerpo a 56 ºC, ¿cuánto trabajo será necesario que realice un refrigerador que sigue un ciclo de Carnot inverso? A) 7,73 7,73 J D) 3,34 J


B) 3,98 J

C) 2,64 J E) 3,72 J


Física

SEMANA

10

Física

Electrostática NIVEL BÁSICO Q A=64 µC 1.

Durante la extracción hipotética de todos los electrones de conducción de una esfera de cobre de 10 cm de radio, esta adquiere una cantidad de carga Q. Si cada átomo de cobre presenta un electrón de conducción, su masa atómica es igual a 64 y la densidad del cobre es 8,9 g/cm3, determine Q.

37º

g P

Q B

A) 27 µC D) – 27 µC

A) 4×10 8 C B) 4,80×10 6 C C) 3,9×107 C D) 5,6×107 C E) 7,2×106 C

4.

B) – 54 µC

C) – 9 µC E) 81 µC

Determine el potencial eléctrico en el punto A si el potencial eléctrico en el punto P es cero. P

2.

El bloque de 900 g aislante tiene incrustado una partícula con 10 – 3 C. Determine el máximo valor de la cantidad de carga (Q) para que el bloque se mantenga en la posición mostrada. (µ S=0,5; g=10 m/s 2)

1m

37º

q1=60 µC µ≠0

q

A) 1,8 MV D) 0,9 MV

g

q2

A

B) – 0,36 MV

C) 4,6 MV E) – 0,9 MV

53º 60 cm

Q

5.

Determine la diferencia de potencial entre las placas del capacitor si la pequeña esfera de 1 g y electrizad electrizada a con con q0=– 2×10 – 6 C se mantiene en reposo en la posición mostrada. ( g=10 m/s2). g

A) 5 µC B) 10 µC C) 24 µC D) 25 µC E) 50 µC

+ ++

La partícula electriza con q > 0, abandonado en P, experimenta una aceleración vertical. ¿Cuánto es la cantidad de carga eléctrica de la esfera B?

A) 5 kV D) 2 kV

+ ++

+

q0

d =10 =10 cm – – –

3.

+++

– – –

B) 4 kV

– – –

–

V

E

C) 3 kV E) 0,5 kV


Física


6.

Una esfera de 40 g y electrizada con 1 mC ingresa a la superficie cilíndrica lisa y a islante. Si la intensidad de campo eléctrico es 2600 N/C y la esfera se desprende en B, determine v. ( r =1 =1 m; g=10 m/s2)

NIVEL INTERMEDIO

9.

m/s A) 3 10 m/s

B) 3 15 m/s m/s C) 9 3 m/s m/s D) 9 10 m/s


B

Se muestran dos esferas electrizadas. Determine la posición donde debe abandonarse otra pequeña esfera electrizadas para que se mantenga en reposo. Considere solo acciones eléctricas.

r A

E) 4 6 m/s

Y

37º

v

Q

– 4Q

E 7.

X muestra La gráfica V - X muestra cómo varía el potencial eléctrico a lo largo del eje X , en cierta región del espacio. Determine el módulo de la intensidad del campo eléctrico en dicha región.

A) (0,12; (0,12; 0) 0) m D) (1,2; (1,2; 0) m 10.

V (V)

140 100

A) 100 V/m D) 400 V/m

q1

q2

0,2

y

0,4

B) 200 V/m

A) +36 µC D) – 18 18 µC

C) 300 V/m E) 500 V/m

Una partícula electrizada con 2 µC es transportada desde un punto A hasta otro B por la acción de un campo eléctrico y una fuerza externa. Si el trabajo realizado por dicha fuerza es de 0,6 J y la energía cinética de la partícula aumenta en 1,6 J durante su desplazamiento, ¿cuál es la diferencia de potencial entre A y B? Desprecie efectos gravitatorios. A) 2×10 2×105 V D) 5×10 5 V

P

x

11. 8.

B) (0,48; 0) 0) m C) (– 1,2; 0) 0) m E) (– 0,6; 0) m

Sobre un piso liso y aislante se encuentran dos partículas electrizada con q1=+9 µC y q2=– 4 µC. Determine la cantidad de carga que debe presentar una partícula, tal que al colocarla en P las partículas q1 y q2 se encuentran en equilibrio.

X (m)

0

X

0,6 m

B) 3×10 3×103 V

C) 4×10 4×104 V E) 6×10 6×106 V

B) – 16 µC

C) +18 µC E) – 36 µC

La figura muestra dos pequeñas esferas electrizadas A y B. Determine la cantidad de carga eléctrica de B para que la intensidad de campo eléctrico en el punto P sea horizontal. (Q A=125 µC) A) – 210 210 µC B) – 216 216 µC C) 236 µC D) 216 µC E) 56 µC


P

A

37º

30º

B


12.

Física

Física

Una esfera de radio pequeño se mantiene en reposo sobre el eje X . Si el módulo de la intensidad se muestra en la gráfica, determine el módulo de la fuerza eléctrica sobre una partícula electrizada con 2×10 – 4 C ubicada en el punto P(0; 0,3).

14.

4

E (10

25

N/C)

Los cascarones mostrados son delgados y conductores. El cascarón interno tiene un radio de 15 cm y una cantidad de ca rga de 10 10 nC. El cascarón exterior tiene un radio de 30 cm y una cantidad de carga de – 15 nC. Halle el potencia eléctrico y el módulo de la intensidad del campo eléctrico a 25 cm del centro de los cascarones.

X (m)

– 0,2

A) – 90,0 V; 1,44 1,44 kN/C B) – 80,2 V; 2,5 kN/C C) – 60,3 V; 1,83 kN/C D) – 10,5 V; 1,44 kN/C k N/C E) – 450 V; 2,55 kN/C

A) 16,3 N B) 30 N C) 8 N D) 32 N E) 15,3 N 15. 13.

–6

Por el punto a ingresa una par tícula de 10 kg y sale posteriormente por el punto b. Si la cantidad de carga de la partícula es 10 µC, ¿cuál es la diferencia de potencial entre a y b? Desprecie efectos gravitatorios. ( E =103 N/C).

Calcule el trabajo que debe realizar un agente externo para trasladar una partícula electrizada con 1 µC desde la posición A hasta el centro del cascarón dieléctrico, electrizado uniformemente pasando por el agujero muy pequeño en B.

10 m/s

A

a r b

B 3 r

E

20 cm

A) 1 kV B) 2 kV C) 3 kV D) 400 V E) 200 V

1000 V

A) 1 mJ B) 2 mJ C) 3 mJ D) 4 mJ E) 5 mJ Prohibida su reproducción total o parcial sin autorización de los titulares de la obra.

Física


16.

El bloque de madera de masa m que tiene adherido una pequeña esfera electrizada con + q se desliza sobre el plano inclinado liso. Si luego de pasar por la posición A logra avanzar como máximo 0,5 m, determine con qué rapidez pasa por A. ( g=10 m/s2).


III. El conductor Y está está electrizada con qY = q X . IV. IV. Cuando Cuan do Y se acerca al electroscopio los electrones empiezan a circular hacia A. A

q

X

( A)

0,9 m

Q

37º

A)

B)

C) D)

12 m + 6 KQq

m qm + 6 KQq mq Kq + 7 mq m 2 KQq − 18 m 3 m

E)

A) II y IV I V B) II y III C) I, II y III D) I y II E) I, III y IV

3 m + 5 KQ

m

18.

El sistema mostrado se encuentra en reposo y al recipiente se le empieza a llenar con agua para que el bloque de 1 kg no cambie de posición; además, sobre él se debe ubicar un bloque de madera de la misma masa. Determine el módulo de la fuerza que ejerce al agua al bloque. Considere que el módulo de la fuerza eléctrica inicial entre las pequeñas esferas esferas electrizadas es 8,1 N. (εH2O=81; g=10 m/s2).

NIVEL AVANZADO

17.

Un conductor X hace hace contacto con el punto A del electroscopio y se observa que las hojuelas de este se separan formando un ángulo a. Retiramos X y y luego acercamos al electroscopio otro conductor Y electrizado electrizado con q y < 0, y observamos que las hojuelas del electroscopio se separan hasta ángulo (2 a). Respecto a lo anterior, proposiciones correctas. I. El conductor X estaba electrizada con q x < 0. II. Durante el contacto, X cede cede electrones.

+ q resorte de plástico

recipiente

– q

A) 1 N B) 2 N C) 3 N D) 4 N E) 5 N



19.

Física

Física

Determine la cantidad de carga eléctrica de la esfera 2 si la intensidad de campo eléctrico resultante en p es nulo. ( q1=64 µC). q1

volumen se liberan cuando sus centros cent ros están est án separados 1 m. Calcule el valor de sus velocidades aproximadamente cuando las esferas están a punto de chocar.

P

A) 21 m/s y 3 m/s B) 2,8 m /s y 0,4 m/s C) 15,2 cm/s y 2,5 cm/s cm /s D) 10,5 m/s y 1,5 m/s E) 49 cm/s y 7 cm/s

0,3 m

q2

A) 12 c D) – 25 µC 20.

0,4 m

B) – 125 c

q3

22.

C) 25 c E) 165 µC

Una esfera de metal inicialmente neutra se ubica en un campo eléctrico homogéneo. Para el equilibrio electrostático Indique la verdad (V) o falsedad (F) según corresponda en las siguientes proposiciones. E

Respecto a las siguientes proposiciones, indique verdadero (V) o falso (F). I. Los materiales conductores y aislantes se diferencian por su cantidad de electrones libres. II. Si un cuerpo inicialmente neutro gana electrones, necesariamente se electriza negati vamente. III. En un conductor en equilibrio electrostático, la intensidad de campo eléctrico y el potencial en su interior son nulos. IV. IV. Los electrones libres en el interior de un campo eléctrico se desplazan de mayor a menor potencial. A) VFV V FVF F B) VVFF C) FFVV D) VFFV E) FFFF

I. La intensidad de campo eléctrico en el interior de la esfera es cero. II. La superficie de la esfera es equipotencial. III. La fuerza eléctrica resultante sobre la esfera es cero. IV. IV. La esfera está electrizada. A) VFV V FVV V B) FVVF C) VVVF D) VVFF E) FFFF 21.

Dos esferas dieléctricas y aisladas, con radios de 0,3 m y 0,5 m, masas de 6/7 g y 6 g cantidades de ca rga eléctrica eléct rica de – 2 µC y 3 µC distribuidas de manera uniforme en todo su

23.

Dos esferas metálicas A y B, de radios 3 R y R, respectivamente, están aisladas y en equilibrio electrostático. Si las esferas electrizadas inicialmente con +6Q y – Q, respectivamente, se conectan mediante un hilo metálico, ¿cuál es la proposición correcta? A) Hay una transferencia tra nsferencia de electrones de la esfera A y a la esfera B. B) Hay una transferencia de electrones de la esfera B a la esfera A. C) Hay una transferencia de protones de la esfera A a la esfera B. D) No hay una transferencia tra nsferencia de carga eléctrica. E) Hay una transferencia de protones de la esfera B a la esfera A.


Física


24.

Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda. Para un conductor eléctrico en equilibrio electrostático I. cada punto sobre la superficie del conductor está al mismo potencial eléctrico. II. el campo eléctrico es más intenso cerca de las zonas convexas que tienen pequeños radios de curvatura. Para un dieléctrico en presencia de un campo eléctrico externo III. el grado de alienación de los dipolos moleculares con el campo eléctrico depende de la temperatura del dieléctrico y de la intensidad del campo eléctrico. IV. IV. la intensidad del campo eléctrico neto en el dieléctrico tiene un valor menor que el del campo eléctrico externo. A) V VV V B) VFVV


C) FVFV D) FFVV E) FVVF 25.

En el gráf ico se muestran dos cascarones esféricos electrizados con 60 µC y 30 µC de radios 10 cm y 50 cm, respectivamente. respectiv amente. Determine el potencial eléctrico en el punto M . ( r =30 =30 cm). hilo aislante soporte aislante r M

A) 2400 kV B) 2340 kV C) 2300 kV D) 2100 kV E) 2700 kV


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