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8808-6529 28 páginas
N08/4/PHYSI/SP2/SPA/TZ0/XX+
Martes 4 de noviembre de 2008 (tarde)
físicaNivel medioPrueba 2
INSTruccIoNeS PArA loS AluMNoS
• escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.• No abra esta prueba hasta que se lo autoricen.• Sección A: conteste toda la sección A en los espacios provistos.• Sección B: conteste una pregunta de la sección B en los espacios provistos.• cuando termine el examen, indique en las casillas correspondientes de la portada de su
examen los números de las preguntas que ha contestado.
1 hora 15 minutos
Número de convocatoria del alumno
0 0
© International Baccalaureate organization 2008
0128
88086529
8808-6529
–2– N08/4/PHYSI/SP2/SPA/TZ0/XX+
SeccIÓn a
Conteste todas las preguntas utilizando los espacios provistos.
a1. Estapreguntatratasobrelarelaciónmasa-radioparaunciertotipodeestrellas.
SehamedidoelradioRylamasaMdediezestrellasdiferentesylosresultadossemuestranrepresentadosmásabajo.
R/R S2,00
1,75
1,50
1,25
1,00
0,75
0,50
0,25
0,0 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0
M/MS
(Esta pregunta continúa en la siguiente página)
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–3–
Véase al dorso
N08/4/PHYSI/SP2/SPA/TZ0/XX+
(Pregunta A1: continuación)
LosradiosseexpresanentérminosdelradiodelSolR SylasmasasentérminosdelamasadelSolMS.
Laincertidumbreenlasmedidasdelasmasasesdespreciable.Laincertidumbreenlasmedidasdelosradioses±0 05, RSR S.
(a) Dibujelasbarrasdeerrorparaelprimeroyelúltimodelospuntos. [1]
(b) Utilizandosurespuestaa (a),
(i) sugieraporquédebehaberunarelaciónlinealentreRyMparaesasestrellas.
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[2]
(ii) determinelaecuacióndedicharelaciónlineal.
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[3]
(iii) estimeelmáximovalorparalamasadeestetipodeestrellas.
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[1]
(c) Sugieraporquéningunaestrelladeestetipopuede,dehecho,tenerunamasaigualaladesurespuestaa(b)(iii).
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[1]
(Esta pregunta continúa en la siguiente página)
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(Pregunta A1: continuación)
(d) Datos adicionalesmuestran que la relación de hecho entreR yM es no lineal, comosugiereelgráficosiguiente.
R/R S2,00
1,75
1,50
1,25
1,00
0,75
0,50
0,25
0,0 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0
M/MS
Nosemuestranlasincertidumbresdelosdatos.
(Esta pregunta continúa en la siguiente página)
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–5–
Véase al dorso
N08/4/PHYSI/SP2/SPA/TZ0/XX+
(Pregunta A1: continuación)
(i) Dibujelalíneademejorajusteparalosdatos. [1]
(ii) Losnuevosdatossugierenqueelvalormáximodelamasaparaestetipodeestrellasesdiferentealdesurespuestaa(b)(iii).Estimeestenuevovalor.
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[1]
(iii) Sugieraporquésurespuestaa(d)(ii)essólounaestimación.
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0528
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a2. Estapreguntatratasobregasesideales.
(a) Indiquequéseentiendeporgasideal.
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[1]
(b) Paraungasideal
(i) definaenergía interna.
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[1]
(ii) indique y explique cómo se relacionan la energía interna y la temperaturaabsoluta(kelvin).
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(Esta pregunta continúa en la siguiente página)
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Véase al dorso
N08/4/PHYSI/SP2/SPA/TZ0/XX+
(Pregunta A2: continuación)
(c) Eneldiagramap-Vdemásabajo,elpuntoArepresentaelestadodeungasideal.
p/×105Pa 8
6
4
2
0
A
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36V/×10–3m3
El gas se expansiona a temperatura constante desde el estadoA hasta el estado B.ElvolumendelgasenelestadoBes24×10–3m3.
(i) CalculelapresióndelgasenelestadoB.
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[1]
(ii) Sobrelosejesanteriores,rotuleconlaletraBelnuevoestadodelgas. [1]
(iii) DibujeunalíneaquemuestrelavariacióndelapresiónpdelgasconelvolumenV,cuandoelgasseexpansionadesdeelestadoAalestadoB. [1]
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a3. Estapreguntatratasobreelmomentolineal.
En el espacio sideral, un cohete alejado de cualquier otra masa se utiliza para propulsarunsatélite.Ent = 0,seponenenfuncionamientolosmotoresylosgasesabandonanlapartetraseradelcoheteconunarapidezv = 7,2×103ms–1relativaalcohete. Losgasesseexpulsanaun ritmoconstantede1,4kgs–1. Lamasadel cohete (incluyendoel combustible) en t = 0es280kg.
v
satélite
combustible
cohete
(a) UtilizandolasleyesdelmovimientodeNewton,expliqueporquéelcoheteacelerará.
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(b) Resuma cómo se aplica la ley de conservación del momento lineal al movimientodelcohete.
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[2]
(c) Estimelarapidezdelcoheteenelinstantet = 1,0s.
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SeccIÓn b
Esta sección consta de tres preguntas: B1, B2 y B3. Conteste una pregunta.
b1. Estapreguntatienedospartes.Laparte 1tratasobremovimientoondulatorio.Laparte 2tratasobremecánica.
Parte 1 Movimientoondulatorio
(a) Unaondaestáviajandosobreunacuerda,enladirecciónx.Losdosgráficosmuestranlavariacióndeldesplazamientoydelacuerdaconladistanciax.Elgráfico1correspondealinstante t =0yelgráfico2alinstante t =0,20s.
Gráfico 1 (t = 0) direcciónysentidodelmovimientoy/mm 1,5
1,0
0,5
0,0
–0,5
–1,0
–1,5
0 2 4 6 8 10 x/cm
Gráfico 2 (t =0,20s) direcciónysentidodelmovimientoy/mm 1,5
1,0
0,5
0,0
–0,5
–1,0
–1,5
0 2 4 6 8 10 x/cm
(Esta pregunta continúa en la siguiente página)
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Véase al dorso
N08/4/PHYSI/SP2/SPA/TZ0/XX+
(Pregunta B1: parte 1: continuación)
Elperiododelaondaessuperiora0,20s.
Utilicelosgráficosparadeterminar,paraestaonda,
(i) laamplitud.
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[1]
(ii) lalongituddeonda.
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[1]
(iii) larapidez.
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[2]
(iv) lafrecuencia.
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[1]
(b) Indiquedosdiferenciasentreunaondaviajerayunaondaestacionaria.
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[2]
(c) Expliquequésignificavelocidaddeondaenrelacióna
(i) ondasviajeras.
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(ii) ondasestacionarias.
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(Esta pregunta continúa en la siguiente página)
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–12– N08/4/PHYSI/SP2/SPA/TZ0/XX+
(Pregunta B1: parte 1: continuación)
(d) Semantienenfijoslosextremosdeunacuerdayseestableceenellaunaondaestacionaria,comoserepresentaeneldiagramasiguiente.
Laondaestacionariaoriginaunaondadesonido.
(i) Expliquecómolaondaestacionariacreaunaondasonora.
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[2]
(ii) La rapidezdel sonidoenelaireesde340ms–1. La longitudde lacuerdaesde0,80mylarapidezdelaondaenlacuerdaesde240ms–1.
Calculelalongituddeondadelsonidoenelaire.
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Véase al dorso
N08/4/PHYSI/SP2/SPA/TZ0/XX+
(Pregunta B1: continuación)
Parte 2 Mecánica
(a) Definapotencia.
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[1]
(b) Uncocheseestámoviendosobreunacarreterahorizontalyrectilínea.Cuandolarapidezdelcocheesv,lapotenciadesarrolladaporelmotordelcocheesP.LafuerzaejercidaporelmotorsobreelcocheesF.
DeduzcaqueP = Fv.
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–14– N08/4/PHYSI/SP2/SPA/TZ0/XX+
(Pregunta B1: parte 2: continuación)
(c) Uncochedemasa 1200kg partedelreposoysemuevesobreunacarreterahorizontalyrectilínea.Elmotordelcochedesarrollaunapotenciaconstantede 54kW.Todalaenergíageneradaenelmotorseempleaenaumentarlaenergíacinéticadelcoche.
Calculeparaelcoche,enelinstantet = 5,0s
(i) larapidezinstantánea.
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[2]
(ii) laaceleracióninstantánea.
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[3]
(d) Sobrelosejesdemásabajo,dibujeunesquemagráficoquemuestrelavariaciónconeltiempo t,delaenergíacinéticaECdelcochede(c).(Setratadeunesquemagráficoynoesnecesarioañadirescalasenlosejes.) [2]
EC
0 0 t
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8808-6529
–16– N08/4/PHYSI/SP2/SPA/TZ0/XX+
b2. Esta pregunta tiene dos partes. La parte 1 trata de mecánica. La parte 2 trata deradiactividad.
Parte 1 Mecánica
(a) Unachicacae,partiendodelreposo,sobrelasuperficiehorizontaldeunacamaelástica.
Elgráficosiguientemuestralavariaciónconeltiempot,delafuerzanetaFejercidasobrelachicaantes,duranteydespuésdeentrarencontactoconlacamaelástica.
F/N 1500
1250
1000
750
500
250
0
–250
–500C
D0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 t/s
LachicaentraporprimeravezencontactoconlacamaelásticaenelpuntoC.
Utilicelosdatosdelgráficoparacalcular
(i) lamasadelachica.
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(ii) larapidezdelachicajustamenteantesdequecaigaenlacamaelástica.
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Véase al dorso
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(Pregunta B2: parte 1: continuación)
(iii) laalturainicialsobrelasuperficiedelacamaelásticadesdelaquecaelachica.
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(iv) elmódulodelaaceleraciónmáximadelachicaduranteeltiempoenqueestáencontactoconlacamaelástica.
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(b) LachicaalcanzasumáximarapidezenelpuntoD,comosemuestraenelgráfico.
ParaelintervalodetiempoentrelospuntosCyD
(i) expliqueporquélarapidezdelachicaestáaumentando.
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(ii) deduzca que el cambio en el momento lineal de la chica es aproximadamentede5Ns.
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(iii) estimelarapidezmáximadelachica.
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Véase al dorso
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(Pregunta B2: continuación)
Parte 2 Radiactividad
(a) En laatmósfera seestánproduciendocontinuamentenúcleosdel isótopodelcarbono,C-14,debidoaloschoquesdeneutronesconnúcleosdenitrógenoN-14.
(i) Definaeltérminoisótopo.
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(ii) Indique la ecuación de la reacción nuclear para producir un núcleo de C-14(númerodeprotones(atómico)delcarbono= 6, númerodeprotones(atómico)delnitrógeno=7).
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(Pregunta B2: parte 2: continuación)
(b) Enunanimalvivo,elcocienteF = númerodenúcleosde Cnúmerodenúcleosde C
614
612 esconstante,debidoala
reposicióndecarbonoenloshuesos.
Elgráficomuestralavariaciónconeltiempot(desdelamuerte)delcocienteFenloshuesosdeunanimalmuerto.
F/×10–12 1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,00 2 4 6 8 10 12 14
t/×103años
Explique por qué el cociente F no permanece constante en los huesos de unanimalmuerto.
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(Pregunta B2: parte 2: continuación)
(c) Utiliceelgráficode(b)paradeterminar
(i) elvalordelcocienteFparaloshuesosdeunanimalmientrasestávivo.
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(ii) lasemividadelcarbonoC-14.
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(d) EstimelaedaddeunhuesoparaelcualF = 6,0×10–13.
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(e) SugieraporquéungráficodeFfrenteatnoesapropiadoparadeterminarlaedaddeunhuesodedinosaurio.
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b3. Estapregunta tienedospartes. Laparte 1 tratasobrecalorimetría. Laparte 2 tratasobreelectricidadymagnetismo.
Parte 1 Calorimetría
(a) Definacapacidad caloríficadeuncuerpo.
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(Pregunta B3: parte 1: continuación)
(b) Eldiagramasiguientemuestraunexperimentoparamedirlacapacidadcaloríficadeunbloquedecobre.
termómetro
aguahirviendo
cuerda
bloquedecobre
mecheroBunsen calorímetroyagua
Enprimer lugar,elbloquedecobrese introduceenunrecipienteconaguahirviendo.A continuación, el bloque se traslada a un calorímetro aislado que contiene agua.Sedisponedelossiguientesdatos.
Temperaturadelaguahirviendo 100 °CTemperaturainicialdelaguadelcalorímetro 22 °CTemperaturafinaldelaguadelcalorímetro 28 °CCapacidadcaloríficadelcalorímetroyelagua 950JK–1
Determine
(i) laenergíatérmicatotalabsorbidaporelcalorímetroyelagua.
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(ii) lacapacidadcaloríficadelbloquedecobre.
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(Pregunta B3: parte 1: continuación)
(c) Indiqueunamediciónadicionalquetengaquehacerseparadeterminarelcalorespecíficodelcobre.
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(d) Indiquedosfuentesdeerrorenesteexperimento.
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(Pregunta B3: continuación)
Parte 2 Electricidadymagnetismo
Electricidad
(a) Definafuerza electromotriz(f.e.m.).
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(b) En el circuito siguiente, la batería tiene una f.e.m. de 12V y una resistencia internade5,0Ω.
f.e.m.=12V
60Ω 30Ω X
30Ω 60Ω
Y
Calcule
(i) laresistenciatotaldelcircuito.
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(ii) lacorrienteenlaresistenciainterna.
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(Pregunta B3: parte 2: continuación)
(iii) lapotenciatotaldisipadaenelcircuito.
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(iv) ladiferenciadepotencialentrelospuntosXeY.
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(c) Se conecta un voltímetro real (es decir, no-ideal) entre los puntos X e Y en elcircuito de (b). Explique por qué la lectura del voltímetro no será lamisma que surespuestaa(b)(iv).
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(Pregunta B3: parte 2: continuación)
Magnetismo
(d) Unavarillaporlaquecirculaunacorrientesemantienehorizontalmenteentrelospolosdeunimánpormediodeunafuerzamagnética.
imán
corriente
imán
(i) Sobreeldiagramaanterior,rotuleconlaletraNelpolonortedelimán.Expliquesuelección.
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(ii) Elpesodelavarillaesde4,0Nysulongitudes0,80m.Elmodulodelaintensidaddecampomagnéticoes0,20T.Determinelacorrienteenlavarilla.
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(iii) EldiagramasiguientemuestradospuntosXeYqueestánaigualdistanciadelavarillaquetransportalacorrienteen(d).
puntoX
corrientehaciaelplanodelapágina
puntoY
Indique y explique en cuál de los puntos (X oY) es mayor la intensidad delcampomagnético.
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