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Examen de Física de Cantabria 2021 (convocatoria ordinaria)

Ejercicios del examen de selectividad de Física de Cantabria, convocatoria ordinaria de 2021. Aquí hay 10 ejercicios publicados, 10 con la solución desarrollada. El enunciado completo es el del PDF oficial.

Descargar el PDF oficial del examen

Ejercicio 1: Ondas

Una onda armónica transversal de 6 milímetros de amplitud, 0,025 metros de longitud de onda y 50 milisegundos de periodo, se propaga hacia la parte positiva del eje x. Inicialmente, en el punto x=0, la elongación es nula y la velocidad transversal positiva.

a) Escriba la ecuación de onda. [1 punto]

b) Calcule la velocidad de propagación de la onda. [0,5 puntos]

c) Calcule la diferencia de fase entre dos puntos separados 1 centímetro. [0,5 puntos]

d) Determine la velocidad transversal del punto de la onda situado en x=2 centímetros, en función del tiempo. [0,5 puntos]

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Ejercicio 2: Ondas

Un avión a reacción produce una onda sonora cuyo nivel de intensidad a 1 m de distancia es de 180 dB. Calcule:

a) La intensidad sonora en ese punto. [1 punto]

b) La potencia del sonido emitido por el motor del avión. [0,75 puntos]

c) La distancia mínima a la que hay que situarse del avión para no sentir dolor. [0,75 puntos]

Datos: la mínima intensidad que puede percibir el oído humano es I0=10−12 W/m2; se siente dolor cuando la intensidad supera 1 W/m2.

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Ejercicio 3: Óptica

Una lámina de caras planas y paralelas de 5 cm de espesor e índice de refracción n2=1,5 se encuentra entre dos materiales de índices de refracción n1=1,2 y n3=1. Un rayo de luz monocromática de 5⋅1014 Hz de frecuencia, incide desde el medio 1 en la lámina, con un ángulo de 30° respecto a la normal. Calcule:

a) La longitud de onda del rayo en la lámina. [0,5 puntos]

b) Los dos ángulos de refracción, con un dibujo explicativo. [1 punto]

c) El ángulo límite de entrada a la lámina para que salga el rayo al tercer medio. [1 punto]

Dato: velocidad de la luz en el vacío, c=3⋅108 m/s.

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Ejercicio 4: Óptica

Se dispone de una lente delgada convergente de distancia focal en valor absoluto de 25 cm. Calcule, efectuando un trazado de rayos cualitativo:

a) La posición y altura de la imagen formada por la lente si un objeto de 5 cm de altura se encuentra situado delante de ella, a una distancia de 15 cm. [1 punto]

b) La posición y altura de la imagen formada por la lente si un objeto de 3 cm de altura se encuentra situado delante de ella, a una distancia de 35 cm. [1 punto]

c) La naturaleza (real/virtual, derecha/invertida, mayor/menor) de las imágenes formadas en los apartados a) y b). [0,5 puntos]

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Ejercicio 5: Campo gravitatorio

Dos masas idénticas, de 1000 kg, están situadas en los puntos (0,−2) y (0,+2). Todas las distancias se dan en metros.

a) Calcule y represente gráficamente el vector campo gravitatorio en el punto (+2,0), así como la fuerza gravitatoria que experimenta una masa de 10 kg situada en ese punto. [1 punto]

b) Calcule el potencial gravitatorio en los puntos (+2,0) y (−4,0) debido a las dos masas de 1000 kg. [0,75 puntos]

c) Calcule el trabajo realizado por el campo gravitatorio sobre una masa de 2 kg cuando se desplaza desde el punto (+2,0) hasta el punto (−4,0). [0,75 puntos]

Dato: constante de gravitación universal, G=6,67⋅10−11 N⋅m2⋅kg−2.

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Ejercicio 6: Campo gravitatorio

Un pequeño satélite de 1500 kg de masa, describe una órbita circular alrededor de Marte, a una altura de 5000 km sobre su superficie.

a) Calcule el periodo del movimiento orbital del satélite. [1 punto]

b) Calcule la energía cinética, la energía potencial gravitatoria y la energía total del satélite. [0,75 puntos]

c) ¿Cuánto pesaría el satélite en la superficie de Marte? ¿Y en la superficie de la Tierra? [0,75 puntos]

Datos: masa de Marte, MM=6,4⋅1023 kg; radio de Marte, RM=3390 km; constante de gravitación universal, G=6,67⋅10−11 N⋅m2⋅kg−2; masa de la Tierra, MT=6⋅1024 kg; radio de la Tierra, RT=6370 km.

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Ejercicio 7: Campo eléctrico

Dos cargas eléctricas puntuales de valor 5 μC y −3 μC, se encuentran situadas en el plano XY, en los puntos (2,0) y (−4,0) respectivamente. Todas las distancias se dan en metros.

a) Calcule y represente gráficamente el vector campo eléctrico en el punto (0,2). [1 punto]

b) Calcule el trabajo realizado por el campo eléctrico sobre una carga de 2 μC cuando se desplaza desde el punto (0,2) hasta el infinito. [1 punto]

c) ¿Existe algún punto del eje x (eje de abscisas) en el que se anule el campo eléctrico? En caso afirmativo, calcule su posición. [0,5 puntos]

Dato: constante de Coulomb, k=9⋅109 N⋅m2⋅C−2.

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Ejercicio 8: Campo electromagnético

Un campo magnético espacialmente uniforme, y variable en el tiempo, según la expresión B(t)=0,1cos⁡(2t) T, atraviesa perpendicularmente una espira circular de 6 centímetros de radio.

a) Halle la expresión para el flujo magnético que atraviesa la espira en función del tiempo. [1 punto]

b) Halle la expresión para la fuerza electromotriz inducida sobre la espira en función del tiempo. [1 punto]

c) ¿Es la fuerza electromotriz inducida una función periódica? En caso afirmativo, halle su periodo. [0,5 puntos]

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Ejercicio 9: Física cuántica

Al iluminar un metal en un experimento con luz monocromática, se obtiene que el potencial de frenado es de −1,39 V. La frecuencia umbral de ese metal es 4,52⋅1014 Hz. Calcule:

a) El trabajo de extracción. [0,5 puntos]

b) La velocidad máxima de los electrones emitidos. [1 punto]

c) La longitud de onda de la luz incidente. [1 punto]

Datos: constante de Planck, h=6,63⋅10−34 J⋅s; velocidad de la luz en el vacío, c=3⋅108 m/s; masa del electrón, me=9,1⋅10−31 kg; carga del electrón, qe=−1,6⋅10−19 C.

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Ejercicio 10: Física nuclear

El periodo de semidesintegración de un elemento radiactivo es de 12,32 años. Calcule:

a) La constante de desintegración y la vida media. [1 punto]

b) El tiempo transcurrido si una muestra del elemento radiactivo ha reducido su actividad al 10 % de su valor inicial. [1,5 puntos]

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