Revisión del examen final de respuesta libre Física de PSI Un

Revisión del examen final de respuesta libre
Física de PSI
1. Un pequeño bloque, con una masa de 250 g, parte desde una posición de reposo en la parte
superior del aparato que se muestra arriba. Luego se desliza sin fricción por la pendiente,
alrededor del resorte y a la sección final de nivel a la derecha. La altura máxima de la rampa es
de 80 cm y el radio del resorte es de 15 cm.
a.
b.
c.
d.
e.
f.
Determina la energía potencial inicial del bloque
Encuentra la velocidad del bloque en la parte inferior del resorte
Encuentre la velocidad del bloque en la parte superior del resorte.
¿Cuál es la fuerza normal sobre el bloque en el punto más bajo del resorte?
¿Cuál es la fuerza normal sobre el bloque en el punto más alto del resorte?
¿Cuánto comprimirá el bloque el resorte antes de detenerse por un momento?
A
B
2. Una pista se compone de un plano inclinado sin fricción, que está a una altura de 0,5 m, y una
sección horizontal con un coeficiente de fricción cinética de 0,02. Se libera el Bloque A, cuya
masa es de 1,5 kg, de la parte superior del plano inclinado, se desliza hacia abajo y choca
instantáneamente y de manera inelástica con el Bloque B idéntico en el punto más bajo. Los
dos bloques se mueven hacia la derecha mediante la sección bruta de la pista hasta que se
detengan.
a. Determina la energía de potencial inicial del bloque A.
b. Determina la energía cinética del bloque A en el punto más bajo, justo antes de la
colisión.
c. Determina la velocidad de los dos bloques justo después de la colisión.
d. Determina la energía cinética de los dos bloques justo después de la colisión.
e. ¿Qué tan lejos llegarán los dos bloques de la sección bruta de la pista?
f. ¿Cuánto trabajo hará la fuerza de fricción durante este tiempo?
3. En la espira que se muestra arriba, X, Y y Z representan las tres bombillas de luz, cada una de 60
y 120 voltios. Suponga que las resistencias de las bombillas son constantes y no dependen de la
corriente.
a. ¿Cuál es la resistencia de cada bombilla?
b. ¿Cuál es la resistencia equivalente de las tres bombillas de luz cuando se ordenan de la
forma que se muestra?
c. ¿Cuál es la disipación total de energía para esta combinación cuando se conecta a una
fuente de 120 voltios, tal como se muestra?
d. ¿Cuál es la corriente en la bombilla X?
e. ¿Cuál es la diferencia de potencial mediante la bombilla X?
f. ¿Cuál es la diferencia de potencial mediante la bombilla Z?
4. La espira que se muestra anteriormente incluye una batería de 72 V y cuatro resistores.
Encuentra las siguientes:
a.
b.
c.
d.
la resistencia total de la espira
la corriente de la batería
la corriente en los resistores de 10 ohmios
la diferencia de potencial mediante el resistor de 10 ohmios
5. Un electrón de un filamento caliente en un tubo de rayos catódicos se acelera mediante una
diferencia de potencial  . Luego pasa a una región de un campo magnético uniforme B, dirigida
a la página como se muestra anteriormente. La masa del electrón es m y la carga tiene una
magnitud e.
a. Encuentra la diferencia de potencial  necesaria para dar al electrón una velocidad v
cuando entra en el campo magnético.
b. En el diagrama anterior, trace la trayectoria del electrón en el campo magnético.
c. En términos de masa m, velocidad v, carga e, y la intensidad de campo B, desarrolla una
expresión para r, el radio de la trayectoria circular del electrón.
d. Un campo eléctrico E se ha establecido en la misma región que el campo magnético, de
modo que el electrón pasa por la región sin desviarse.
i. Determina la magnitud de E.
ii. Indica la dirección de E en el diagrama anterior.
6. Una partícula de masa m y carga q se acelera desde su posición detenida en el plano de la
página a través de una diferencia de potencial V entre dos placas paralelas, como se muestra
anteriormente. La partícula se inyecta a través de un agujero en la placa de la mano derecha a
una región del espacio que contiene un campo magnético uniforme de magnitud B
perpendicular al plano de orientación de la página. La partícula dobla con una trayectoria
semicircular y golpea un detector. Desestima los efectos relativistas en este problema.
a. i. Determina si el signo del cambio de la partícula es positivo o negativo.
ii. Indica si la dirección del campo magnético se encuentra en la página o fuera de
ésta.
b. Determina cada uno de los siguientes en términos de m, q, V y B.
i. La velocidad de la partícula cargada al ingresar a la región del campo magnético B
ii. La fuerza ejercida sobre la partícula cargada por el campo magnético B
iii. La distancia desde el punto de inyección al detector
iv. El trabajo realizado por el campo magnético en la partícula cargada durante el
viaje semicircular
7. Una onda de sonido resuena en un tubo cerrado en un extremo como se muestra
anteriormente. La longitud de la tubería es de 1,5 m.
a.
b.
c.
d.
¿Qué armónico se muestra en el tubo?
¿Cuál es la longitud de onda del sonido?
¿Cuál es la frecuencia fundamental?
¿Cuál es el tercer armónico?
8. La luz monocromática logra un aparato de doble rendija, como se muestra arriba. La separación
entre las rendijas es de 0,3 mm. Como consecuencia de la difracción de un patrón de
interferencia se produce en la segunda pantalla a 4,5 m de distancia.
a. ¿Qué propiedad de la luz demuestra este experimento?
b. Encuentra la longitud de onda de la luz incidente basada en el patrón de interferencia.
El aparato de doble rendija se sumerge en el agua (n = 1,33)
c. ¿Cuál es la frecuencia de la luz en el agua?
d. ¿Cuál es la longitud de onda de la luz en el agua?
e. ¿Qué sucede con la distancia entre dos franjas adyacentes en el agua?
9. La superficie de vidrio está recubierta con una película delgada e iluminada con luz
monocromática de de longitud de onda de 570 nm.
a.
b.
c.
d.
e.
¿Cuál es la frecuencia de la luz incidente en el vacío?
¿Cuál es la frecuencia de la luz en la película?
¿Cuál es la velocidad de la luz en la película?
¿Cuál es la longitud de onda de la luz en la película?
Calcula el espesor mínimo de la película que se necesita para producir que no se refleje
ninguna luz.
f. Calcula el espesor mínimo de la película que se necesita para producir la intensidad
máxima de la luz reflejada.
10. Un electrón libre es capturado por un protón. Como resultado, se emiten dos fotones. La
energía del primer fotón es de 1,5 eV.
a. ¿Cuál es la longitud de onda de este fotón?
b. ¿Cuál es la energía del segundo fotón?
c. ¿Cuál es la longitud de onda del segundo fotón?
d. En el diagrama, muestra las flechas asociadas a las transiciones.
e. Si en lugar de emitir un solo fotón, ¿cuál sería su frecuencia?