2da autoevaluacion ceprunsa - solucionario

8/19/2019 2DA Autoevaluacion Ceprunsa - SOLUCIONARIO

1/19

AUTOEVALUACION 1ER EXAMEN CEPRUNSA ACADEMIA BRYCE

Prof. Mario Alexis Quispe Gutiérrez 1

REPASO 2 do

EXAMEN

CEPRUNSA

TEMPERATURA1. La temperatura de un cuerpo es 528 °F se

aumentó en 39,1 °F, y se disminuye en30 R. se aumenta en 30,9 °F y sedisminuye en 20°C. Entonces la

temperatura del cuerpo en Fahrenheit es:a) 35,7b) 987c) 277,8d) 548,9e) 532

SOLUCIÓN:

V VC V V

FT 528F 39.1F 30 R 30.9F 20 C

Variación a Fahrenheit:30R a °F F R

F 30 F

20°C a °F

C F

5 9

20 F

5 9

F 36 F

Reemplazar:

V VC V V

FT 528F 39.1F 30F 30.9F 36F FT 532F Rpta: “E”

2. Se tienen dos barras metálicas de Cu y Fea diferentes temperaturas. Si se miden engrados Centígrados la temperatura del Cues el triple que la del Fe, si se miden enFahrenheit la temperatura del Fe es los3/5 que la del Cu. Hallar la temperatura

del Fe pero en °F.a) 32° b) 36° c) 48°d) 750 e) 20°

SOLUCIÓN:

Cu

Fe

C F

T x y

3T 3x y ?

C F 32

5 9

3x y 32

5 9

27x 5y 160

3y 32

x 55 9

9x 3y 160

Resolviendo el sistema de ecuaciones:y=80°F, pero nos pide la temperatura del

Fierro:F

3y T

FT 48 F Rpta: “C”

DILATACION3. Un alambre tiene un coeficiente térmico

de dilatación lineal de 2,5×10-4 °C-1. ¿En

cuántos grados Celsius debe elevar sutemperatura para que su longitud seincremente en 2,5%?

A) 40B) 60C) 80D) 100E) 120

SOLUCIÓN Tema: Dilatacion termica


2/19



Sabemos:

Donde:

Para el problema:

Del gráfico:

4. Se desea insertar un anillo de 2 cm deradio interno en un tubo de 2,1 cm deradio externo. El anillo inicialmente está a15 ºC. ¿Hasta que temperatura se deberácalentar el anillo para lograr el objetivo?El coeficiente de dilatación lineal delanillo es 10-3 ºC-1.

A) 45 ºCB) 50 ºCC) 55 ºCD) 60 ºCE) 65 ºC

SOLUCIÓN Por dato tenemos:

Trabajando con los radios:r = ro Tr r = ro T0,1 = 2 . 103 (Tf 15ºC)Tf = 65ºC

RPTA.: E

CALORIMETRIA 1.

En un calorímetro de 60 g de equivalenteen agua a 0°C conteniendo 500 g deagua, se introducen 0,5 kg de cobre a

200°C. Halle la temperatura final deequilibrio. CuCe 0,09 cal/g C a) 30°Cb) 20,15°Cc) 16,36°Cd) 14,8°Ce) 26,7°C

SOLUCIÓN

Del enunciado, obtenemos el siguientegráfico:


3/19



La temperatura inicial del calorímetro y elagua que contiene es 0 °C. Luego,

agregamos 0,5 kg de cobre a 200 °C.Nos piden determinar la temperatura enel equilibrio término (Teq).

En un diagrama lineal de temperatura.

Por balance de energía

2. Hallar la temperatura de equilibrio

cuando se mezclan 100 g de hielo a 0°C,600 g de agua a 0°C y 100 g de vapor a

100°Ca) 50°b) 60°

c) 65,2°d) 82,5°e) 70°

SOLUCIÓN

Haciendo el diagrama lineal

T 100°C0°C

Q

Q Q

Q1

2 3

4

Hm 100g vm 100g

am 600g

Por conservación del calor:

iQ 0

1 2 3 4Q Q Q Q 0

H F H a v v c cm L + m +m Ce(T-0)+m Ce (T-100) m L =0

100(80) 700(1)(T) 100(1)(T 100) 100( 540) 0

8000+700T+100T–10000–54000=0 T=70° Respuesta: E

TERMODINAMICA 3. Una máquina térmica que usa un gas

ideal realiza un ciclo de Carnot contemperaturas de 300ºC y 100ºC,absorbiendo una cantidad de calor igual a6×10 kcal. Calcule aproximadamente eltrabajo que dicha máquina realiza porciclo, en kJ. (1 cal=4,186 J)

A) 4,2×103 B) 6,3×103 C) 8,8×103

D) 10,9×103

E) 12,4×103

SOLUCIÓN: Tema:Termodinámica-máquinas térmicas (M.T.)


4/19


5/19



Piden T2 /T1.Datos:n2=2n1 P2=P1 V2=2V1

Para el gas contenido en el recipiente 1P1V1=n1RT1 (I)

Para el gas contenido en el recipiente 2P2V2=n2RT2 (II)

Reemplazar los datos en la ecuación (II).P1 (2V1)=(2n1)RT2

P1V1=n1RT2 (III)

De la ecuación (III) y la ecuación (I):

5. Calcule, aproximadamente, la cantidadde calor, en calorías, que debesuministrarse a tres moles de un gasmonoatómico ideal para incrementar su

volumen de 10 L a 30 L a presiónconstante, si la temperatura inicial del gases de 300 K.(R=8,31 J/mol.K) (1 cal=4,185 J)

A) 4212B) 6134C) 7121

D) 8946E) 9522

SOLUCIÓN: Tema: TermodinámicaLos calores específicos molares para ungas ideal monoatómico son los siguientes:

cV=calor específico molar a volumenconstantecP=calor específico molar a presiónconstante

Análisis y procedimientoGraficamos según el enunciado.

Nos piden Q (la cantidad de calor que sedebe suministrar para el procesoisobárico).Como se trata de un gas idealmonoatómico:

De la ecuación de estado de los gasesideales:


6/19



Reemplazamos (II) en (I).

Reemplazamos (IV) en (III).

Entre las alternativas, una de ellas se aproximaa la respuesta y es la que se indica.

6. Una caja térmicamente aislada tiene en

su interior una "pared" corrediza, muyliviana, rígida y conductora del calor, quela divide en dos compartimentos (sindejar pasar moléculas al otro lado).Inicialmente, a la temperatura de 20 °C setienen VF=4 litros de O2 y V2=7 litros deaire. Si ambos gases se comportan comoideales y se incrementa la temperaturacomún hasta 50 °C, entonces la relación

entre los volúmenes finales I1 V yI

2 V será:

1 V 2 V

A) 4

14

B) 410

C) 4

7

D) 4

3

E) 2

SOLUCIÓN:

Por la ecuación general de los gases. En

un sistema térmicamente aislado si latemperatura es 20ºC al inicio y seincrementa en forma común hasta 50ºCpara ambos.Se cumple:

1 1 2 2

1 2

P V P V

T T

Dentro de la caja, ocurre:

1 2P P

Para:

Inicio final

´ ´1 1 2 2

1 2 1 2

V V V V

T T T T

Relacionando:

´

1 1

1 2´

2 2

1 2

´1 1

´2 2

V V

T T

V V

T T

V V

V V

Siendo:´1´2

V 4

7 V


7/19



7. Un recipiente de 8,31 m3 de capacidad,contiene 6 moles de hidrógeno y 2 molesde oxígeno, a la temperatura de 27°C.

Determinar la presión ejercida por lamezcla de hidrógeno y oxígeno sobredicho recipiente.

Considerar: R=8,31 J

mol.K

a) 2400 Pab) 216 Pac) 1200 Pad) 432 Pae) 4800 Pa

SOLUCIÓN

ELECTROSTATICA 8. Dos esferas conductoras con radios

R1=20cm y R2=40cm poseeninicialmente cargas eléctricas Q1=+15µCy Q2=-33µC. Determinar la variación dela carga eléctrica en la primera esfera,cuando ambas esferas se pongan encontacto:a) -9 µC

b) -21 µCc) -6 µCd) -18 µC

e) -24 µC

SOLUCIÓN

9. Dos cargas de igual signo se colocan a lolargo de una recta con 2 m deseparación. La relación de cargas es 4.

Calcule (en nC) la carga menor si elpotencial eléctrico en el punto sobre larecta que se encuentra a igual distanciade las cargas es de 9 V. (k=9×109 Nm2 /C2; 1 nC=10-9 C)

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

SOLUCIÓN: Tema: Electrostática

Análisis y procedimientoRepresentamos las cargas.

Piden la menor carga: Q.

Por dato del problema:


8/19



10. Se tiene una fuerza de repulsión de 7×109 N de dos cargas positivas de 1 y 2coulomb separadas a una distancia de 2m. Calcular la constante de coulomb.

a)2

9

2

N.m6 10

C

b)2

92

N.m5 10C

c)

29

2

N.m5 10

C

d)2

9

2

N.m8 10

C

e)2

9

2

N.m14 10

C

SOLUCIÓN Por la Ley de Coulomb:

Despejando:

11. Calcule el trabajo realizado por un agenteexterno para llevar una partículaelectrizada con una carga q = 10 C,desde la posición A hasta la posición B a

velocidad constante.

A) 300 J B) -300 J C) 500 JD) 100 J E) 200 J

RESOLUCIÓN

extF

W = q(VB V A)

= (10) (40 10)= 300 J

RPTA.: A

12. En las figura se muestra un campoeléctrico uniforme. Si la diferencia depotencial entre los puntos A y B es 80 V,¿cuál es la diferencia de potencial entrelos puntos C y D?

40 V B) 20 V C) 10 VD) 80 V E) 160 VRESOLUCIÓN

Como: V = Eda) (VB V A) = E(2d) = 80b) |VD VC| = Ed

A

30V10V 20V

B

40V

A.

C.

.B

.D

2d

d


9/19



Entonces:|VD VC| = 40 V

RPTA.: A

13.

Se desea llevar una carga q=2 µC desdela posición A hasta la posición B, talcomo se muestra en la figura. Determineel trabajo realizado por el agente externoal trasladar la carga q.Q1 = 2 C y Q2 = -1 C

A. -210 J B) 2 100 J C) 1 500 JD) -1 500 J E) 600 J

RESOLUCIÓN

ext

9BF

B A AB9

A

6 9

9 V 10 v5

W q V V9

V 10 v6

9 92 10 10

5 6

600J

RPTA.: E

CAPACITANCIA

14. En la figura se muestra un sistema decapacitores. Si la diferencia depotencial Va b es 12 V, halle la energíaacumulada en el capacitor de 3 µF.

A) 92 µJ B) 94 µJ C) 96 µJD) 98 µJ E) 90 µJ

RESOLUCIÓN La energía:21 1 1Q

U C V² Q V2 2 2C

222

3

a

b

q

3µF

a

b q

6µF

q

12 v

a

b

2µF

2

241U

2 3 µF 2

6

µ C²

1U 24 24 10 J6

U 96 µJ

RPTA.: C

15. Un capacitor de capacitancia 2 000 µFtiene una carga de 900 µC y se hallainicialmente desconectado. Si se conectaen paralelo con otro capacitorinicialmente descargado, cuyacapacitancia es el doble del anterior, lacarga final almacenada en este último es:

A) 600 µC B) 200 µC C) 1 600 µD) 1 400 µC E) 800 µC

RESOLUCIÓN

Q1

A

B

5m

-Q2

6m

6m5m

a

2µF2µF

2µF

b3µF


10/19


11/19



A)

D)

B)

C)

E)

SOLUCIÓN:Consideremos un circuito sencilloformado por una pila de voltaje V y unfoco de resistencia R.¿De qué depende el brillo del foco?

El brillo del foco depende de la potenciaque consume, la cual está definida por:

22 V RI IV

R

Como R=cte, entonces, "A mayor voltajesuministrado por la pila o sistema depilas, mayor potencia consumida y mayorbrillo".

Analizando los casos planteados, sededuce que en el caso “E” el voltaje neto

entregado al foco es el mayor posible. En

consecuencia, en este caso el focoalumbrará "más". (Tendrá la mayorpotencia lumínica).

En resumen:Para que el foco pueda alumbrar conmayor incandescencia las fuentestendrán que estar en serie.

18. Un alambre conductor hecho de ciertomaterial, posee una resistencia eléctricaigual a 40Ω. Establecer la resistencia

eléctrica de otro alambre elaborado conel mismo material, pero con longitud igualal doble de la longitud del primero y cuyoradio es la mitad del radio del primero.a) 5 Ω b) 160 Ω c) 10 Ω d) 320 Ω e) 40 Ω

SOLUCIÓN

19. Un calentador tiene una resistencia de100 Ω y está conectado a una tensión de

220 voltios. Considere que la capacidadcalorífica del calentador es despreciable yque contiene un litro de agua a 20ºC.Calcule el tiempo que se requiere paraque el agua comience a hervir. Considere1J=0,24 cal.

A) 10 min, 27 sB) 11 min, 28 sC) 12 min, 29 s


12/19



D) 13 min, 30 sE) 14 min, 31 s

SOLUCIÓN Tema: Resistencia electrica - Efecto Joule

La energía liberada por el resistor laabsorbe el litro de agua para ∆T=80 ºC.(Hasta hervir)

20. El sistema de calentamiento de unaducha eléctrica está representado en lafigura. Con la llave en la posición“invierno” la ducha disipa 2,200 W

mientras que en la posición “verano”disipa 1,100W. La tensión en la red dealimentación es de 110 V. Si asumimosque los valores de las resistencias nocambian con la temperatura, entonces lasuma de los valores de R1 y R2 (enohmios) es:

A) 10B) 15C) 20D) 22E) 25

SOLUCIÓN

Tema: Resistencia electrica

Con la llave en posición verano, seconsidera Sólo R1

Se plantea

Para el caso que la llave este en la

posición invierno se considera R1 y R2 (enparalelo)


13/19



Considerando el equivalente

Pero como:

Como piden R1+R2

Se obtiene R1+R2=22Ω

21. La figura muestra un circuito en el cual seha conectado un amperímetro A y un

voltímetro V como se indica. El voltaje dela batería es de 10 voltios y lasresistencias R valen 10 cada una. Elcociente entre las lecturas del voltímetro yel amperímetro, en volt/amp, es

A) 5B) 10C) 15D) 20E) 25

SOLUCIÓN: Tema: Electrodinámica

Análisis y procedimiento

Nos piden: AB V

I

El circuito se puede reducir a:

Dividimos (II) y (I).


14/19



22. Indique cuál o cuáles de los arreglos I, II o

III permite medir correctamente laresistencia R mostrada.

A) Solo IIB) I y IIC) II y IIID) I y III

E) Solo III

SOLUCIÓN: Tema: Electrodinámica: instrumentos demedida

Análisis y procedimientoLa resistencia (R) estará correctamentemedida si el amperímetro ideal indica laintensidad de corriente que pasa por la

resistencia y el voltímetro ideal mide el voltaje en los extremos de la resistencia.

Caso I

• El amperímetro está en serie con la R,por lo que mide la intensidad que pasapor esta.• El voltaje que mide el voltímetro (VMN)

es igual que el voltaje de la R.Por lo tanto, la R se mide correctamente.

Caso II

• Por el voltímetro ideal no pasacorriente, por lo que la corriente que pasapor la R es igual a la que pasa por elamperímetro.• El voltímetro está conectadodirectamente a la resistencia R.

Por lo tanto, la R se mide correctamente.

Caso III

• Por la resistencia R no pasa corrientedebido al amperímetro ideal. Por lo tanto,la R no se mide correctamente.

Respuesta I y II

ELECTROMAGNETISMO


15/19


16/19



• Componente BX:

• Componente B Y:

OPTICA 25.

Un niño comienza a andar hacia unalente convergente enorme, siguiendo

siempre a lo largo del eje de la lente. Alprincipio, la imagen que se observa esreal e invertida, pero justo al llegar a 1,5m de la lente la imagen desaparece. Alcontinuar aproximándose, la imagenreaparece, pero virtual y derecha. Calculea qué distancia, en m, el niño estará de lalente para que la imagen sea el doble desu altura si este continúa aproximándosea la lente.

A) 0,50B) 0,75C) 1,00D) 1,25E) 1,50

SOLUCIÓN: Tema: Óptica geométrica: lentes

Análisis y procedimientoDebemos determinar a qué distancia x sedebe ubicar el objeto para que la imagen

tenga el doble de tamaño una vez que seencuentra entre el foco (F) y el centroóptico (o).

De la ecuación de Descartes

Ahora, como la imagen desaparece

cuando el objeto está a 1,5 m, en eseinstante el objeto se encuentra en el foco;entoncesf=1,5 m (II)

Al reemplazar (II) en (I), se obtiene quex=0,75 m

26. Un objeto de 3,0 cm de altura se sitúa a20,0 cm de un espejo convexo que tieneuna distancia focal de 8,0 cm. Calcule encm la altura de la imagen.

A) 0,86B) 1,21C) 1,84D) 2,3E) 2,6

SOLUCIÓN

Tema: Espejos esfericosSegún el enunciado se tiene:


17/19



En este caso las características de laimagen son virtual, derecha y reducida.Para determinar el tamaño de la imágen(hi),consideremos:

(I)

Determinemos la distancia de imagen(i);para ello usamos:

En (I):

Rpta.: hi=0,86 cm

27. La velocidad de la luz en el diamante es123×106 m/s, calcule aproximadamenteel índice de refracción del diamante(c=3×108 m/s).

A) 1,6B) 1,8C) 2,0

D) 2,2E) 2,4

SOLUCIÓN: Tema: Óptica

Análisis y procedimientoGraficamos de acuerdo con el dato:

Nos piden n, el índice de refracción deldiamante:

28. Una lente converge de longitud focal11,25×10–2 m forma una imagen real de10–2m de alto, a 15×10–2m a la derechade la lente. Determine la posición “p” (en

m) del objeto e indique si la imagen esderecha o invertida.

A) 25×10–2, derechaB) 35×10–2, invertida

C) 35×10–2

, derechaD) 45×10–2, invertidaE) 45×10–2, derecha

SOLUCIÓN: Tema: Óptica – lentes

Análisis y procedimientoNos piden la posición “ ” del objeto

respecto de la lente.

Se tiene un objeto delante de una lente

convergente, y la imagen que se forma ala derecha de esta es real.


18/19



Veamos:

La longitud focal de la lente esf=11,25×10–2 m y la distancia imagen esi=15×10–2 m. Aplicando la ecuación deDescartes:

Donde i se reemplaza con signo +, ya quela imagen es real.

Resolviendo lo anterior: =45×10–2 m

Además, como el objeto se encuentradetrás del punto 2F ( >2f), entonces laimagen formada resulta ser invertida.

Respuesta: 45×10–2, invertida

ONDASELECTROMAGNETICAS

29. La antena de un teléfono celular capta1/4 de la longitud de onda enviada. Si laantena del teléfono celular tiene comoantena una barra recta de 8,5 cm delargo, calcule la frecuencia aproximadade operación de este teléfono en Hz.(c=3×108 m/s)

A) 5,9×105 B) 6,4×106 C) 7,3×107

D) 8,8×108

E) 9,2×109

SOLUCIÓN: Tema: Ondas electromagnéticas Relación entre la longitud de una

antena de un celular y la longitud de

onda de una OEM.

La longitud de las antenas de los celulareses proporcional a una porción de la

longitud de onda ( ), que puede ser1

4

Análisis y procedimiento

Debemos determinar la frecuencia (f) dela onda recepcionada, donde:

Como en el aire

Además

Reemplazamos (II) y (III) en (I).

30. Respecto a las ondas electromagnéticasseñale la proposición incorrecta.

A) La onda electromagnética es

transversal a su dirección de propagaciónen el vacío.


19/19


Prof Mario Alexis Quispe Gutiérrez 19

B) Su rapidez de propagación en el vacíoes igual a la de la luz en el mismo mediono importando cuáles sean la frecuencia,la longitud de onda o la intensidad de laradiación.

C) La dirección y sentido de propagaciónestán determinadas por el producto vectorial B x E , donde B y E son lascomponentes magnética y eléctrica de laonda.D) Toda carga acelerada irradia energíaelectromagnética.E) Los rayos X tienen frecuenciasmayores que la radiación ultravioleta.

SOLUCIÓN Tema: Ondas Electromagneticas

A) En una onda electromagnética(O.E.M.) la dirección de propagación esperpendicular a las oscilaciones delcampo electromagnético. Por tanto, laO.E.M. es transversal.Rpta.: Verdadero

B) Una de las más brillantes conclusionesdel desarrollo del electromagnetismohecho por el destacado fisico J.C.Maxwell fue que en el vacío la rapidez delas O.E.M. (VOEM), se expresa por:

Donde:E0= permitividad eléctrica del vacío. µ0= permeabilidad magnética del vacío.El resultado es válido para todo elespectro electromagnético, por tanto esindependiente de la frecuencia (f).Rpta.: Verdadero

C) La dirección de propagación de unaOEM se puede expresar por un vector

llamado vector de Pointing (S) y éste

estáur expresurado por el producto vectorial entre la E y la B , es decir:

La dirección de E B en forma prácticase obtiene por la regla de la manoderecha.

Rpta.: Falso

D) También, según el trabajo de J.C.Maxwell una partícula con carga eléctricadebe emitir energía en forma de OEM.

Rpta.: Verdadero

E) Teniendo en cuenta el espectroelectromagnético.

Nota: Puede darse el caso que los rayosUV puedan tener frecuencias mayoresque los rayos X, pero por lo generalocurre lo planteado.Rpta.: Verdadero

2da autoevaluacion ceprunsa - solucionario

Documents