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38 páginas
M14/4/PHYSI/SP3/SPA/TZ0/XX
Jueves 8 de mayo de 2014 (tarde)
físicaNivel medioPrueba 3
InSTruccIoneS PArA loS AluMnoS
• escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.• no abra esta prueba hasta que se lo autoricen.• conteste todas las preguntas de dos de las opciones.• escriba sus respuestas en las casillas provistas.• en esta prueba es necesario usar una calculadora.• Se necesita una copia sin anotaciones del Cuadernillo de datos de Física para esta prueba.• la puntuación máxima para esta prueba de examen es [40 puntos].
opción Preguntas
opción A — Visión y fenómenos ondulatorios 1 – 3
opción B — Física cuántica y física nuclear 4 – 6
opción c — Tecnología digital 7 – 9
opción D — relatividad y física de partículas 10 – 11
opción e — Astrofísica 12 – 14
opción F — comunicaciones 15 – 17
opción G — ondas electromagnéticas 18 – 19
© International Baccalaureate Organization 2014
Número de convocatoria del alumno
1 hora
Código del examen
2 2 1 4 – 6 5 3 0
40EP01
22146530
– 2 – M14/4/PHYSI/SP3/SPA/TZ0/XX
40EP02
No escriba en esta página.
Las respuestas que se escriban en esta página no serán corregidas.
– 3 –
Véase al dorso
M14/4/PHYSI/SP3/SPA/TZ0/XX
40EP03
Opción A — Visión y fenómenos ondulatorios
1. Esta pregunta trata del ojo y la visión.
(a) Seproyectaluzverdesobreunfiltroamarillo.Indiqueelcolordelaluzquesetransmiteatravésdelfiltro. [1]
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(b) (i) Se iluminaunobjetoblanco con intensidades iguales de luz roja y luzverde almismotiempo.Indiqueelcolorquemostraráelobjetoaunobservador. [1]
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(ii) Seobservaotroobjetoblancoaplenaluzdelsol.Resuma,aludiendoalascélulas de la retina sensiblesalaluz,porquéelobjetoseveconmásclaridadcuandoseloobservadirectamenteynoporelrabillodelojo. [2]
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(La opción A continúa en la página siguiente)
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(Opción A: continuación)
2. Esta pregunta trata del efecto Doppler.
(a) Describa qué se entiende por efecto Doppler. [2]
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(b) Un niño en un carrusel (tiovivo) se desplaza con rapidez de 6,5ms–1 siguiendo una trayectoria circular horizontal ABCDA. A gran distancia del carrusel se encuentra un observador estacionario.
B
hacia el observador estacionario
niño 6,5ms–1
A C
D
ElniñohacesonarunsilbatomientrassedesplazadesdelaposiciónBhastalaposiciónD.El silbato emite sonidode frecuencia850Hz. La rapidez del sonido en el aire es de330ms–1.
(i) Determinelafrecuenciamínimadelsonidoescuchadoporelobservador. [2]
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–5–
Véase al dorso
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40EP05
(Continuación: opción A, pregunta 2)
(ii) Describa la variación en la frecuencia del sonido escuchado por el observador. [2]
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3. Esta pregunta trata de la resolución y de la polarización.
(a) IndiqueelcriteriodeRayleigh. [2]
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40EP06
(Continuación: opción A, pregunta 3)
(b) Un barco se dirige hacia dos torres de piedra construidas sobre tierra.
torres de piedrabarco
(no a escala)
Emlyn,queestáenelbarco,contemplalastorres.LaspupilasdelosojosdeEmlyntienen 2,0 mm dediámetrocadauna.Lalongituddeondamediadelaluzsolaresde 550 nm.
(i) CalculelaseparaciónangulardelasdostorrescuandolasimágenesdelastorresaparecenapenasresueltasparaEmlyn. [1]
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(ii) Emlyn puede tener las imágenes de las dos torres apenas resueltas cuando sudistanciaalastorresesde11km.Determineladistanciaentrelasdostorres. [2]
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– 7 –
Véase al dorso
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40EP07
(Continuación: opción A, pregunta 3)
(c) Derepente,aumentalaintensidaddelaluzdelsol.Comoresultado,seproduceuncambioenladistanciaentreEmlynylastorresparalacuallasimágenesquedanapenasresueltas.Indiqueyexplique,enrelaciónconlarespuestadelojo,cómovaríaestadistancia. [3]
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(d) Emlynseponeunasgafasdesolpolarizantes.Expliquecómoestas gafas de sol reducen laintensidaddelaluz,reflejadadelmar,queentraenlosojosdeEmlyn. [2]
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Fin de la opción A
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Opción B — Física cuántica y física nuclear
4. Estapreguntatratadeladualidadonda–partícula.
(a) Describa qué se entiende por hipótesis de De Broglie. [2]
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(b) Seaceleradesdeelreposounapartículademasa6,4×10–27kgycarga3,2×10–19 C a través deunadiferenciadepotencialde25kV.
(i) Calculelaenergíacinéticadelapartícula. [1]
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(ii) DeterminelalongituddeondadeDeBrogliedelapartícula. [3]
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– 9 –
Véase al dorso
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40EP09
(Opción B: continuación)
5. Estapreguntatratadelosespectrosatómicos.
(a) Expliquecómolaslíneasespectralesatómicasproporcionanevidenciadelaexistenciadenivelesdiscretosdeenergíaenloselectronesdelosátomos. [3]
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–10– M14/4/PHYSI/SP3/SPA/TZ0/XX
40EP10
(Continuación: opción B, pregunta 5)
(b) Eldiagramamuestraalgunosdelosnivelesdeenergíadeunátomodehidrógeno.
energía/eV
– 0,85– 1,51
– 3,40
– 13,6 estadofundamental
(i) Calculelalongituddeondadelfotónqueseemitecuandounelectrónsedesplazadesdeelniveldeenergíade– 3,40eVhastaelniveldeenergía– 13,6eV. [3]
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(ii) Indiqueyexpliquesiesposiblequeunátomodehidrógenoenelestadofundamentalabsorbaunfotónconenergíade12,5eV. [2]
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(La opción B continúa en la página siguiente)
– 11 –
Véase al dorso
M14/4/PHYSI/SP3/SPA/TZ0/XX
40EP11
(Opción B: continuación)
6. Esta pregunta trata de la desintegración radiactiva.
(a) Definalaconstante de desintegración de un isótopo radiactivo. [1]
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(b) Demuestrequelaconstantededesintegraciónλestárelacionadaconlasemivida 12
T por laexpresión
12
ln 2Tλ = . [2]
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(c) Elestroncio-90esunisótoporadiactivoconunasemividade28años.Calculeeltiemponecesarioparaquesedesintegreun65%delosnúcleosdeestroncio-90enunamuestradel isótopo. [3]
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Fin de la opción B
– 12 – M14/4/PHYSI/SP3/SPA/TZ0/XX
40EP12
Opción C — Tecnología digital
7. Esta pregunta trata de los dispositivos digitales.
(a) Seconvierteunaseñalanalógicade22Venunaseñaldigital.
(i) Determineelnúmerobinarioqueequivaleal22. [1]
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(ii) Resumacómosealmacenaestaseñaldigitaleneldiscocompacto(CD). [2]
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(iii) DescribacómoserecuperalainformaciónalmacenadaenelCD. [2]
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Véase al dorso
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40EP13
(Continuación: opción C, pregunta 7)
(b) La información digital puede almacenarse también en un dispositivo acoplado por carga (CCD).
(i) Laluzqueincidesobreunpíxelhacequeseformeunadiferenciadepotencialatravésdelpíxel.Indiquelapropiedaddelaluzincidentequeesproporcionalaladiferencia de potencial. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) Losfotonesque incidensobreunpíxeldeunCCDconcretodanunaenergíade 4,5×10–16J al píxel. La frecuencia de los fotones es de 6,2×1014Hz. El rendimiento cuántico de un píxel es del 84% y la capacitancia del píxel es de25pF.Determineladiferenciadepotencialqueseformaatravésdelpíxel. [4]
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(Opción C: continuación)
8. Estapreguntatratadelosamplificadoresoperacionales(AO).
(a) Eldiagramamuestraunamplificadorinversor.
RF
VEN
R
(líneadevoltajecero)
VSAL
ElAOfuncionaconunafuenteenergéticade±6,0V.LaresistenciadeRFesde75kΩ y la resistencia de Resde15kΩ.
(i) IndiqueunapropiedaddeunAOideal. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) Determinelagananciadelazocerradodelamplificadorinversor. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(iii) Calcule el voltaje de entrada para el que se alcanza saturación positiva. [1]
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Véase al dorso
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(Continuación: opción C, pregunta 8)
(b) El voltaje de entrada Venelamplificadorinversorde(a)varíaconeltiempot de acuerdo conlagráfica.
V/V 6
4
2
0
– 2
– 4
– 6
10 2 3 4 t/ms
Sobrelosejes,esquematiceunagráficaquemuestrecómovaríaconeltiempoelvoltaje de salida. [3]
9. Estapreguntatratadelsistemadetelefoníamóvil.
UnpasajerodetrenenFranciatieneunaconversacióndediezminutosatravésdesuteléfonomóvil con un amigo enCanadá. Resuma el papel de las estaciones base, el comunicacióncelularylaredtelefónicaconmutadapública(RTC)enestallamadatelefónica. [4]
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Fin de la opción C
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Opción D — Relatividad y física de partículas
10. Estapreguntatratadelacinemáticarelativista.
El diagrama muestra una nave espacial desplazándose más allá de la Tierra en ruta a un planetaP.ElplanetaseencuentraenreposorespectoalaTierra.
0,60c
nave espacial
Tierra
12 años-luz
planeta P
Ladistanciaentre laTierrayelplanetaPesde12años-luzmedidaporobservadores sobre laTierra.Lanaveespacialsedesplazacon una rapidezde0,60cconrespectoalaTierra.
Considere dos sucesos: Suceso 1: CuandolanaveespacialpasasobrelaTierra Suceso 2: Cuando la nave espacial pasa sobre el planeta P
JudyestáenlanaveespacialyPeterestáenreposoenlaTierra.
(a) Indiquelarazónporlacualelintervalodetiempoentreelsuceso1yelsuceso2esunintervalodetiempopropiotalcomolomideJudy. [1]
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(b) (i) Calculeelintervalodetiempoentreelsuceso1yelsuceso2segúnPeter. [1]
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Véase al dorso
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(Continuación: opción D, pregunta 10)
(ii) Calculeelintervalodetiempoentreelsuceso1yelsuceso2segúnJudy. [2]
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(c) Judy considera que se encuentra en reposo. Según Judy, la Tierra y el planeta P sedesplazan hacia la izquierda.
(i) Calcule,deacuerdoconJudy,ladistanciaqueseparaalaTierradelplanetaP. [1]
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(ii) Utilizandosusrespuestasde(b)(ii)y(c)(i),determinelarapidez del planeta P con respecto a la nave espacial. [1]
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(iii) Comentesurespuestaa(c)(ii). [1]
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(Continuación: opción D, pregunta 10)
(d) EnunpuntointermedioentrelaTierrayelplanetaP,lanaveespacialpasajuntoaunaestaciónespacialenreposorespectoalaTierrayalplanetaP.Eneseinstante,seenvíanseñalesde radiohacia lanaveespacialdesde laTierray elplanetaP. Las señales seemitensimultáneamentesegúnunobservadorSenreposoendelaestaciónespacial.
0,60c
Tierra
nave espacial
observador S
planeta P
estación espacial
Determine,deacuerdoconJudyenlanaveespacial,quéseñalseemiteprimero. [3]
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Véase al dorso
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40EP19
(Opción D: continuación)
11. Estapreguntatratadelasinteraccionesfundamentales.
(a) El kaón es un hadrón cuya estructura de quarks es K us+ = .
(i) IndiqueyexpliquesiesaplicablealoskaoneselprincipiodeexclusióndePauli. [2]
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(ii) Se suministra energía al kaón para fragmentar la partícula en sus quarksconstituyentes. Prediga, en relación con el color de los quarks, qué ocurrirá alsuministrarcadavezmásenergíaalK+. [3]
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(Continuación: opción D, pregunta 11)
(b) El kaón (K us )+ = se desintegra en un antimuón y un neutrino, tal comomuestra eldiagramadeFeynman.
u
s
+µ
µν
(i) ExpliqueporquélapartículavirtualdeestediagramadeFeynmanhadeserunapartículadeintercambiodelainteraccióndébil. [2]
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(ii) La masa de la partícula virtual de (b)(i) es aproximadamente de 80GeVc–2. Estimeelrangodelainteraccióndébil. [2]
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(c) UnestudianteafirmaqueelK+ se produce en las desintegraciones de neutrones de acuerdo con la reacción n K e+ −→ + .Indiqueunarazónporlacualesfalsaestaafirmación. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fin de la opción D
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Véase al dorso
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40EP21
No escriba en esta página.
Las respuestas que se escriban en esta página no serán corregidas.
– 22 – M14/4/PHYSI/SP3/SPA/TZ0/XX
40EP22
Opción E — Astrofísica
12. Esta pregunta trata de objetos en el universo.
(a) Indiqueuna diferencia entre
(i) una estrella de la secuencia principal y un planeta. [1]
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(ii) uncúmuloestelaryunaconstelación. [1]
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– 23 –
Véase al dorso
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40EP23
(Continuación: opción E, pregunta 12)
(b) Indiquecómo
(i) sesabequelasestrellasdelasecuenciaprincipalestánformadasensumayorpartede hidrógeno. [1]
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(ii) permanece en equilibrio una estrella de la secuencia principal pese a tener granmasa. [1]
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(c) Lagráficamuestralavariaciónconlalongituddeondadelaintensidaddeunaestrelladela secuencia principal.
intensidad
100 200 300 400 500 600 700 800 longitud de onda/nm
Calculelatemperaturasuperficialdeestaestrella. [2]
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40EP24
(Opción E: continuación)
13. Esta pregunta trata de una estrella cefeida.
(a) Lagráficamuestralavariaciónconeltiempotdelamagnitudaparentem de una estrella cefeida concreta.
m
15,2
15,3
15,4
15,5
15,6
15,7
15,8
15,90 2 4 6 8 t/días
Indique
(i) quémidelamagnitudaparente. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) larazóndelavariaciónenlamagnitudaparentedelaestrella. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(La opción E continúa en la página siguiente)
–25–
Véase al dorso
M14/4/PHYSI/SP3/SPA/TZ0/XX
40EP25
(Continuación: opción E, pregunta 13)
(b) El período T, en días, de variación de la magnitud aparente está relacionado con lamagnitudabsolutamediaM de la estrella de (a) a través de la siguiente ecuación.
M T= − × −( , lg ) ,2 81 1 43
Determineladistanciaalaestrella. [5]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(c) El brillo aparente de la estrella cefeida es b = × − −1 5 10 14 2, Wm .Determinelaluminosidadde la estrella. [3]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(La opción E continúa en la página siguiente)
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40EP26
(Opción E: continuación)
14. Esta pregunta trata de la radiación de fondo cósmica de microondas (CMB, Cosmic Microwave Background).
(a) Indiquedoscaracterísticasdelaradiacióndefondocósmicademicroondas(CMB). [2]
1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(b) ExpliquecómolaradiaciónCMBproporcionaevidenciadelmodelodelBigBangconununiversoenexpansión. [2]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fin de la opción E
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Véase al dorso
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40EP27
No escriba en esta página.
Las respuestas que se escriban en esta página no serán corregidas.
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40EP28
Opción F — Comunicaciones
15. Estapreguntatratadelamodulación.
(a) (i) Expliquequéseentiendepormodulacióndefrecuencia(FM). [2]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) Lagráficamuestralavariaciónconeltiempot del voltaje V de una onda portadora moduladaenfrecuencia.Laamplituddelaondadeseñalesde1,0V.
V/V 1,5
1,0
0,5
0,0
–0,5
–1,0
–1,5
1,0 2,0 2,51,50,50,0 t/μs
Sobre los ejes, dibuje una gráfica esquemática quemuestre la variación con eltiempot del voltaje de la onda de señal. [2]
(La opción F continúa en la página siguiente)
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Véase al dorso
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40EP29
(Continuación: opción F, pregunta 15)
(b) Utilizandolagráficade(a)(ii),determinelafrecuenciade
(i) la onda portadora. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) la onda de señal. [2]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(c) Indique una ventaja y una desventaja de la modulación FM al compararla con lamodulacióndeamplitud(AM). [2]
Ventaja:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Desventaja:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(La opción F continúa en la página siguiente)
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40EP30
(Opción F: continuación)
16. Estapreguntatratadelmuestreo.
Semuestreaunaseñalanalógica.Lagráficamuestralavariaciónconeltiempot del voltaje V decadamuestra.
V/V
12
10
8
6
4
2
00 0,5 1,0 1,5 2,0 t/ms
Seredondeaelvoltajedecadamuestrahastaelenteromáspróximo.
(a) Determinelafrecuenciademuestreo. [2]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Véase al dorso
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40EP31
(Continuación: opción F, pregunta 16)
(b) Elmayorvoltajeenunamuestraesde12V.Determineelnúmeromínimodebitsquesenecesitanpararepresentarcadamuestra. [2]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(c) Calculeelequivalentebinariodelaséptimamuestra. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(La opción F continúa en la página siguiente)
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40EP32
(Opción F: continuación)
17. Estapreguntatratadelatransmisióndigitalydelasfibrasópticas.
(a) Indiquequéseentiendeporatenuación. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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– 33 –
Véase al dorso
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40EP33
(Continuación: opción F, pregunta 17)
(b) Sevaatransmitirunaseñaldigitalalolargodeunafibraóptica.Elcocienteentreseñal
y ruido señal
ruido
quees10lg PP
enlafibranodebecaerpordebajodelos35dB.
Se dispone de los siguientes datos.
Atenuaciónporunidaddelongituddelafibraóptica = 2,6dBkm–1
La potencia de la señal de entrada es señalP = = 88mW
Lapotenciadelruidoenlafibraesconstanteen ruidoP = = 52pW
(i) Determine,utilizandolosdatos,lamayordistanciaquepuederecorrerlaseñalantesdequetengaqueseramplificada. [3]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) Lafibraópticatieneunalongitudtotalde5600km.Eltiempototaldetransmisiónalolargodelalongituddelafibraesde28ms.Estimeelíndicede refracción del núcleodelafibra. [2]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fin de la opción F
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Opción G — Ondas electromagnéticas
18. Esta pregunta trata de una lupa y de un telescopio.
(a) Seutilizacomolupaunalentedelgadaconvergente(convexa).SecolocaunobjetoOentreunpuntofocaldelalenteyelcentrodelalente.Semuestranlospuntosfocalesdelalente,marcadosconlaletraF.
O
F F
lenteconvexa
(i) Definaeltérminopunto focal. [2]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) Sobreeldiagrama,construyarayosquesitúenlaposicióndelaimagendelobjeto.RotuleconIlaimagen. [3]
(La opción G continúa en la página siguiente)
–35–
Véase al dorso
M14/4/PHYSI/SP3/SPA/TZ0/XX
40EP35
(Continuación: opción G, pregunta 18)
(b) Semodificalaposicióndelalentede(a)demodoquelaimagenvirtualdelobjetoseformaenelpuntopróximodelojo.Elojoestámuycercadelalente.
(i) Definaeltérminopunto próximo. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) Resumalaventajadeformarlaimagenenlaposicióndelpuntopróximodelojo. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(c) La lente de (a) tiene una longitud focal de 6,0cmy pasa a utilizarse comoocular deun telescopio astronómico. La lente objetivo del telescopio tiene una longitud focal de90cm.Eltelescopioseutilizaconajustenormal.
(i) Indiquelaseparaciónentrelalenteobjetivoylalenteocular. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) Determinelaamplificaciónangulardeltelescopio. [2]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(La opción G continúa en la página siguiente)
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(Opción G: continuación)
19. Esta pregunta trata de la interferencia.
Laluzdeunláserincidesobredosrendijasparalelasidénticas. Laluz,alpasarporlasdosrendijas,produceunpatróndefranjassobreunapantalla.
luz
A franja brillante
B franja oscura
C franja brillante
dos rendijas pantalla (no a escala)
En C se produce una franja brillante central. La siguiente franja brillante se produce en A y hay una franja oscura en B.
(a) Laluzdelláserescoherenteymonocromática.Resumaquéseentiendeporlostérminos
(i) coherente. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) monocromático. [1]
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(La opción G continúa en la página siguiente)
– 37 –
Véase al dorso
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40EP37
(Continuación: opción G, pregunta 19)
(b) Indiqueladiferenciadefaseentrelasondaslumínicasdelasdosrendijasquesejuntan en B. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(c) Ladistanciadesdelasdosrendijashastalapantallaesde1,5m. LadistanciaBCesde1,8mmyladistanciaentrelasrendijasesde0,30mm.
(i) Demuestrequeelláserproduceluzconlongituddeondaiguala720nm. [3]
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(ii) Indiqueladiferenciadecamino,enmetros,entrelasondasquesejuntanenB. [1]
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(La opción G continúa en la página siguiente)
–38– M14/4/PHYSI/SP3/SPA/TZ0/XX
40EP38
(Continuación: opción G, pregunta 19)
(d) La luz del láser pasa a incidir en perpendicular sobre una red de difracción. El ángulo entrelosmáximosdeintensidaddetercerordenesde78.
luz,λ = 720nm 78
tercerorden,n = 3
tercerorden,n = 3 red de difracción
Determineelnúmerodelíneaspormetrodelareddedifracción. [3]
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Fin de la opción G
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