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M10/4/PHYSI/HP3/SPA/TZ0/XX
Martes 11 de mayo de 2010 (mañana)
FísicaNiVEL sUPERiORPRUEBa 3
InSTruccIoneS PArA loS AluMnoS
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1 hora 15 minutos
número de convocatoria del alumno
0 0
© International Baccalaureate organization 2010
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Véase al dorso
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Opción E — Astrofísica
E1. Estapreguntatratadeladensidaddepoblaciónrelativadelasestrellasylasgalaxias.
El número de estrellas en torno al Sol, dentro de una distancia de 17años-luz, es de 75.Elnúmerodegalaxiasenelgrupolocal,dentrodeunadistanciade4,0×106años-luzdesdeelSol,esde26.
(a) Calculeladensidaddepoblaciónmedia,poraño-luz3,deestrellasygalaxias.
Estrellas: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Galaxias: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(b) Utilicesurespuestade(a)paradeterminarelcociente
densidaddepoblaciónmediadeestrellasdensidaddepoblaciiónmediadegalaxias
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E2. Estapreguntatratadelaluminosidad,tamañoydistanciadelasestrellas.
EldiagramadeHertzsprung-Russell(HR)muestralavariacióndelamagnitudabsolutadelasestrellasrespectoalaclaseespectral.
magnitudabsoluta
–4
–2
0
+2
+4
+6
+8
+10
+12
Capella Vega
Sol
10000
1000
100
10
1
0,1
0,01
0,001
luminosidad(Sol=1)
O B A F G K Mclaseespectral
LaestrellaCapellayelSolestánenlamismaclaseespectral(G).UtilizandoeldiagramadeHR,
(a) (i) sugieraporquéCapellatieneunáreasuperficialmayorqueelSol.
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(ii) estimelaluminosidaddeCapellaenfuncióndeladelSol.
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(Esta pregunta continúa en la siguiente página)
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(Pregunta E2: continuación)
(iii) calculeelradiodeCapellaenfuncióndelradiodelSol.
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(b) El método de paralaje espectroscópico puede utilizarse para medir la distancia de laestrellaVega.
(i) UtilizandoeldiagramaHR,indiquelamagnitudabsolutadeVega.
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(ii) LamagnitudaparentedeVegaes0,0.Determine(enparsec)ladistanciaaVegadesdelaTierra.
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(iii) LaluzprocedentedeVegaesabsorbidaporunanubedepolvosituadaentreVegaylaTierra.Sugieraelefecto,silohubiera,queestotendráenladeterminacióndeladistanciaaVegadesdelaTierra.
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E3. Esta pregunta trata de la radiación de fondo cósmico demicroondas (CMB) y la densidaddeluniverso.
LagráficamuestralaintensidadrelativadelaCMBcomofuncióndelalongituddeonda.
intensidadrelativa
0 1 longituddeonda/mm
(a) ExpliquecómoestagráficaesconsistenteconelmodelodelBigBangdeluniverso.
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(b) Ladensidaddeluniversodeterminarásudestinofinal.Resumalosproblemasvinculadosaladeterminacióndeladensidaddeluniverso.
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(c) Resumacómolaexpansióndeluniversohizoposibleenúltimotérminolaexistenciadenúcleosestablesyátomos.
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E4. Estapreguntatratadelarelaciónmasa–luminosidadytambiéndelaevolucióndelasestrellas.
La relaciónmasa–luminosidadpara las estrellas de la secuenciaprincipal se suponeque esL M∝ 3 5, ,dondeLeslaluminosidadyMeslamasa.LaestrellaXes8 ×104vecesmásluminosaqueelSoly25vecesmásmasivaqueelSol.
(a) DeduzcaquelaestrellaXesunaestrelladelasecuenciaprincipal.
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(b) Resuma,conrelaciónallímitedeOppenheimer-Volkoff,lasfasesevolutivasyeldestinodelaestrellaXdespuésdequesalgadelasecuenciaprincipal.
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E5. EstapreguntatratadelaleydeHubbleylaexpansióndeluniverso.
(a) ElespectrodelcúmulodegalaxiasPegasoImuestraundesplazamientode5,04nmenlalongituddeondadelalínea-K.Apartirdeunamuestradelaboratoriosemidelalongituddeondadeestalíneaen396,8nm.Calculelavelocidadderecesióndelcúmulo.
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(b) Lagráficamuestralasvelocidadesderecesióndediversoscúmulosdegalaxiasenfuncióndesusdistanciasaproximadas.
velocidadderecesión/×103kms–1
15
10
5
00 2 4 6
distancia/×1024m
(i) Indiqueunmétodomedianteelcualsepodríanhaberdeterminadolasdistanciasmostradasenlagráfica.
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(ii) Utilicelagráficaparademostrarquelaedaddeluniversoesdeaproximadamente1017s.
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Opción F — Comunicaciones
F1. Estapreguntatratadelamodulación.
(a) Eldiagramamuestracómovaríaconeltiempolaseñaldevoltajedeunaondaportadoramoduladaenfrecuencia(FM).
voltaje
(0,0) tiempo
Laondaportadoraestámoduladaporunaseñaldefrecuenciaúnica.
Sobrelosanterioresejes,esquematicelaseñaldeinformación. [1]
(b) Indiqueyexplique unaventajadelusodelamodulacióndefrecuencia(FM)enlugardelamodulacióndeamplitud(AM).
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F2. Estapreguntatratadelmuestreo.
Semuestreaunallamadadeteléfonoconunafrecuenciademuestreode8,0kHz.Sealmacenacadamuestracomounnúmerobinariodecuatrobits.Laduracióndecadabitdelamuestraesde4,0µs.
(a) Calculeelintervalodetiempoentreelfinaldeunamuestrayelcomienzodelasiguiente.
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(b) Resuma, en relación con su respuesta en (a), qué se entiende pormultiplexación pordivisióndetiempo.
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F3. Estapreguntatratadelsistemadetelefoníamóvil.
Enel sistemade telefoníamóvil,cadaáreageográficasedivideenunnúmerodecélulasoceldas con una estación base en cada célula, cada una conectada a un controlador decomunicacióncelular.
Describalafuncióndelasestacionesdebaseydelcontroladordecomunicacióncelular. [4]
Estacionesdebase: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Controladordecomunicacióncelular:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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F4. Estapreguntatratadelatransmisióndeseñalesenunafibraóptica.
(a) Unrayodeluzentraenunafibraópticadesdeelaire.ElrayoformaunánguloθconlanormalysufrereflexióntotalinternaenelpuntoP.
normal
normal
recubrimiento
aire
θ
núcleo
Elíndicederefraccióndelnúcleoes1,56yeldelrecubrimientoes1,38.
(i) Calculeelángulocríticodelafronterarecubrimiento-núcleo.
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(ii) Demuestrequeelmayorángulodeincidenciaθenelaireparaelcualtienelugarlareflexióninternatotalenlafronterarecubrimiento-núcleoes46 7, .
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(Pregunta F4: continuación)
(b) Distingaentreladispersiónmodalyladispersiónmaterialenunafibraóptica.
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(c) Sealimentaunafibraópticamonomodoconlaseñalmostrada.
potencia
tiempo
(i) Indiquequérepresentaeláreasombreada.
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(ii) Utilicelosanterioresejesparadibujarlaformaquetendrálaseñaldespuésdequesehayadesplazadounadistanciagrandeenlafibra. [2]
(iii) La potencia de la señal de entrada en una fibra monomodo es de 15,0mW.La atenuación por unidad de longitud para esta fibra es de 1,24dBkm–1.Determine la potencia de la señal de salida después de que la señal se hayadesplazadounadistanciade3,40kmenlafibra.
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Véase al dorso
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F5. Estapreguntatratadelamplificadoroperacional.
(a) Sobre lossiguientesejes,dibujeunbosquejodegráficaquemuestre lavariaciónconelvoltajedeentradaVentdelvoltajedesalidaVsaldeunamplificadoroperacionalnoinversor. [2]
Vsal
Vent
(b) Undispositivodealertadetemperaturahaceusodeunaseñalacústicaquesuenacuandoladiferenciadepotencialenélesde24V.Acontinuaciónsemuestraelcircuitoeneldispositivodealerta.
R R Q
termistor R
12V
–12V
Se requiere que la señal acústica suene cuando la temperatura del termistor excedalos50 °C.
(i) IndiqueelvoltajeenelpuntoQ.
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(ii) Aunatemperaturade50 °ClaresistenciadeltermistoresR.Expliqueporquélaseñalacústicasonarácuandolatemperaturaexcedalos50 °C.
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24Vseñal
acústica
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Opción G — Ondas electromagnéticas
G1. Estapreguntatratadelaluzláser.
(a) Resumacómoseproducelaluzláser.
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(b) Indiquedosmanerasenquelaluzemitidaporunláserdifieredelaluzemitidadesdeunbombilladefilamentoconvencional.
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Véase al dorso
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G2. Estapreguntatratadeunmicroscopiocompuesto.
Eldiagrama(quenoestáaescala)esdeunmicroscopiocompuesto.
lenteobjetivo lenteocular
60mm
F F F′ F′ 20mm
24mm
La distancia focal de la lente objetivo es de 20mm y la de la lente ocular es de 60mm.Secolocaunpequeñoobjetoaunadistanciade24mmdelalenteobjetivo.Elmicroscopioproduceunaimagenvirtualfinaldelobjetoaunadistanciade240mmdelalenteocular.
(a) (i) Determine,mediantecálculo,ladistanciaalalenteobjetivodelaimagenformadaporlalenteobjetivo.
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(ii) Expliqueporquélaimagende(a)(i)esreal.
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(iii) Determineladistanciaalalenteoculardelaimagenformadaporlalenteobjetivo.
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(b) Determineelaumentototaldelmicroscopio.
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G3. Estapreguntatratadelainterferencia.
(a) SobredosrendijasmuyestrechasAyBincidelaluzdeunláser.
A θ
BC
(diagramanoaescala) pantalla
ElpuntoCsobrelapantallaseencuentrajustoenfrentedelpuntomediodelasrendijas.
(i) Sobrelossiguientesejes,esquematicelavariaciónconelángulo,θ,delaintensidaddelaluzsobrelapantalla. [2]
intensidad
C θ
(ii) La separación de las rendijas es de 0,120mm y la longitud de onda de la luzes de 6,80×10–7m. La distancia entre las rendijas y la pantalla es de 1,40m.Calculelaseparacióndelasfranjasbrillantessobrelapantalla.
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Véase al dorso
M10/4/PHYSI/HP3/SPA/TZ0/XX
(Pregunta G3: continuación)
(b) Se cubre la rendija A con un vidrio transparente. El efecto del vidrio consiste enincrementarlalongituddelatrayectoriadelaluzdelarendijaalapantallaenmedialongituddeonda.Puedesuponersequelacantidaddeluzabsorbidaporelvidrioesdespreciable.Indiqueyexpliqueelefectooefectos,siloshay,delvidriosobre
(i) elpatróndeintensidadquehadibujadoen(a)(i).
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(ii) laseparacióndelasfranjasbrillantescalculadaen(a)(ii).
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G4. EstapreguntatratadelosrayosX.
EnuntuboderayosXseaceleranloselectronesdesdeelreposomedianteunadiferenciadepotencialeimpactansobreunobjetivodemetal.
(a) SobrelossiguientesejesdibujeyanoteunespectrotípicoderayosX. [2]
intensidad
0 longituddeonda
(b) IdentifiqueelmecanismoporelcualseproducenlasdiferentesregionesdelespectroderayosX.
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(c) EnuntuboconcretoderayosXseaceleranloselectronesdesdeelreposomedianteunadiferenciadepotencialde24kV.LalongituddeondamínimadelosrayosXproducidosesde4,8×10–11m.DetermineunvalorparalaconstantedePlanck.
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(d) Se orientan rayos X con longitud de onda de 2,25×10–10m hacia la superficie deuncristal.SeobservaunhazderayosXreflejado,intenso,deprimerorden,cuandolosrayosXformanunángulode28 1, conlasuperficiedelcristal.Determinelaseparacióndelosplanosatómicosenelcristal.
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Opción H — Relatividad
H1. Estapreguntatratadelossistemasdereferenciaylavelocidaddelaluz.
(a) Describaquéseentiendeporunsistemainercialdereferencia.
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(b) Eldiagramamuestradossistemasinercialesdereferencia.Elsistema ′S semueveconvelocidadv=2,0×108ms–1relativaalsistemaSenladirecciónx- ′x .Cuandolosorígenesdelosdossistemashancoincidido,seajustanlosrelojesdelosdossistemasparaqueindiquencero.
S
v=2,0×108ms–1
′S ′x x
Un suceso ocurre en x=5,0×103m cuando los relojes en el sistema S muestrant =3,0×10–5s.
(i) Utilizando lasecuacionesde transformacióndeGalileo,determine laposiciónytiempodeestesucesoenelsistemadereferencia ′S .
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Véase al dorso
M10/4/PHYSI/HP3/SPA/TZ0/XX
(Pregunta H1: continuación)
(ii) Un láser, en reposoenel sistema ′S , emiteun rayode luzenel sentidonegativode ′x (es decir, hacia la izquierda). Se mide la velocidad del rayo de luz,obteniendoelvalorcenelsistema ′S .Demuestre,utilizandolafórmuladeadicióndevelocidadesrelativista,quelavelocidaddelrayodeluzenelsistemaStambiénsemedirácomoc.
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(c) Resuma un experimento (diferente del experimento de Michelson-Morley) queproporcione pruebas de que la velocidad de la luz es independiente de la velocidaddesufuente.
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H2. Estapreguntatratadelacinemáticarelativista.
(a) Indiquequéseentiendeporlongitudpropiaeintervalodetiempopropio.
Longitudpropia: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Intervalodetiempopropio: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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[2]
(b) Unanaveespacialsedesplazaconvelocidadv=0,600crelativaaunaestaciónespacial.Dosláseres,AyB,sobrelaestaciónespacialseencuentranseparados5,00m,segúnlamedidadelosobservadoresdelaestaciónespacial.Elfactorgammaparaunavelocidaddev=0,600cesγ=1,25.
naveespacial v=0,600c
láserA láserB estaciónespacial
5,00m
(i) Desde la estación espacial se envía una señal de radio a la nave espacial.La transmisión dura 6,00s según los relojes de la estación espacial. Calcule laduracióndelatransmisiónsegúnlosobservadoresdelanaveespacial.
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(ii) CalculeladistanciaentrelosláseresAyBsegúnlosobservadoresdelanaveespacial.
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(Pregunta H2: continuación)
(c) Los láseres de (b) son disparados simultáneamente según los observadores de laestación espacial. La luz de cada láser deja sendas marcas sobre la nave espacial.Losobservadoresdelanaveespacialmidenladistanciaentrelasdosmarcasen6,25m.Segúnlosobservadoresdelanaveespacial
(i) indiquequélásersedisparóprimero.
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(ii) determineladiferenciaentiempoentrelosdisparosdelosdosláseres.
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H3. Estapreguntatratademecánicarelativista.
Laípsilon Y0( )esunapartículainestablequesedesintegraenuntau τ −( )yunantitau τ +( )deacuerdoconlareacción
Y0 → +− +τ τ
LaY0seencuentraenreposoconrespectoallaboratoriocuandosedesintegra.Elmomentodelτ − relativo al laboratorio es de 4,40GeVc–1. Lamasa en reposo delτ − y delτ + es de1,78GeVc–2.
DeterminelamasaenreposodelaY0.
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H4. Estapreguntatratadelarelatividadgeneral.
(a) IndiqueelprincipiodeequivalenciadeEinstein.
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(b) Uncoheteestáacelerandoenladirecciónmostrada,lejosdecualquiermasa.
T
aceleración
S
SeemiteunhazdeluzmonocromáticodesdeelsueloSdelcohete. ElhazalcanzaeltechoTdelcohete.SugieraporquélafrecuenciadelhazdeluzmedidaenTesmenorquelafrecuenciamedidaenS.
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(Pregunta H4: continuación)
(c) EldiagramamuestratrescohetesidénticosA,ByC.
CoheteAacelerando
CoheteB CoheteC enreposo encaídalibre
a
X Y X Y X Y
planeta
planeta
ElcoheteAestáacelerandoenelespacioexteriorconaceleracióna.
ElcoheteBseencuentraenrepososobrelasuperficiedeunplaneta.Laintensidaddelcampogravitatorioenlasuperficiedelplanetaesa.
El cohete C se encuentra en caída libre sobre un planeta. La intensidad del campogravitatoriodelplanetaenelentornodelcoheteesa.
Seemite luzdesdeuna fuenteXen lapared izquierdadecadacohete. El receptorYseencuentrajustoenfrentedeX.
Ladireccióninicialdelaluzesparalelaalsuelodelcohete.
Dibuje, para cada cohete, la trayectoria del rayo de luz emitido desde X según unobservadorencadacohete. [3]
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(Pregunta H4: continuación)
(d) LateoríadelarelatividadgeneraldeEinsteinpredicequeuncuerpomasivocausaunacurvaturadelespacio.
(i) Describaquéseentiendeporlacurvaturadelespacio.
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(ii) DescribacómoelexperimentodeEddingtonproporcionapruebasdelacurvaturadelespacioprovocadaporelSol.
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Opción I — Física médica
I1. Estapreguntatratadeloídoylaaudición.
(a) Indique la propiedad física de las ondas sonoras que está relacionada con laintensidaddelsonido.
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(b) Lagráficamuestralavariaciónconlafrecuenciadelumbraldeaudiciónparaunapersonaconcapacidadauditivanormal.
niveldeintensidaddesonido/dB
80
60
40
20
010 100 1000 10000 frecuencia/Hz
Calcule la intensidad de sonido con frecuencia de 600Hz que esta persona puedealcanzaraoír.
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(c) Como consecuencia de una exposición prolongada al ruido una persona sufre unapérdidaauditivade20dB.
(i) Sobrelosejesde(b)dibujeunbosquejodegráficaquemuestrelavariaciónconlafrecuenciadelumbraldeaudiciónparaestapersona. [1]
(ii) Explique por qué esta pérdida probablemente causará dificultades en elreconocimientodelhabla.
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I2. Estapreguntatratadelosultrasonidos.
(a) Definaimpedancia acústica.
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(b) UnultrasonidodeintensidadI0sedesplazaenunmediodeimpedanciaZ1eincidesobreunmedio de impedanciaZ2. El ultrasonido reflejado tiene intensidad IR dada por lasiguienteecuación.
II
Z ZZ Z
R
0
1 2
1 2
2
= −+
Expliqueporquécuandoseutilizanultrasonidossecolocaungelentreeltransductorylapieldelpaciente.
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I3. EstapreguntatratadelosrayosX.
(a) Definaespesor hemirreductor.
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(b) ElespesorhemirreductorenmetrosdeaireaunapresiónpytemperaturaTvienedadoporlaecuación
x Tp1
21 8 105= × ×,
LosrayosXprocedentesdelSolalcanzanlascapasexterioresdelaatmósferadelaTierra.
Sedisponedelossiguientesdatos.
Presiónmediadelaatmósfera = 2,0×104PaTemperaturamediadelaatmósfera = 240KAlturaefectivadelaatmósfera = 25km
Utilizandoestosdatos,calcule
(i) elespesorhemirreductorparalaatmósfera.
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(ii) lafraccióndelaintensidadderayosXincidentequesetransmitealasuperficiedelaTierra.
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(c) Comente,utilizando su respuesta a (b)(ii), si la atmósferaproporcionaunaprotecciónsignificativafrentealosrayosXincidentes.
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(Pregunta I3: continuación)
(d) FotonesderayosXconenergíamediade20keVincidenaunaalturade10kmporencimadelasuperficiedelaTierraaunritmode2,8×108m–2s–1.Unpasajeroseencuentraenunaviónaunaalturade10kmsobrelasuperficiedelaTierra.Elpasajerotieneunamasade60kgyunasuperficiecorporalde1,6m2.
ElfactordecalidadparalosrayosXes1.
(i) Calcule la dosis equivalente recibida por este pasajero durante un vuelo de treshorasaunaalturade10km.
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(ii) Indiqueunarazónporlacualladosisequivalenterecibidaserámuchomenorquesurespuestaa(d)(i).
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I4. Estapreguntatratadelosradioisótopos.
(a) Indiquequéseentiendeporlasemividaefectivadeunradioisótopo.
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[2]
(b) Laactividaddelospulmonespuedeserseguidautilizandolosradioisótopos 54133Xey36
81Kr.Lainformacióndeestosdosradioisótopossemuestraenlatabla.
Radioisótopos Semivida efectiva Productos de desintegración
54133Xe 5,2días β −yγ
3681Kr 12segundos γ
Indiqueyexpliqueunaventajayunadesventajadeutilizar 54133Xeenvezde36
81Kr.
Ventaja: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Desventaja: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Opción J — Física de partículas
J1. Estapreguntatratadelosquarks.
Lasiguiente tablamuestra lacargaeléctricade los tresquarksmás ligerosenfuncióndee,lacargadelprotón.
Sabor de quarkarriba(up)u
abajo(down)
d
extraño(strange)
s
Carga eléctrica / e23
− 13
− 13
(a) Utilizandolosdatosdelatabla,determine
(i) elcontenidodequarksdeunmesónconcarga+1yextrañeza(strangeness)0yeldeunbariónconcarga–1yextrañeza–3.
Mesón: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Barión: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(ii) losposiblesvaloresdeespíndelmesónde(a)(i).
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(b) IndiqueelprincipiodeexclusióndePauli.
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(c) Expliquecómoelbariónconcontenidodequarksuuuyespín 32noviolaelprincipiode
exclusióndePauli.
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Véase al dorso
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(Pregunta J1: continuación)
(d) EneldiagramadeFeynmanmostradounquarkabajoazulemiteungluónyproduceunquarkrojo.
quarkabajoazul
gluón
quarkrojo
Deduzca
(i) elsabordequark(tipo)delquarkproducido.
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(ii) losnúmeroscuánticosdecolordelgluónemitido.
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(e) El kaón positivo K + (compuesto por quarks us ) se desintegra en un antimuón yunneutrinodeacuerdoconlasiguientereacción.
K v+ +→ +µ
Expliquecómopuedededucirsequeestadesintegraciónesunprocesodeinteraccióndébil.
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(Pregunta J1: continuación)
(f) Eldiagramamuestratresdelosvérticesdeinteracciónparalainteraccióndébil.
W − W + Z 0
fermión fermión fermión fermión fermión fermión
Utilizandoelvérticeapropiado,dibujeundiagramadeFeynmanparaladesintegraciónK v+ +→ +µ identificandotodaslaspartículasinvolucradas. [3]
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Véase al dorso
M10/4/PHYSI/HP3/SPA/TZ0/XX
J2. Estapreguntatratadelacámaradebúrbujas.
El diagrama es una copia de una fotografía tomada en una cámara de búrbujas deladesintegracióndeunpionneutro π 0( )endosfotones,π γ0 2→ .Cadaunodelosfotonesproducidossematerializaenunparelectrón-positrón.Lastrayectoriasmostradaspertenecenalosdospareselectrón-positrón.
(a) Indiqueporquélosrastrosdelosfotonesnoaparecenenlafotografía.
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(b) Sobreelanteriordiagrama,
(i) dibujelíneasqueindiquenlatrayectoriadecadaunodelosfotones. [1]
(ii) rotuleconlaletraPelpuntodondesehadesintegradoelpion. [1]
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(Pregunta J2: continuación)
(c) Resumasielpionestabaenmovimientooenreposocuandosedesintegró.
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(d) Latrayectoriadeunodeloselectronesproducidosesunaespiral.Sugieraunarazónparalaformadeestatrayectoria.
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Véase al dorso
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J3. EstapreguntatratadediagramasdeFeynmanycorrientesneutras.
(a) Eldiagramamuestraelvérticedeinteraccióndelainteracciónelectromagnética.
fotón
fermión fermión
Pueden producirse hadrones mediante la interacción electromagnética en colisioneselectrón-positrónatravésdelareacción
e e q q− ++ → +
endondeqrepresentaunquarkyq unantiquark.
(i) DibujeundiagramadeFeynmanparaelprocesoe e u u− ++ → + dondeurepresentaelquarkarriba. [1]
(ii) Resumaporquélareacciónde(a)(i)acaballevandoalaproduccióndehadronesynodequarksindividuales.
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(Pregunta J3: continuación)
(b) Eldiagramamuestradosvérticesparalainteraccióndébil.
0Z W −
Laslíneassólidasrepresentanquarksoleptones.
(i) Indiquequéseentiendeporcorrienteneutra.
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(ii) Dibuje un diagrama de Feynman para el proceso e e u u− ++ → + , donde urepresentaunquarkarriba,queestámediadoporunacorrienteneutra. [1]
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–39– M10/4/PHYSI/HP3/SPA/TZ0/XX
(Pregunta J3: continuación)
(c) Enrelaciónalosvérticesdeinteraccióndébilde(b)sugieracómopuededetectarseel 0Z .
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(d) ElW e v− −→ +sedesintegraenlaformaW e v− −→ + .Indiqueyexpliquesielantineutrinoenestadesintegraciónesunelectrón,unmuónounantineutrinotau.
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J4. Estapreguntatratadeluniversoprimitivo.
Hastaunos3×105añosdespuésdelBigBang,losfotonesnopodíanpenetrarenelhidrógenodeluniverso. Sugiera, sincálculos,porqué tuvoque transcurrireste tiempoparaque losfotonespudieranpropagarseatravésdelhidrógeno.
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