03 Rubrica Solemne 3 CFIS 023 - FMF 024 201820

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FORMA 2010 
Departamento de Ciencias Físicas 
Física general 
Solemne 3 – CFIS 023 - FMF 024 
 
Nombre:…………………..…………………………. RUT: ……………………… Firma: …..…...…….……. 
 
Logros de Aprendizaje 
 
 Convertir Temperaturas entre distintas escalas térmicas (Celsius y Kelvin). 
 Calcular; la dilatación lineal de un material, la energía necesaria para cambiar la temperatura y el estado de un cuerpo, 
el calor transferido por efecto conducción en procesos térmicos. 
 Identificar los conceptos de carga eléctrica, y fuerza, campo y potencial eléctricos 
 Calcular; las fuerzas, el campo eléctrico y potencial eléctrico en sistemas de partículas cargadas (en una dimensión) 
 
 
Indicaciones: 
 El uso del teléfono celular está prohibido por el tiempo que dura la prueba, éste debe estar apagado y guardado en 
su mochila o bolso, si se sorprende a alguien con celular será calificado con nota 1.0. 
 La prueba contempla dos ítem, alternativas 60% y desarrollo 40% 
 Responda el ítem de alternativas usando sólo lápiz de mina. 
 Coloque su nombre, RUT e información del curso en la hoja de respuesta para las alternativas. 
 Marque sólo una respuesta por cada pregunta en el ítem de alternativas, cada alternativa vale 0,5 puntos. 
 Los resultados finales en los problemas de desarrollo debe ser escrito con lápiz pasta y encerrados en un rectángulo. 
 TIEMPO TOTAL 90 minutos: Ítem alternativas 55 minutos – Problemas de desarrollo 35 minutos. 
 
 
 
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1) ¿Qué ocurre con las partículas de un cuerpo cuando éste libera calor? 
a) Nada, permanecen en el mismo estado de movimiento. 
b) Disminuyen su movimiento. 
c) Aumentan su movimiento. 
d) Cambian al estado de reposo. 
e) N.A. 
 
2) Un cuerpo se calienta de tal forma que su temperatura cambia de 30 °C a 90 °C. ¿Cuál es el cambio de temperatura en 
Kelvin? 
a) 30 𝐾 
b) 𝟔𝟎 𝑲 
c) 90 𝐾 
d) 303 𝐾 
e) 333 𝐾 
 
3) Se tiene dos alambres del mismo material y de longitudes distintas. Cuando ambos son sometidos simultáneamente al 
mismo cambio de temperatura, sufrirán una variación en sus longitudes ¿Qué alternativa es verdadera respecto de la 
variación de la longitud de los alambres? 
a) ∆𝐿𝐴 = ∆𝐿𝐵 
b) ∆𝐿𝐴 > ∆𝐿𝐵 
c) ∆𝑳𝑨 < ∆𝑳𝑩 
d) 𝑁𝑜 ℎ𝑎𝑦 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑒𝑛 𝑎𝑚𝑏𝑜𝑠 𝑎𝑙𝑎𝑚𝑏𝑟𝑒𝑠 
e) 𝑁𝑎𝑑𝑎 𝑠𝑒 𝑝𝑢𝑒𝑑𝑒 𝑎𝑓𝑖𝑟𝑚𝑎𝑟 𝑦𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑒 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑖𝑡𝑎 𝛼 
 
 
4) Los cuerpos A y B de la figura están en contacto térmico. Las masas de los cuerpos es tal que 𝑀𝐴 > 𝑀𝐵 , y sus volúmenes 
son 𝑉𝐴 > 𝑉𝐵 y finalmente sus temperaturas están en la relación 𝑇𝐴 > 𝑇𝐵. ¿Por qué el flujo de calor 𝑄 tiene el sentido 
indicado en la figura? 
a) 𝑃𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝐴 𝑒𝑠 𝑚á𝑠 𝑝𝑒𝑠𝑎𝑑𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝐵 
b) 𝑃𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝐴 𝑡𝑖𝑒𝑛𝑒 𝑚á𝑠 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑞𝑢𝑒 𝐵 
c) 𝑷𝒐𝒓𝒒𝒖𝒆 𝒍𝒂 𝒕𝒆𝒎𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒅𝒆 𝑨 𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒚𝒐𝒓 𝒒𝒖𝒆 𝒍𝒂 𝒅𝒆 𝑩 
d) 𝑃𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝐴 𝑒𝑠 𝑚á𝑠 𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝐵 
e) 𝑁𝑜 𝑒𝑠𝑡á 𝑙𝑎 𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎 
 
 
 
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5) A 2 gramos de cobre se le proporcionan 9,3 calorías ¿Cuál es el cambio de temperatura al cual fue sometido? 
Calor específico del cobre 𝑐 = 0,093 
𝑐𝑎𝑙
𝑔∙°𝐶
 ? 
a) 10 °𝐶 
b) 𝟓𝟎 °𝑪 
c) 100 °𝐶 
d) 110 °𝐶 
e) 150 °𝐶 
 
6) Se tiene 1 kg de plata a 960 °C y se necesitan fundir solo 300 gramos. ¿Cuánta energía se requiere? Calor especifico de 
la plata: 𝑐 = 0,031 
𝑐𝑎𝑙
𝑔∙°𝐶
; Calor latente de fusión: 𝐿𝐹 = 90,75 
𝑐𝑎𝑙
𝑔
 ; Temperatura de fusión: 𝑇𝐹 = 960 °𝐶 
a) 9,3 𝑐𝑎𝑙 
b) 27,225 𝑐𝑎𝑙 
c) 90,75 𝑐𝑎𝑙 
d) 𝟐𝟕𝟐𝟐𝟓 𝒄𝒂𝒍 
e) 90750 𝑐𝑎𝑙 
 
7) Para el plomo se tiene que su temperatura de fusión es 327 °𝐶, su temperatura de ebullición es 1750 °C, su Calor 
latente de fusión es 2,45 ∙ 104 
𝐽
𝑘𝑔
 , y su Calor latente de vaporización es 8,7 ∙ 105 
𝐽
𝑘𝑔
 . ¿Cuánta energía se requiere para 
fundir 1 kg de plomo a 400 °𝐶? 
a) −8,7 ∙ 105 𝐽 
b) −2,45 ∙ 104 𝐽 
c) 𝟎 𝑱 
d) 2,45 ∙ 104 𝐽 
e) 8,7 ∙ 105 𝐽 
 
8) Una barra de cobre de 1 𝑚 de longitud y 1 𝑐𝑚2 de área conecta dos ambientes, cuyas temperaturas se muestran en la 
figura. ¿Cuánto calor fluye por la barra en 1 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜? 𝑘𝑐𝑢 = 100 
𝑐𝑎𝑙
𝑠∙𝑚∙°𝐶
 
a) 1 𝑐𝑎𝑙 
b) 1,67 𝑐𝑎𝑙 
c) 𝟔𝟎 𝒄𝒂𝒍 
d) 100 𝑐𝑎𝑙 
e) 6000 𝑐𝑎𝑙 
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9) Para las tres cargas de la figura. ¿Cuál vector representa mejor la fuerza neta sobre la carga 
positiva? 
a) ↑ 
b) → 
c) ↗ 
d) ↙ 
e) ← 
 
10) Para el sistema de la figura, las magnitudes de las cargas son iguales a 𝑄. Si la fuerza de atracción que produce la carga 
positiva de la izquierda sobre la carga central es 𝐹 ¿Cuál es la magnitud de la fuerza que produce la carga positiva de la 
derecha sobre la carga central? 
a) 
𝐹
4
 
b) 
𝐹
2
 
c) 𝐹 
d) 2 ∙ 𝐹 
e) 𝟒 ∙ 𝑭 
 
11) La figura muestra dos cargas de igual magnitud e igual signo. ¿En qué punto a lo largo de la línea horizontal el campo 
eléctrico podría anularse? 
a) A 
b) B 
c) C 
d) A y C 
e) A , B y C 
 
12) La figura muestra dos cargas de igual magnitud pero distinto signo, 𝑄1 = 10 𝑛𝐶 y 𝑄2 = −10 𝑛𝐶 ¿Cuál es el valor del 
potencial total en el punto P? 
a) −180 𝑉 
b) −90 𝑉 
c) 𝟎 𝑽 
d) 90 𝑉 
e) 180 𝑉 
 
 
 
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Problema 1 
El vapor de agua es el gas formado cuando el agua pasa de un estado líquido a uno gaseoso. Para obtener agua a partir de 
vapor de agua es necesario que la masa de vapor ceda calor. 
Se tienen 10 gramos de vapor de agua a 220 °C. Si 𝐿𝑉 = 540 
𝑐𝑎𝑙
𝑔
 ; 𝑐𝑉 = 0,46 
𝑐𝑎𝑙
𝑔∙°𝐶
 ; 𝑐𝐿 = 1 
𝑐𝑎𝑙
𝑔∙°𝐶
 
a) ¿Cuánta energía deben ceder los 10 gramos de vapor para llegar a una temperatura de 100 °C? (15 puntos) 
𝑄 = 𝑚 ∙ 𝑐 ∙ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) = 10 ∙ 0,46 ∙ (100 − 220) = −552 𝑐𝑎𝑙 
 
La expresión para calcular el calor 
cedido es correcta y el resultado 
es correcto. 
15 puntos 
La expresión para calcular el calor 
cedido es correcta, los valores 
reemplazados son los correctos, 
pero el resultado es erróneo. 
10 puntos 
La expresión para calcular el calor 
cedido es correcta, algunos 
valores reemplazados son 
incorrectos y el resultado es 
erróneo. 5 puntos 
 
No presenta nada o todo su 
trabajo es erróneo. 
 
0 puntos 
 
b) ¿Cuánto calor se debe extraer a los 10 gramos de vapor de agua para condensarlos completamente? (15 puntos) 
𝑄 = 𝑚 ∙ 𝐿 = 10 ∙ 540 = −5400 𝑐𝑎𝑙 
 
La expresión para calcular el calor 
es correcta y el resultado es 
correcto. 
15 puntos 
La expresión para calcular el calor 
es correcta, los valores 
reemplazados son los correctos, 
pero el resultado es erróneo. 
 10 puntos 
La expresión para calcular el calor 
es correcta, algunos valores 
reemplazados son incorrectos y el 
resultado es erróneo. 
5 puntos 
 
No presenta nada o todo su 
trabajo es erróneo. 
 
0 puntos 
 
c) ¿Cuánta energía debe ceder 10 gramos de agua a 100 °C para obtener agua a 30 °C? (15 puntos) 
𝑄 = 𝑚 ∙ 𝑐 ∙ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) = 10 ∙ 1 ∙ (30 − 100) = −700 𝑐𝑎𝑙 
 
La expresión para calcular el calor 
cedido es correcta y el resultado 
es correcto. 
15 puntos 
La expresión para calcular el calor 
cedido es correcta, los valores 
reemplazados son los correctos, 
pero el resultado es erróneo. 
10 puntos 
La expresión para calcular el calor 
cedido es correcta, algunos 
valores reemplazados son 
incorrectos y el resultado es 
erróneo. 5 puntos 
 
No presenta nada o todo su 
trabajo es erróneo. 
 
0 puntos 
 
 
d) Si a 10 gramos de vapor de agua a 100 °C, se le extraen 1080 cal, ¿Cuánto vapor se condensa? (15 puntos) 
𝑄 = 𝑚 ∙ 𝐿 => 1080 = 𝑚 ∙ 540 => 𝑚 = 2 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 
 
La expresión utilizada es la 
correcta y el resultado es correcto. 
15 puntos 
La expresión utilizada es la 
correcta, los valores 
reemplazados son los correctos, 
pero el resultado es erróneo. 
 10 puntos 
La expresiónutilizada es la 
correcta, algún valor reemplazado 
es incorrectos y el resultado es 
erróneo. 
5 puntos 
 
No presenta nada o todo su 
trabajo es erróneo. 
 
0 puntos 
 
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Problema 2 
Las cargas de la figura son de igual signo y de igual magnitud, sus valores son: 𝑄1 = −10 𝜇𝐶 𝑦 𝑄2 = −10 𝜇𝐶. 
 
a) Calcule la magnitud, dirección y sentido de la fuerza sobre la carga 2. (15 puntos) 
 
Magnitud: 
𝐹 =
𝐾 ∙ 𝑄1 ∙ 𝑄2
𝑑2
=
9 ∙ 109 ∙ 10 ∙ 10−6 ∙ 10 ∙ 10−6
42
= 0,056 𝑁 
 
Dirección: Línea recta que une ambas cargas 
Sentido: Como son de igual signo se repelen, hacia la derecha. 
 
 
 
La magnitud, dirección y sentido 
están correctos (dibujado o 
escrito) 
15 puntos 
La expresión para calcular la 
magnitud es correcta, pero no el 
valor obtenido. La dirección y 
sentido son correctos. 
10 puntos 
Solo calcula bien la magnitud o la 
expresión es correcta pero el 
resultado incorrecto o la dirección 
y/o sentido son correctos. 5 
puntos 
 
No presenta nada o todo su 
trabajo es erróneo. 
 
0 puntos 
 
 
b) Dibuje los vectores campo eléctrico de cada carga en los puntos A y B. (15 puntos) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Los cuatro vectores están bien 
dibujados en dirección y sentido. 
15 puntos 
Uno o dos de los cuatro vectores 
está mal dibujado. 
10 puntos 
Solo dibuja un vector de manera 
correcta. 
5 puntos 
Nada de lo presentado esta 
correcto. 
0 puntos 
 
 
 
 
FORMA 2010 
 
c) Calcule el vector campo eléctrico neto en el punto B (15 puntos) 
 
𝐸1 =
𝐾∙𝑄1
𝑑2
=
9∙109∙10∙10−6
12
= 90000 
𝑁
𝐶
 
𝐸2 =
𝐾 ∙ 𝑄2
𝑑2
=
9 ∙ 109 ∙ 10 ∙ 10−6
32
= 10000 
𝑁
𝐶
 
𝐸𝑁 = |𝐸1 − 𝐸2| = |90000 − 10000| = 80000 
𝑁
𝐶
 “Hacia la izquierda” 
 
Calcula de manera correcta las 
magnitudes de ambos campos y el 
resultado del campo neto es el 
correcto. 
15 puntos 
Calcula de manera correcta las 
magnitudes de ambos campos y el 
resultado del campo neto es 
incorrecto. 
10 puntos 
Solo calcula de manera correcta 
las magnitudes de ambos campos, 
pero no calcula el campo neto. 
5 puntos 
 
No presenta nada o todo su 
trabajo es erróneo. 
 
0 puntos 
 
 
d) Calcule la diferencia de potencial entre A y B (es decir, calcule (𝑉𝐵 − 𝑉𝐴)) (15 puntos) 
 
𝑉𝐴 = 𝑉1 + 𝑉2 =
𝑘 ∙ 𝑄1
𝑑1𝐴
+
𝑘 ∙ 𝑄2
𝑑2𝐴
=
9 ∙ 109 ∙ −10 ∙ 10−6
3
+
9 ∙ 109 ∙ −10 ∙ 10−6
5
= −30000 − 18000 = −48000 𝑉 
 
𝑉𝐵 = 𝑉1 + 𝑉2 =
𝑘 ∙ 𝑄1
𝑑1𝐵
+
𝑘 ∙ 𝑄2
𝑑2𝐵
=
9 ∙ 109 ∙ −10 ∙ 10−6
1
+
9 ∙ 109 ∙ −10 ∙ 10−6
3
= −90000 − 30000 = −120000 𝑉 
 
𝑉𝐵 − 𝑉𝐴 = −12000 − −48000 = −72000 𝑉 
 
Calcula ambos potenciales de 
manera correcta y el valor de la 
diferencia de potencial es el 
correcto. 
15 puntos 
Calcula ambos potenciales de 
manera correcta y el valor de la 
diferencia de potencial es erróneo. 
 
10 puntos 
 
Calcula ambos potenciales, pero 
sus resultados son incorrectos. 
 
5 puntos 
 
No presenta nada o todo su 
trabajo es erróneo. 
 
0 puntos