Απολυτήριες εξετάσεις Γ Τάξης Ημερήσιου Γενικού Λυκείου ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Transcript

1 Απολυτήριες εξετάσεις Γ Τάξης Ημερήσιου Γενικού Λυκείου ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΘΕΜΑ Α: Α. δ Α. γ Α3. β Α4. α Α5. α) Σ β) Σ γ) Λ δ) Σ ε) Λ ΘΕΜΑ Β: B. Σωστό το i. Αιτιολόγηση: Για το χρόνο διέλευσης (t α ) της ακτίνας από το υλικό α θα ισχύει: t () όπου α η ταχύτητα με την οποία διαδίδεται η ακτίνα στο υλικό α. Από τον ορισμό του δείκτη διάθλασης για το υλικό α προκύπτει: 0 0 οπότε η σχέση () γίνεται: t 0 Ομοίως για τον χρόνο διέλευσης (t β ) της ακτίνας από το υλικό β θα ισχύει: t 0 Χαριλάου Τρικούπη 55 Κηφισιά Τηλ : , , Fax :0/800356

2 Από την γραφική παράσταση που δίνεται παρατηρούμε ότι α > β για το πράσινο χρώμα. Επομένως από τις δύο τελευταίες σχέσεις προκύπτει εύκολα ότι t α > t β. Β. Σωστό το ii. Αιτιολόγηση: Από το πρότυπο του Bohr προκύπτει για την κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου στο άτομο του Υδρογόνου, όταν αυτό βρίσκεται στην ενεργειακή κατάσταση : k e 3 r r 3 r 3 ke 3 r k e k e K r r K 9 Επίσης για τη στροφορμή του ηλεκτρονίου όταν το άτομο του Υδρογόνου βρίσκεται στην ενεργειακή κατάσταση ισχύει: L 3 L 3 3 L 3 L L Β3. Σωστό το ii. Αιτιολόγηση: Έστω Ε X, E Y και Ε Ω οι ενέργειες σύνδεσης των πυρήνων Χ, Υ και Ω αντίστοιχα. Η ενέργεια (Q) που εκλύεται κατά τη διάσπαση Χ Υ + Ω θα ισούται με την ενέργεια που εκλύεται κατά τον σχηματισμό των πυρήνων Υ και Ω (Ε Υ + Ε Ω ) μείον την ενέργεια που απαιτείται για τη διάσπαση του πυρήνα Χ (Ε Χ ). Επομένως θα ισχύει: Q E E E E Q E E Y X Y E 64MeV (007.8)MeV (08.5)MeV 704MeV Άρα η ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο του πυρήνα Ω είναι: MeV / ό 80 ΘΕΜΑ Γ: Γ. Για την ενέργεια του φωτονίου ισχύει: f h h E hf E E J s 30 m / s J m Γ. Για το ελάχιστο μήκος κύματος που εκπέμπει η συσκευή ισχύει: Χαριλάου Τρικούπη 55 Κηφισιά Τηλ : , , Fax :0/800356

3 mi h e V Όπου V η τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου. Με βάση τα δεδομένα της άσκησης ισχύει λ mi = λ /3, οπότε από την τελευταία σχέση θα έχουμε διαδοχικά: h h h 3 e V 3E e V 3E e V e V 35k ev V 45kV Γ3. Για την ένταση του ρεύματος (Ι) της ηλεκτρονιακής δέσμης ισχύει: N e 7 9 Q C I I 3. 0 A t t s όπου Q το ηλεκτρικό φορτίο που φτάνει στην άνοδο σε χρόνο Δt = s και Ν ο αριθμός των ηλεκτρονίων που συγκροτούν αυτό το φορτίο. Επομένως η ισχύς που μεταφέρει η ηλεκτρονιακή δέσμη θα είναι: 3 P VI P 450 V3. 0 A 440W Γ4. Ας ονομάσουμε υ το μέτρο της ταχύτητας με την οποία ένα ηλεκτρόνιο φτάνει στην άνοδο του σωλήνα πριν μεταβάλλουμε την τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου. Με βάση το θεώρημα έργου ενέργειας και υποθέτοντας ότι το ηλεκτρόνιο ξεκινά από την κάθοδο με μηδενική ταχύτητα (δεδομένο οποίο δεν διευκρινίζεται στην άσκηση ενώ θα έπρεπε!) έχουμε: m e V () Ομοίως αν υ = υ/ είναι το μέτρο της ταχύτητας με την οποία ένα ηλεκτρόνιο φτάνει στην άνοδο του σωλήνα αφού μεταβάλλουμε την τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου, θα έχουμε: m m m e V e V e V () 8 Από τις σχέσεις () και () προκύπτει εύκολα ότι για την νέα τάση (V ) μεταξύ ανόδου και καθόδου θα ισχύει: V = V/4, επομένως για την νέα ισχύ (Ρ ) που μεταφέρει η ηλεκτρονιακή δέσμη θα ισχύει: V P 440 VI I W 360W Χαριλάου Τρικούπη 55 Κηφισιά Τηλ : , , Fax :0/800356

4 ΘΕΜΑ Δ: Δ. Για την δυναμική ενέργεια του ατόμου του Υδρογόνου όταν αυτό βρίσκεται σε ενεργειακή κατάσταση ισχύει: U e k r ενώ για την ολική ενέργεια του ατόμου στην ίδια κατάσταση ισχύει: E e k r Από τις δύο τελευταίες σχέσεις προκύπτει ότι ή δυναμική και η ολική ενέργεια του ατόμου συνδέονται με τη σχέση: Επομένως θα έχουμε: E U E U E E ( 3.6)eV E 4 U.7eV Δ. Εφαρμόζοντας την Αρχή Διατήρησης της Ενέργειας για το σύστημα άτομο βλήμα πριν και μετά τη διέγερση του ατόμου έχουμε: K K E 5E E K E4 E K K 5.5eV 6 8 Δ3. Για τη στροφορμή του ηλεκτρονίου στο άτομο του Υδρογόνου όταν αυτό βρίσκεται σε ενεργειακή κατάσταση ισχύει: L L όπου L το μέτρο της στροφορμής στην θεμελιώδη κατάσταση. Επομένως σύμφωνα με τα δεδομένα της άσκησης για τον κβαντικό αριθμό της ενδιάμεσης κατάστασης στην οποία καταλήγει το άτομο μετά το ο άλμα θα ισχύει: L L L L Άρα για τις συχνότητες f A και f B των φωτονίων που εκπέμπονται κατά τις μεταβάσεις από την = 4 στην = και από την = στην θεμελιώδη αντίστοιχα, θα έχουμε: Χαριλάου Τρικούπη 55 Κηφισιά Τηλ : , , Fax :0/800356

5 E E 3E E4 hfa E hfa fa 6 4 6h fa E 3E fb 4 E hfb E hfb E f B 4 4h Δ4. Σύμφωνα με το πρότυπο του Bohr για το άτομο του Υδρογόνου, η ταχύτητα περιφοράς του ηλεκτρονίου γύρω από τον πυρήνα στην ενεργειακή κατάσταση έχει μέτρο: k k e e mr m r όπου υ το μέτρο της ταχύτητας περιφοράς του ηλεκτρονίου στην η επιτρεπόμενη τροχιά ( = ). Επομένως για την περίοδο περιφοράς θα ισχύει: r r r T T T 3 3 όπου Τ η περίοδος περιφοράς του ηλεκτρονίου γύρω από τον πυρήνα στην η επιτρεπόμενη τροχιά. Εφαρμόζοντας την παραπάνω σχέση διαδοχικά για τις καταστάσεις = 4 και = έχουμε: 3 3 T T ΣΧΟΛΙΟ: Τα θέματα είχαν σωστή κλιμάκωση δυσκολίας και κάλυπταν επαρκώς την ύλη. Οι υποψήφιοι που είχαν προετοιμαστεί σωστά δεν αναμένεται να συνάντησαν κάποια δυσκολία. Επιμέλεια απαντήσεων: Βασίλης Βάρης Χαριλάου Τρικούπη 55 Κηφισιά Τηλ : , , Fax :0/800356