Πέµπτη, 25 Μαΐου 2006 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 006 Πέµπτη, 5 Μΐου 006 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 Στις ερωτήσεις 1-4 ν γράψετε στο τετράδιό σς τον ριθµό της ερώτησης κι δίπλ το γράµµ, που ντιστοιχεί στη σωστή πάντηση. 1. Σύµφων µε την ηλεκτροµγνητική θεωρί του Maxwell:. τ δινύσµτ της έντσης Ε του ηλεκτρικού πεδίου κι της έντσης Β του µγνητικού πεδίου είνι πράλληλ µετξύ τους. β. το φως είνι διµήκη ηλεκτροµγνητικά κύµτ. γ. ερµηνεύοντι όλ τ φινόµεν που έχουν σχέση µε το φως. δ. οι εντάσεις του ηλεκτρικού κι του µγνητικού πεδίου έχουν την ίδι φάση.. Το γρµµικό φάσµ εκποµπής ενός ερίου:. δεν δίνει πληροφορίες γι το έριο στο οποίο ντιστοιχεί. β. ποτελείτι πό µί χρωµτιστή τινί. γ. ποτελείτι πό ορισµένες φσµτικές γρµµές που είνι χρκτηριστικές του ερίου. δ. είνι ίδιο µε το γρµµικό φάσµ εκποµπής ενός άλλου ερίου. 3. Η ισχυρή πυρηνική δύνµη µετξύ των νουκλεονίων;. κάνει διάκριση µετξύ πρωτονίων κι νετρονίων. β. είνι µικρότερη πό την ηλεκτρική άπωση µετξύ των πρωτονίων. γ. δρ µόνο µετξύ γειτονικών νουκλεονίων κι µόνο στις πολύ κοντινές ποστάσεις. δ. επηρεάζει άµεσ τ µκροσκοπικά φινόµεν. 4. Η πυρηνική ντίδρση U 38 Sr + 54 Xe πριστάνει:. διάσπση γ. β. σχάση. γ. σύντηξη. δ. διάσπση β -. 1

2 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 006 Στην πρκάτω ερώτηση 5 ν γράψετε στο τετράδιό σς το γράµµ κάθε πρότσης κι δίπλ σε κάθε γράµµ τη λέξη Σωστό γι τη σωστή πρότση κι τη λέξη Λάθος γι τη λνθσµένη. 5.. Η θεωρί των κβάντ νιρεί την κυµτική φύση του φωτός. β. Το φάσµ πορρόφησης ενός ερίου προυσιάζει σκοτεινές γρµµές στη θέση των φωτεινών γρµµών του φάσµτος εκποµπής. γ. Σύµφων µε το τοµικό πρότυπο του Βοhr, ότν το ηλεκτρόνιο κινείτι σε ορισµένη επιτρεπόµενη τροχιά εκπέµπει κτινοβολί. δ. Τ σωµτίδι γ έχουν µεγλύτερη διεισδυτική ικνότητ πό τ σωµτίδι β. ε. Η ύπρξη κενού στους λµπτήρες πυρκτώσεως θ µείωνε το χρόνο ζωής τους. ΑΠΑΝΤΗΣΗ 1. δ). γ) 3. γ) 4. β) 5.. (Λ) β. (Σ) γ. (Λ) δ. (Σ) ε. (Σ) ΘΕΜΑ Γι τις πρκάτω ερωτήσεις 1-4 ν γράψετε στο τετράδιό σς τον ριθµό της ερώτησης κι δίπλ το γράµµ, που ντιστοιχεί στη σωστή πάντηση Ηλεκτροµγνητική κτινοβολί µε συχνότητ 5 10 Ηz διδίδετι στο κενό µε 8 τχύτητ 3 10 m / s. Δεδοµένου ότι 1m=10 9 m, η κτινοβολί. είνι ορτή. β. είνι υπεριώδης. γ. είνι υπέρυθρη. Μονάδες Ν ιτιολογήσετε την πάντησή σς. Μονάδες 4

3 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 006. Άτοµο υδρογόνου βρίσκετι σε µι διεγερµένη κτάστση. Η δυνµική ενέργει του ηλεκτρονίου U κι η ολική του ενέργει Ε συνδέοντι µε τη σχέση. U=E β. U=E γ. U=-E Μονάδες Ν ιτιολογήσετε την πάντησή σς. 3. H ενεργόττητ ενός δείγµτος ρδιενεργού στοιχείου µετβάλλετι µε τον ριθµό των διάσπστων πυρήνων Ν, όπως πεικονίζετι στο διάγρµµ. (1) Ν () Ν (3) Ν. (1) β. () γ. (3) Ν ιτιολογήσετε την πάντησή σς. 4. Οι ντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης πργµτοποιούντι σε. πολύ χµηλές θερµοκρσίες. β. θερµοκρσί περιβάλλοντος. γ. πολύ υψηλές θερµοκρσίες. Ν ιτιολογήσετε την πάντησή σς. Μονάδες Μονάδες 4 Μονάδες Μονάδες 4 ΑΠΑΝΤΗΣΗ 1. Σωστό είνι το (). Αιτιολόγηση Από τη θεµελιώδη εξίσωση των ρµονικών κυµάτων έχουµε: 8 m 3 10 = = = s f λ ο λ ο λ ο f s 6 7 λ ο = 0,6 10 m = 6 10 m ή λ ο = 600m 3

4 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 006 Η ορτή περιοχή του ηλεκτροµγνητικού φάσµτος είνι 400m λ ο 700m, οπότε η πρπάνω ηλεκτροµγνητική κτινοβολί είνι ορτή.. Σωστό είνι το (β). Αιτιολόγηση Γι τη δυνµική ενέργει του τόµου του υδρογόνου ισχύει e U = kc (1), r ενώ γι την ολική ενέργει του τόµου ισχύει e E = k C () r Διιρώντς κτά µέλη τις εξισώσεις (1) κι () προκύπτει: U E e k C r U = = ή U = E. e E k C r 3. Σωστό είνι το (β). Αιτιολόγηση Η πόλυτη τιµή του ρυθµού µετβολής του ριθµού των πυρήνων ονοµάζετι ενεργότητ του δείγµτος. Δηλδή ισχύει: = λ Ν ή = λ Ν (1), όπου λ η στθερά διάσπσης (σε se -1 ) των πυρήνων του ντίστοιχου δείγµτος. Η εξίσωση (1) είνι της µορφής y=x (>0), άρ πρόκειτι γι ευθεί που διέρχετι πό την ρχή των ξόνων. 4. Σωστό είνι το (γ). Αιτιολόγηση Γι ν συµβεί σύντηξη µετξύ δύο πυρήνων, πρέπει ν προσεγγίσουν ρκετά µετξύ τους, ώστε ν υπερνικηθεί η ηλεκτρική άπωση κι ν επικρτήσει η ισχυρή πυρηνική δύνµη. Γι ν συµβεί υτό, πρέπει οι πυρήνες ν ποκτήσουν πολύ υψηλή κινητική ενέργει της τάξης των 0,7ΜeV. Τόσο µεγάλη όµως κινητική ενέργει µόνο σε εξιρετικά υψηλή θερµοκρσί µπορεί ν ποκτηθεί πό έν πυρήν. 4

5 ΘΕΜΑ 3 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 006 Σε συσκευή πργωγής κτίνων Χ γι τη λήψη κτινογρφιών, η ηλεκτρονική δέσµη έχει ισχύ 4000W. Ο χρόνος λήψης µις κτινογρφίς είνι 0,165s. Ότν έν ηλεκτρόνιο µε την πρώτη κρούση του στην άνοδο µεττρέπει σε ενέργει ενός φωτονίου το 0% της κινητικής του ενέργεις, τότε η συχνότητ του φωτονίου που εκπέµπετι είνι Ηz. Θεωρούµε ότι στη συσκευή πργωγής κτίνων Χ τ ηλεκτρόνι ξεκινούν πό την κάθοδο χωρίς ρχική τχύτητ κι ότι η θερµοκρσί της κθόδου πρµένει στθερή.. Ν υπολογιστεί η τάση που εφρµόζετι στη συσκευή µετξύ νόδου κι κθόδου. β. Ν βρεθεί το ελάχιστο µήκος κύµτος των φωτονίων που εκπέµποντι. Μονάδες 8 Μονάδες 8 γ. Ποιος είνι ο ριθµός των ηλεκτρονίων που φθάνουν στην άνοδο στο χρόνο λήψης µις κτινογρφίς. Μονάδες 9 19 Δίνοντι: η πόλυτη τιµή του φορτίου του ηλεκτρονίου 1,6 10 C, η τχύτητ του 8 34 φωτός στο κενό = 3 10 m / s κι η στθερά του Plak h = 6,6 10 J s. ΑΠΑΝΤΗΣΗ ) Με εφρµογή του Θ.Μ.Κ.Ε. µετξύ κθόδου κι νόδου έχουµε: Κθ Αν Κ τελ K ρχ = WF Κ 0 = q evka K = ( e) ( V) K = e V ηλ (1) Σύµφων µε την εκφώνηση ισχύει Εφ=0%Κ = 0, Κ οπότε έχουµε: Ε 18 φ E φ = h f 34 h f 6, h f = 0,Κ Κ = = = 0,Κ 0, 0, J Κ =1, J Εποµένως, σύµφων µε την εξίσωση (1) προκύπτει K e 1,3 10 = 1, V = 19 V V = 8500V β) Γι το ελάχιστο µήκος κύµτος του συνεχούς φάσµτος των κτίνων Χ έχουµε λ mi h (1) = λ e V mi h = K 34 6, = 14 1, m λ mi = 1, m 5

6 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 006 γ) Γι τον προσδιορισµό του ριθµού των ηλεκτρονίων που φτάνουν στην άνοδο στο χρόνο t=0,165s= s, λήψης της κτινογρφίς, δουλεύουµε ως εξής: q e Ι = = t t P Pηλ = V I I = V ηλ P V ηλ = e P (1) ηλ t Pηλ = = t e V K t = ,3 10 J 3 J = ηλεκτρόνι ΘΕΜΑ 4 Tη χρονική στιγµή µηδέν δείγµ ρδιενεργών πυρήνων Χ µε τοµικό ριθµό Ζ κι µζικό ριθµό δισπάτι µε εκποµπή σωµτίου προς τον θυγτρικό πυρήν Ψ. Ο χρόνος υποδιπλσισµού του ρδιενεργού πυρήν Χ είνι ίσος µε 3, s.. Ν γρφεί η ντίδρση της ρδιενεργού διάσπσης. β. Ν υπολογιστεί η στθερά διάσπσης λ. γ. Ν βρεθεί η ενεργότητ του δείγµτος τη χρονική στιγµή 13, s. Μονάδες 6 Μονάδες 6 Μονάδες 6 δ. Αν θεωρήσουµε ότι οι ενέργειες σύνδεσης νά νουκλεόνιο είνι 7,9ΜeV γι τον µητρικό πυρήν Χ, 8ΜeV γι τον θυγτρικό πυρήν Ψ κι 7,5ΜeV γι το σωµάτιο, ν υπολογιστεί η ενέργει που ποδεσµεύετι νά σχάση. Δίνετι l=0,69. Μονάδες 7 ΛΥΣΗ. Γι την ντίδρση της ρδιενεργού διάσπσης έχουµε: A 4 4 X 18 4 Y He ή X Y He. A Z Z + Z Z + β. Γι τη στθερά διάσπσης του ρδιενεργού πυρήν Χ έχουµε: T l λ l 6 1 1/ = = = λ = 10 s 5 λ T1/ 3,45 10 s 6 0,69

7 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 006 γ. Γι την ενεργότητ του δείγµτος τη χρονική στιγµή t=13, s δουλεύουµε ως εξής: λ Ν λt Ν = Ν οe l = t λt T1 / = λ Νοe = λ Νοe l 5 δισπάσεις = e 5 13, , l = 4 10 e 4 Bq se 4 =,5 10 Bq δ. Σύµφων µε την πρπάνω ντίδρση (ερώτηµ.) γι την ενέργει που ποδεσµεύετι νά διάσπση ισχύει: Q = (M X M Y M He ) (1), όπου ΜΧ, ΜΥ κι ΜΗe οι µάζες των ντίστοιχων πυρήνων. Aπό τον ορισµό της ενέργεις σύνδεσης νά νουκλεόνιο κι της ενέργεις σύνδεσης έχουµε: Ε Β Σ = Ε Α Ε = Δm Β Β Σ Α = Σ Α Σ Α = Δm Δm = Δm = Zm + (A Z)m M πυρ Σ Α = Zm + (A Z)m M πυρ M πυρ Σ Α = Zm + (A Z)m () Εφρµόζοντς τη σχέση () γι το µητρικό πυρήν, το θυγτρικό πυρήν κι το σωµάτιο, ντικθιστώντς πράλληλ κι στη σχέση (1), έχουµε: Q = [Zm + ( Z)m Σ X Zm (18 Z + )m Σ Y 18 + m m ΣHe 4 + ] Q = 18Σ Υ + 4ΣΗe ΣΧ = ( ,5 7,9) MeV Q = 0,MeV 7

8 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 006 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ) Τ σηµερινά θέµτ κλύπτουν µεγάλο φάσµ της εξετστές ύλης µε ιδιίτερο χρκτηριστικό τους το συνδυσµό γνώσεων πό όλ τ κεφάλι. Απιτούσν συνθετική κι κριτική ικνότητ γι την ντιµετώπιση ρκετών ερωτηµάτων λλά κι λεπτοµερή γνώση της θεωρίς. Οι υποψήφιοι θ έπρεπε ν έχουν κτνοήσει σε βάθος τις έννοιες της ύλης τους, ώστε ν µπορέσουν ν ντιµετωπίσουν µε επιτυχί όλ τ ερωτήµτ. Εξιτίς των πρπάνω κρίνουµε ότι υψηλές βθµολογίες στο συγκεκριµένο µάθηµ θ επιτευχθούν πό συνειδητοποιηµένους υποψήφιους. β) Οι πρπάνω πντήσεις (λύσεις) είνι ενδεικτικές. 8