Τρίτη, 4 Ιουνίου 2002 ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΣΕΙΣ 00 Τρίτη, 4 Ιουνίου 00 ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΙ ΕΙΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜ Στις ερωτήσεις -4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.. Μονοχρωµατική φωτεινή δέσµη, που διαδίδεται στον αέρα, προσπίπτει πάγια στη διαχωριστική επιφάνεια διαφανούς οπτικού µέσου. Οι ακτίνες, που συνεχίζουν να διαδίδονται στο διαφανές οπτικό µέσον, έχουν σε σχέση µε τις προσπίπτουσες: α. την ίδια ταχύτητα β. την ίδια διεύθυνση διάδοσης γ. την ίδια συχνότητα δ. το ίδιο µήκος κύµατος. π: γ. Κατά τη διάσπαση γ ενός ραδιενεργού πυρήνα χηµικού στοιχείου: α. αάζει ο µαζικός του αριθµός β. αάζει ο ατοµικός του αριθµός γ. αάζει ο αριθµός των νετρονίων του δ. δεν αάζει κανένας από τους παραπάνω αριθµούς. π: δ 3. Ισότοποι ονοµάζονται οι πυρήνες που ανήκουν στο ίδιο χηµικό στοιχείο και έχουν τον ίδιο: α. µαζικό αριθµό β. ατοµικό αριθµό γ. αριθµό νουκεονίων δ. αριθµό νετρονίων. π: β

2 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΣΕΙΣ Στον παρακάτω πίνακα δίνονται οι ενέργειες σύνδεσης και οι ενέργειες σύνδεσης ανά νουκεόνιο, τεσσάρων πυρήνων χηµικών στοιχείων που απαντώνται στη φύση: Πυρήνας στοιχείου Ενέργεια σύνδεσης (MV) Ενέργεια σύνδεσης ανά νουκεόνιο (MV) 7,6 7,97 36,93 8,46 Γ 49,5 8,79 Δ 80,7 7,57 Σταθερότερος είναι ο πυρήνας του χηµικού στοιχείου: α., β., γ. Γ, δ. Δ. π: Γ 5. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπα τη έξη που συµπηρώνει σωστά την αντίστοιχη πρόταση. α. Η υπέρυθρη ηεκτροµαγνητική ακτινοβοία έχει... συχνότητα από αυτήν της υπεριώδους ακτινοβοίας. β. Η αποµάκρυνση του ηεκτρονίου ενός ατόµου υδρογόνου σε πού µεγάη απόσταση από τον πυρήνα, σε περιοχή πρακτικά εκτός του ηεκτρικού πεδίου του πυρήνα, ονοµάζεται... του ατόµου. γ. Ένα από τα συµπεράσµατα των πειραµάτων του homson είναι ότι τα άτοµα της ύης είναι ηεκτρικά... δ. Η ιδιότητα µερικών χηµικών ουσιών να ακτινοβοούν φως, όταν πάνω τους προσπίπτει αόρατη ακτινοβοία µικρού µήκους κύµατος, ονοµάζεται... ε. Ο αµπτήρας φθορισµού έχει... διάρκεια ζωής από αυτήν ενός αµπτήρα πυράκτωσης. π: α. µικρότερη β. ιονισµός γ. ουδέτερα δ. φθορισµός ε. µεγαύτερη ΘΕΜ. Δύο µονοχρωµατικές ηεκτροµαγνητικές ακτινοβοίες και µε συχνότητες, αντίστοιχα, f και f τέτοιες, ώστε f f, διαδίδονται στο κενό. ν είναι το µήκος κύµατος της ακτινοβοίας, τότε το µήκος κύµατος της ακτινοβοίας είναι ίσο µε:

3 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΣΕΙΣ 00 π: β α., β. Να αιτιοογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 3 Επειδή οι δυο µονοχρωµατικές ακτινοβοίες διαδίδονται στο κενό, θα έχουν την ίδια ταχύτητα διάδοσης. πό την θεµειώδη εξίσωση της κυµατικής ισχύει:.f.f f.f 0 f f f Άρα σωστή είναι η (β).. ν σε µια συσκευή παραγωγής ακτίνων Χ εαττώσουµε την τάση µεταξύ ανόδου - καθόδου, τότε το µικρότερο µήκος κύµατος της ακτινοβοίας που εκπέµπεται: α. αυξάνεται β. µειώνεται γ. παραµένει το ίδιο. Μονάδες 3 Να αιτιοογήσετε την απάντησή σας. π: α. αυξάνεται h Για το εάχιστο µήκος κύµατος των ακτίνων X γνωρίζουµε την έκφραση min, V άρα είναι αντιστρόφως ανάογο µε την τάση µεταξύ ανόδου καθόδου. ν εαττώσουµε την ανοδική τάση, τότε αυξάνεται το εάχιστο µήκος κύµατος. Γ. Να αποδείξετε ότι η κινητική ενέργεια του ηεκτρονίου, που περιφέρεται γύρω από τον ακίνητο πυρήνα του ατόµου του υδρογόνου, δίνεται από τη σχέση K k, όπου k η ηεκτρική σταθερά του κενού, το φορτίο του ηεκτρονίου r και r η ακτίνα της τροχιάς του. Μονάδες 9 3

4 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΣΕΙΣ 00 π: Το - στο άτοµο του υδρογόνου εκτεεί οµαή κυκική κίνηση γύρω από τον πυρήνα και η δύναµη Coulomb που ασκείται σε αυτό παίζει ρόο κεντροµόου δύναµης. Άρα - r FC υ F C F K k r mυ r mυ Για την κινητική ενέργεια του k r : Κ mυ P + Κ k r ΘΕΜ 3 Ένα ραδιενεργό ισότοπο του χηµικού στοιχείου έχει χρόνο η µιζωής Τ/() 3,5 0 5 s. Ένα ραδιενεργό ισότοπο του χηµικού στοιχείου έχει χρόνο ηµιζωής Τ/() 4Τ/(). Το ραδιενεργό ισότοπο, τη χρονική στιγµή t0 0, έχει ενεργότητα 7, 0 5 q. Να υποογίσετε: α. τη σταθερά διάσπασης του ραδιενεργού ισοτόπου, Μονάδες 8 β. τον αρχικό αριθµό πυρήνων Ν0() του ισοτόπου, γ. το όγο αντίστοιχα. Δίνεται ln 0,7. Μονάδες 9, όπου και είναι οι σταθερές διάσπασης των ισοτόπων και Μονάδες 8 ΛΥΣΗ Τ/() 3,5 0 5 s Τ/() 4Τ/() () : t0 0 : 7, 0 q Δt ( t o ) (α) (); (β) Νο(); (γ) ; 4

5 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΣΕΙΣ 00 α. πό τον τύπο προσδιορισµού του χρόνου ηµιζωής έχουµε: Τ ( ) ln ln ( ) 0,7 5 3,5 0 s 0 5 s 0, 0 s s β. πό τον ορισµό της ενεργότητας παίρνουµε: ΔΝ Δt Νο( ) ( t ) ( ) o Νο ( ) ΔΝ Δt 5 ( to ) ( ) 7, 0 q Νο ( ) Νο( ) 3,6 0 πυρήνες γ. Οι σταθερές διάσπασης θα είναι: ln ( ) ln ( ) ln ( ) ln ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 4 ( ) 4 ΘΕΜ 4 Κατά την αποδιέγερση διεγερµένων ατόµων υδρογόνου, µεταξύ των ακτινοβοιών που εκπέµπονται παρατηρούνται και δύο ορατές µονοχρωµατικές ακτινοβοίες και. Οι ακτινοβοίες και προέρχονται από τις µεταβάσεις ηεκτρονίων απʹ ευθείας στην ενεργειακή στάθµη µε κύριο κβαντικό αριθµό n και ενέργεια κατάστασης Ε -5, J. Κάθε φωτόνιο της ακτινοβοίας έχει συχνότητα f 4,8 0 4 Ηz και κάθε φωτόνιο της ακτινοβοίας έχει µήκος κύµατος στον αέρα (κενό) 0() 43, 0-9 m. α. Να υποογίσετε: α. την ενέργεια του φωτονίου της ακτινοβοίας, 5

6 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΣΕΙΣ 00 α. την ενέργεια της διεγερµένης κατάστασης από την οποία έγινε η µετάβαση των ηεκτρονίων στη στάθµη n, που είχε ως αποτέεσµα την εκποµπή της ακτινοβοίας. Μονάδες 6 β. Οι ακτινοβοίες και καθώς διαδίδονται στον αέρα (κενό) προσπίπτουν ταυτόχρονα κάθετα στην επιφάνεια διαφανούς πακιδίου πάχους, µε επίπεδες και παράηες τις απέναντι επιφάνειες, όπως φαίνεται στο σχήµα. πό το πακίδιο οι ακτίνες εξέρχονται µε διαφορά χρόνου ίση µε Δt s. ν οι ταχύτητες διάδοσης των ακτινοβοιών και στο πακίδιο είναι 0,5 και αντίστοιχα, να υποογίσετε:,53 β. το µήκος κύµατος της ακτινοβοίας µέσα στο πακίδιο, Μονάδες 6 β. το πάχος του πακιδίου. Μονάδες 8 Δίνονται: η σταθερά του Plank h 6, J s η ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο κενό, m/s. ΛΥΣΗ α) α) Το φωτόνιο της ακτινοβοίας έχει συχνότητα f4,8.0 4 Hz οπότε η ενέργεια του θα είναι E hf 6, ,8.0 4 J E 30,4.0 0 J α) Κατα την αποδιέγερση από τη στάθµη n (n ) στη στάθµη n εκπέµπεται φωτόνιο µε ενέργεια Ε οπότε: E n E E E n E + E E n 5, J + 3, J E n, J 6

7 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΣΕΙΣ 00 β) β) Όταν η ακτινοβοία περάσει στο πακίδιο αάζει το µήκος κύµατος αά η συχνότητα παραµένει σταθερή: 0, 0 0, 0,53.f 0.f,53,, 43,.0,53 9 m m Επειδή,5 β),53 ή 70nm άρα η δεύτερη ακτινοβοία θα χρειαστεί περισσότερο χρόνο για να εξέθει από το πακίδιο. Οπότε Δt t t µε t, Δt t Δt Δt (,53,5),53,5 8.Δt t 0,0 0,0.0 Δ 0 m.0 m 0,m 7

8 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΣΕΙΣ 00 ΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Σήµερα οι µαθητές, στο µάθηµα της Φυσικής γενικής παιδείας, βρέθηκαν αντιµέτωποι µε θέµατα που ακοουθούν, από πευράς δοµής και δυσκοίας, την παράδοση των θεµάτων Φυσικής τα τεευταία δύο χρόνια. Καύπτουν δηαδή ευρύ φάσµα της ύης, διακρίνονται για την σαφήνειά τους και παράγουν προαγωγικό χαρακτήρα. Θα µας ήταν δύσκοο βέβαια να ισχυριστούµε ότι τα σηµερινά θέµατα παράγουν αισθητές βαθµοογικές διαβαθµίσεις ανάµεσα στους καούς και τους άριστους, αφού θεωρούµε ότι γι αυτές τις κατηγορίες µαθητών ο µεγαύτερος κίνδυνος που εοχεύει είναι εκείνος του αριθµητικού άθους. Κρίνουµε ότι άξια ειδικής µνείας είναι η άσκηση 4 που συνδυάζει δύο απές ασκήσεις των κεφααίων και δηµιουργώντας ένα αρκετά ποιοτικό πρόβηµα Φυσικής. 8