Σάββατο, 29 Μαΐου 2004 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 00 Σάββατο, 9 Μαΐου 00 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ ο ο Στις ερωτήσεις - να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.. Σύµφωνα µε την ηεκτροµαγνητική θεωρία του Maxwell το ηεκτροµαγνητικό κύµα παράγεται, όταν ένα ηεκτρικό φορτίο: α. ηρεµεί. β. κινείται ευθύγραµµα και οµαά. γ. επιταχύνεται. δ. όα τα παραπάνω.. Ο αµπτήρας αογόνου: α. περιέχει ατµούς ιωδίου. β. περιέχει σταγόνα υδραργύρου. γ. δεν έχει θερµαινόµενο νήµα. δ. έχει µικρότερη απόδοση φωτός από τον κοινό αµπτήρα πυρακτώσεως.. Όταν ένας πυρήνας αποδιεγείρεται, εκπέµπει: α. φωτόνιο υπεριώδους ακτινοβοίας. β. ακτίνες γ. γ. φωτόνιο µε ενέργεια της ίδιας τάξης µε το φωτόνιο που εκπέµπεται κατά τις αποδιεγέρσεις των ατόµων. δ. φωτόνιο ορατής ακτινοβοίας.. Σύµφωνα µε το κασικό µοντέο του Rutherfrd για το άτοµο α. το φάσµα εκποµπής από ένα άτοµο πρέπει να είναι συνεχές. β. το θετικό φορτίο είναι οµοιόµορφα κατανεµηµένο µέσα στο άτοµο. γ. η στροφορµή του ηεκτρονίου είναι κβαντωµένη. δ. η ακτίνα του πυρήνα είναι της τάξης µεγέθους 0-0 m.

2 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 00 Στην ερώτηση 5 να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα κάθε πρότασης και δίπα σε κάθε γράµµα τη έξη Σωστό για τη σωστή πρόταση και τη έξη Λάθος για τη ανθασµένη. 5. α. Η ταχύτητα µε την οποία διαδίδεται στο κενό η ορατή ακτινοβοία είναι µεγαύτερη από εκείνη της υπέρυθρης. β. Στο γραµµικό φάσµα απορρόφησης των ατµών νατρίου εµφανίζονται σκοτεινές γραµµές εκεί όπου εµφανίζονται οι φωτεινές γραµµές του γραµµικού φάσµατος εκποµπής του. γ. Όταν ακτίνα µονοχρωµατικού φωτός περάσει από τον αέρα σε γυαί, η συχνότητά της δε µεταβάεται. δ. Η ενέργεια των νουκεονίων ενός πυρήνα µπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιµή. ε. Το ορατό φως στους αµπτήρες φθορισµού προέρχεται κυρίως από τη µετατροπή της υπέρυθρης ακτινοβοίας σε ορατή από τη φθορίζουσα επιφάνεια των αµπτήρων. ΠΗΣΗ. γ. α. β. α 5. α Λ β Σ γ Σ δ Λ ε Λ ΘΕΜΑ ο ο. Να µεταφέρετε στο τετράδιό σας συµπηρωµένες τις παρακάτω πυρηνικές αντιδράσεις: Ba... Kr O H Μονάδες 6. Το σχήµα δείχνει το διάγραµµα των ενεργειακών σταθµών του ατόµου του υδρογόνου. Τα µήκη κύµατος,, είναι τα µήκη κύµατος της ακτινοβοίας που εκπέµπεται κατά τις µεταβάσεις του ηεκτρονίου µεταξύ

3 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 00 Ε Ε Ε των ενεργειακών σταθµών, όπως δείχνουν τα βέη. Η σχέση που συνδέει τα µήκη κύµατος, και είναι: α. β. γ. Να γράψετε στο τετράδιό σας των αριθµό της παραπάνω ερώτησης και δίπα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Μονάδες Να αιτιοογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της παρακάτω ερώτησης και δίπα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.. Ένας πυρήνας µε µαζικό αριθµό 00 και ενέργεια σύνδεσης ανά νουκεόνιο 8MeV χωρίζεται µε κάποια αντίδραση σε µεσαίους πυρήνες µε µαζικούς αριθµούς 00 οι οποίοι έχουν ενέργεια σύνδεσης ανά νουκεόνιο 8,8 MeV. Η διαδικασία είναι: α. εξώθερµη. β. ενδόθερµη. Μονάδες Να αιτιοογήσετε την απάντησή σας. ΑΠΗΣΗ 5 9. α. Ba Kr Εφαρµόζοντας την αρχή διατήρησης ηεκτρικού φορτίου ισχύει: Ζ Ζ Ζ Z ZBa ZKr Z ZKr 0 Z Kr 6 Εφαρµόζοντας την αρχή διατήρησης του πήθους των νουκεονίων: Ba Kr 5 Ba 9 Ba β. O H Z 8 Εφαρµόζοντας την αρχή διατήρησης ηεκτρικού φορτίου: Ζ Ζ Ζ Z ZO ZH Ζ 8 Ζ. Εφαρµόζοντας την αρχή διατήρησης του πήθους των νουκεονίων:

4 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 00 O H Δηαδή πρόκειται για το σωµάτιο-α He... ΔΕ, ΔΕ, ΔΕ, hf hf hf f f f () Με εφαρµογή της θεµειώδους εξίσωσης κυµατικής: () f Σωστή η (γ).. α τρόπος Υ Υ Η ενέργεια της αντίδρασης είναι: Q (M M ) () Για κάθε πυρήνα ισχύει: Ε Β Σ Ε Β Σ Α Α Όµως Ε ΔΜ όπου ΔΜ το έειµµα µάζας του πυρήνα Β ΔΜ ΖΜ Μ M, οπότε π ( ΖΜ Μ M ) ΑΣ Α Σ π Μπ ΖΜ M Α Σ Μ Ζ Μ M () Α Σ Μ Ζ Μ M () Σ Σ (),(),() Q (Z M M Z M M ) Σ Σ Q Z M ( Z )M Z M ( Z )M () Με εφαρµογή της Αρχής Διατήρησης του πήθους των νουκεονίων και την Αρχή Διατήρησης του ηεκτρικού φορτίου ισχύει: Z Z Ζ Ζ Υ (5) Α Ζ (Α Υ Ζ Υ ) (6) Α Α Α Α Υ Σ Σ Από (),(5),(6) Q Q Σ Σ Q 00 8, MeV Q 60MeV > 0 ( ) Άρα η αντίδραση είναι εξώθερµη, δηαδή σωστή η (α). β τρόπος Υ Υ 00 Για τη διάσπαση του πυρήνα σε εεύθερα νουκεόνια απαιτείται ενέργεια: E Σ Α 00 8ΜeV 600MeV B

5 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Η δηµιουργία των δυο πυρήνων από τα ίδια νουκεόνια εκύει ενέργεια: E B Σ Α 00 8,8ΜeV 60MeV Από την όη διαδικασία εκύεται ενέργεια Q (60 600)MeV 60MeV άρα η αντίδραση είναι εξώθερµη. ΘΕΜΑ ο ο Η διαφορά δυναµικού σε σωήνα παραγωγής ακτίνων είναι 0 V. Τα ηεκτρόνια εκπέµπονται από την κάθοδο και φθάνουν στην άνοδο µε ρυθµό 0 ηεκτρόνια ανά δευτερόεπτο. Να υποογίσετε: α. την ένταση του ρεύµατος των ηεκτρονίων στο σωήνα παραγωγής των ακτίνων. β. το εάχιστο µήκος κύµατος mi των παραγοµένων ακτίνων. γ. την ισχύ Ρx των παραγοµένων ακτίνων, αν η απόδοση του σωήνα παραγωγής ακτίνων είναι %. Μονάδες 9 Δίνεται η απόυτη τιµή του φορτίου του ηεκτρονίου e,6 0-9 C, η σταθερά του Plak h6, 0 - J s και η ταχύτητα του φωτός 0 8 m/s. ΠΗΣΗ α. Από τον ορισµό της έντασης του ηεκτρικού ρεύµατος: q I () t Από τη συνθήκη κβάντωσης του ηεκτρικού φορτίου: q e Από () και () παίρνουµε: e Ν e I I,6 0 t 9 C 0 e ( ) 0 I,6 s I 0,06 ή 6m. β. Το εάχιστο µήκος κύµατος των ακτίνων είναι: 8 h 6, 0 J s 0 m / s mi mi ev 9 mi 6 0,6 0 C 0 V 8 9 m 6 0 m. mi γ. Η απόδοση του σωήνα είναι: Ρωφ Ρ α 00% α 00% αvi % 0 V 6 0 Ρδαπ Ρη P P Αά : Ρ VI 00% 00% η P 6 0 W P 6,W. 5

6 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 00 ΘΕΜΑ 8 Το 9 έχει χρόνο ηµιζωής,5 0 9 χρόνια και µε µια σειρά από διασπάσεις α και β καταήγει στο σταθερό ισότοπο 8 Pb. Θεωρούµε ότι όοι οι πυρήνες 9 που 06 διασπώνται καταήγουν σε 8 Pb Ένα ορυκτό τη σριγµή της δηµιουργίας του περιείχε 9 και καθόου 8 Pb. 06 Σήµερα στο ορυκτό αυτό ο όγος του αριθµού των πυρήνων 8 Pb προς τον αριθµό των πυρήνων 8 9 είναι. 8 Να υποογίσετε: α. τον αριθµό των διασπάσεων α και β - σύµφωνα µε την παρακάτω αντίδραση 8 διάσπασης του x He y e Pb 8 β. τη σταθερά διάσπασης του 9. γ. την ηικία του ορυκτού σε χρόνια. 9 8 Δίνεται: χρόνος 0 s. Παραδεχθείτε ότι: l 0,, l 8,, l 9,. ΠΗΣΗ α. x He y e Pb 9 8 Μονάδες 9 Εφαρµόζοντας την αρχή διατήρησης ηεκτρικού φορτίου ισχύει: Ζ Ζ Ζ xzhe yze ZPb 9 x y( ) 8 x y 0 () Εφαρµόζοντας την αρχή διατήρησης του πήθους των νουκεονίων: x He ye Pb 8 x 0y 06 x x 8 () y Άρα το 9 µεταστοιχειώνεται σε 8 Pb πραγµατοποιώντας 8 διασπάσεις α και 6 διασπάσεις β -. β. Ισχύει: l T / l 0, 9 9,5 0 χρόνια s T / 0 6 s γ. Κάθε φορά που διασπάται ένας πυρήνας 9 δηµιουργείται ένας πυρήνας 8 Pb. 8 Έστω ότι την t0, το πήθος των αδιάσπαστων πυρήνων 9 είναι Νο. Αν έχουν 6

7 ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 00 γίνει µέχρι σήµερα x διασπάσεις, τότε το πήθος των αδιάσπαστων πυρήνων του είναι x και το πήθος των πυρήνων του 8 Pb είναι x. Pb x Ισχύει: x 8x 9x x 8 x 8 9 Άρα σήµερα το πήθος των αδιάσπαστων πυρήνων 8 x 9 Ισχύει : Ν Ν e ο t l t l 9 l 8 t T / 6 9 είναι: 8 t 9 Ν e e t 9 ο t l t l 9 l l 9 l 8,, 9 T / t,5 0 χρόνια l 0,, t 0 χρόνια t 0 0 s t 0 5 s ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Τα σηµερινά θέµατα διακρίνονται για τη σαφήνεια στη διατύπωσή τους και καύπτουν σηµαντικό κοµµάτι της ύης. Είναι θἐµατα για πού καά προετοιµασµένους µαθητές. Τα θέµατα και απαιτούν προσεκτικό διάβασµα της θεωρίας και συνθετική ικανότητα. Το ο θέµα είναι µια κασική άσκηση ακτίνων, ενώ το ο θέµα δηµιουργεί σαφείς προϋποθέσεις διαβάθµισης.