Φυσική Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2001

Transcript

1 Φυσική Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 00 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Ζήτηµα ο Στις ερωτήσεις - να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.. Η πυρηνική αντίδραση: παριστάνει : n + 9 U + Kr + 3 n ενέργεια α. διάσπαση β β. διάσπαση γ γ. σύντηξη δ. σχάση.. Η υπεριώδης ακτινοβοία: 56 Ba α. είναι ορατή µε γυµνό µάτι β. δεν προκαεί αµαύρωση των φωτογραφικών πακών γ. συµµετέχει στη µετατροπή του οξυγόνου της ατµόσφαιρας σε όζον δ. δεν προκαεί το φθορισµό σε διάφορα σώµατα. 3. Όταν ακτίνα µονοχρωµατικού φωτός περάσει από τον αέρα σε γυαί, µεταβάεται: α. η συχνότητά της β. µόνον το µήκος κύµατός της γ. το µήκος κύµατος και η ταχύτητα διάδοσής της δ. η συχνότητα και η ταχύτητα διάδοσής της.. Αδρόνια είναι: α. το πρωτόνιο και το ηεκτρόνιο β. το πρωτόνιο και το νετρόνιο γ. το νετρόνιο και το µιόνιο δ. το µιόνιο και το ηεκτρόνιο. 5. Να χαρακτηρίσετε στο τετράδιό σας τις προτάσεις που ακοουθούν µε το γράµµα Σ αν είναι σωστές και µε το γράµµα Λ αν είναι ανθασµένες. α. Σύµφωνα µε το πρότυπο του Rtherford τα άτοµα θα έπρεπε να εκπέµπουν συνεχές και όχι γραµµικό φάσµα. β. Ο Thomson πρότεινε το εγόµενο πανητικό µοντέο για το άτοµο. γ. Σύµφωνα µε το πρότυπο του Bohr, το ηεκτρόνιο στο άτοµο του υδρογόνου, εκπέµπει ακτινοβοία όταν κινείται σε επιτρεπόµενη τροχιά.

2 δ. Το σωµάτιο α είναι ένας πυρήνας ηίου: ( He). ε. Η ακτινοβοία γ δεν εκτρέπεται από µαγνητικό πεδίο. Ζήτηµα ο. Η ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα A B Z είναι µεγαύτερη από την ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα B A Ψ Z Ψ α. Ποιος από τους δύο παραπάνω πυρήνες είναι σταθερότερος; β. Να δικαιοογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες. Να µεταφέρετε συµπηρωµένες στο τετράδιό σας τις παρακάτω πυρηνικές αντιδράσεις: 7 He H α. N β. Rn * 86 86Rn +... O Μονάδες Μονάδες 3. Να αιτιοογήσετε γιατί ο δείκτης διάθασης ενός οποιουδήποτε οπτικού µέσου για µια µονοχρωµατική ακτινοβοία δεν είναι δυνατόν να είναι µικρότερος από τη µονάδα.. Μονοχρωµατική ακτινοβοία διαδίδεται σε δύο διαφορετικά υικά, µε δείκτες διάθασης n, n, όπου n > n. Να δείξετε ότι >, όπου και τα αντίστοιχα µήκη κύµατος. Ζήτηµα 3ο ιεγερµένα άτοµα υδρογόνου αποδιεγείρονται και τα άτοµα επανέρχονται στη θεµειώδη κατάσταση. Η ενέργεια της θεµειώδους κατάστασης είναι Ε - 3,6 ev. Από τη µεέτη των φασµατικών γραµµών υποογίστηκαν τρεις διαφορές ενεργειών µεταξύ των διεγερµένων καταστάσεων και της θεµειώδους κατάστασης και βρέθηκαν ίσες µε,75ev,,09 ev και 0, ev.. Να υποογίσετε τις ενέργειες που αντιστοιχούν στις διεγερµένες καταστάσεις των ατόµων υδρογόνου.. Να υποογίσετε τους κβαντικούς αριθµούς στους οποίους αντιστοιχούν οι διεγερµένες καταστάσεις. 3. Να σχεδιάσετε το διάγραµµα των ενεργειακών σταθµών, στο οποίο να φαίνονται οι µεταβάσεις των ηεκτρονίων που πραγµατοποιούνται.

3 . Σε ένα από τα άτοµα του υδρογόνου, που βρίσκεται πέον στη θεµειώδη κατάσταση, προσπίπτει µονοχρωµατική ακτινοβοία, µε συνέπεια το ηεκτρόνιο του ατόµου του υδρογόνου να έχει κινητική ενέργεια Κ 6,9 ev, σε περιοχή όπου η επίδραση του ηεκτρικού πεδίου του πυρήνα είναι πρακτικά µηδέν. Να υποογίσετε τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβοίας. ίνονται η σταθερά του Planck, h 6, J s και η µονάδα ενέργειας ev,6 0-9 J. Ζήτηµα ο Moνάδες 8 Προκειµένου να διαπιστωθεί η ύπαρξη κοιότητας στο εσωτερικό ενός µεταικού αντικειµένου, χρησιµοποιούνται ακτίνες Χ. Στη διάταξη παραγωγής των ακτίνων Χ, η τάση που εφαρµόζεται µεταξύ της ανόδου και της καθόδου είναι 6.575V. Τα ηεκτρόνια ξεκινούν από την κάθοδο µε µηδενική ταχύτητα, επιταχύνονται και προσπίπτουν στην άνοδο. Θεωρούµε ότι η θερµοκρασία της καθόδου είναι σταθερή και ότι η κινητική ενέργεια κάθε ηεκτρονίου µετατρέπεται εξ οοκήρου σε ενέργεια ενός φωτονίου σε µία µόνο κρούση. Α. Να υποογίσετε: Α. την κινητική ενέργεια που έχει κάθε ηεκτρόνιο όταν φθάνει στην άνοδο. Α. το εάχιστο µήκος κύµατος της ακτινοβοίας που εκπέµπεται από το υικό της ανόδου. Β. Στην παραπάνω διάταξη παραγωγής ακτίνων Χ, µεταβάοντας την τάση µεταξύ ανόδου και καθόδου, η αρχική ισχύς P της δέσµης των ηεκτρονίων τετραπασιάζεται και παίρνει την τιµή P P, ενώ η θερµοκρασία της καθόδου διατηρείται σταθερή και η ένταση του ρεύµατος των ηεκτρονίων παραµένει η ίδια. Να υποογίσετε: Β. το όγο των ταχυτήτων /, όπου και οι ταχύτητες µε τις οποίες τα ηεκτρόνια προσπίπτουν στην άνοδο πριν και µετά τον τετραπασιασµό της ισχύος, αντίστοιχα. Μονάδες 7 Β. το εάχιστο µήκος κύµατος της παραγόµενης ακτινοβοίας, µετά τον τετραπασιασµό της ισχύος και να δικαιοογήσετε ποια από τις δύο ακτινοβοίες είναι περισσότερη διεισδυτική. ίνονται : η σταθερά του Planck, h 6, J s, η ταχύτητα του φωτός στο κενό, c m/s και η µονάδα ενέργειας ev,6 0-9 J.

4 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ζήτηµα ο. δ 5. α Σ. γ β Λ 3. γ γ Λ. β δ Σ ε Σ Ζήτηµα ο. α. Σταθερότερος είναι ο πυρήνας: A z β. Αιτιοόγηση: Είναι γνωστό ότι για την σταθερότητα ενός πυρήνα αµβάνουµε υπόψην την ενέργεια σύνδεσης ανά νουκεόνιο. Οι πυρήνες: A z Ψ A z έχουν τον ίδιο αριθµό νουκεονίων, άρα ο A z που έχει την µεγαύτερη ενέργεια σύνδεσης θα έχει και την µεγαύτερη ενέργεια σύνδεσης ανά νουκεόνιο και θα είναι ο πιο σταθερός.. α. 7 He + 7N 8O + H β. Rn Rn * γ 3. Ο δείκτης διάθασης ορίζεται από την σχέση: C0 n C όπου C 0 : η ταχύτητα του φωτός στο κενό. και C: η ταχύτητα του φωτός στο οπτικό µέσο. Επειδή όµως το C 0 είναι η µεγαύτερη ταχύτητα που υπάρχει στη φύση θα ισχύει C 0 > C, άρα το κάσµα C 0 /C θα είναι µεγαύτερο του. Άρα θα είναι και n >. σχοικό βιβίο, σε. 9: "Ας δούµε τι συµβαίνει... > " Ζήτηµα 3ο Ε - 3,6 ev. n n +,09 n +, , 3, ev,5ev 0,85 ev

5 . Από τον τύπο: θα είναι: n n n n n n n n n 3,6 3, Όµοια: n n n n n 3 3 n Εφόσον το ηεκτρόνιο θα βρεθεί σε περιοχή όπου η επίδραση του ηεκτρικού πεδίου του πυρήνα είναι µηδέν, σηµαίνει ότι έχει συµβεί ιονισµός. Θα είναι: Ε ιον Ε - Ε Ε ιον 0 (- 3,6) Ε ιον 3,6 ev Εφόσον το ηεκτρόνιο έχει K 6,9 ev η ενέργεια του φωτονίου που προκάεσε τον ιονισµό θα είναι: Ισχύει: Ε φ Ε ιον + Κ Ε φ 9,89 ev. φ φ 9,83,6 0 h f f f 3 h 6, f,8 0 5 H Z

6 Ζήτηµα ο V 6575 V A. A. Η ενέργεια που θα άβει κάθε ηεκτρόνιο από το κύκωµα θα είναι: ω q V e 6575 V ω 6575 ev Η ίδια ενέργεια σε jole θα είναι: ω 6575,6 0-9 j ω j Θ.Μ.Κ.Ε. Κ τε. - Κ αρχ. ω Όµως: Κ αρχ. 0 (γιατί τα ηεκτρόνια αρχικά είναι ακίνητα). Άρα: Κ τε. ω j ή 6575 ev Α. Εφόσον όη η κινητική ενέργεια κάθε ηεκτρονίου µετατρέπεται σε ενέργεια φωτονίου σε µία µόνο κρούση, θα είναι: K f τε. max h f c max hc K τε. hc K τε. 3 6, , , m Β. Β. P P V I V I V V V V m m e V e V V V B. h c ev V h c V ev ,75 0 m Πιο διεισδυτική είναι η δεύτερη ακτινοβοία γιατί έχει µικρότερο µήκος κύµατος