ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Transcript

1 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις Α-Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και, δίπα το γράμμα που αντιστοιχεί στη φράση η οποία συμπηρώνει σωστά την ημιτεή πρόταση. Α. Η σωματιδιακή φύση του φωτός εκδηώνεται στο α. φαινόμενο της συμβοής β. φαινόμενο της περίθαψης γ. φωτοηεκτρικό φαινόμενο δ. φαινόμενο της πόωσης Α. Άτομο υδρογόνου βρίσκεται στη θεμειώδη κατάσταση με ενέργεια Ε. Η εάχιστη ενέργεια που απαιτείται για τον ιονισμό του είναι α. 0 β. Ε γ. Ε δ. Ε / Α3. Για τους πυρήνες X, Y, Z και Ω οι ενέργειες σύνδεσης ανά νουκεόνιο φαίνονται στον παρακάτω πίνακα ΠΥΡΗΝΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΝ ΕΣΗΣ ΑΝΑ ΝΟΥΚΛΕΟΝΙΟ (ΜeV/νουκεόνιο) Χ 8, Υ 7,6 Ζ 8,6 Ω 7,7 Ο πιο ασταθής πυρήνας είναι ο α. Χ β. Υ γ. Ζ δ. Ω

2 Α4. Σε μια πυρηνική αντίδραση της μορφής Α+Β Γ+ η ενέργεια Q της αντίδρασης είναι α. Q=(M +M Μ Μ ) Γ Α Β β. Q=(M +M Μ Μ ) Α Β Γ γ. Q=(M +M +Μ +Μ ) Α Β Γ δ. Q=(M +M Μ Μ ) Α Β Γ Τα Μ Α, Μ Β, Μ Γ και Μ Δ είναι οι μάζες των πυρήνων Α, Β, Γ, Δ αντίστοιχα και η ταχύτητα του φωτός στο κενό. Α5. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακοουθούν, γράφοντας στο τετράδιό σας, δίπα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση, τη έξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή Λάθος, αν η πρόταση είναι ανθασμένη. α. Σύμφωνα με το πρότυπο του Thomson, η σύγκρουση σωματίων α με τα ηεκτρόνια επηρεάζει σημαντικά την κίνησή τους. β. Σύμφωνα με το πρότυπο του Rutherford, στο άτομο υπάρχει μια πού μικρή περιοχή που είναι συγκεντρωμένο όο το θετικό φορτίο. γ. Κατά την εκπομπή ακτινοβοίας γ από πυρήνα, δεν αάζει το Ζ, αάζει όμως το Α του πυρήνα. δ. Η ακτινοβοία β ονομάζεται «ιονίζουσα», διότι αποτεείται από ιόντα. ε. Το ραδιενεργό ιώδιο χρησιμοποιείται για τη μεέτη της ειτουργίας του θυρεοειδούς αδένα. ΘΕΜΑ Β Β. Οι πυρήνες ενός δείγματος ποσειδωνίου (Νp) διασπώνται αρχικά σε πυρήνες πρωτακτινίου (Ρa), οι οποίοι στη συνέχεια διασπώνται σε πυρήνες ουρανίου (U), όπως φαίνεται σχηματικά παρακάτω 7 Np Pa U Από τις αντιδράσεις αυτές εκπέμπονται α. μόνο σωματίδια α.

3 β. μόνο σωματίδια β. γ. σωματίδια α και σωματίδια β. Να επιέξετε τη σωστή απάντηση (μονάδες ) Να δικαιοογήσετε την επιογή σας (μονάδες 6) Μονάδες 8 Β. Μία ακτίνα ευκού φωτός () προσπίπτει από τον αέρα σε γυάινο πρίσμα και αναύεται. Στο σχήμα φαίνεται η πορεία της ιώδους, της κίτρινης και της κόκκινης ακτίνας. Η ιώδης ακτίνα είναι α) η () β) η () γ) η (3). Να επιέξετε τη σωστή απάντηση (μονάδες ) Να δικαιοογήσετε την επιογή σας (μονάδες 6) Μονάδες 8 Β3. Σε μια συσκευή παραγωγής ακτίνων Χ το εάχιστο μήκος κύματος των ακτίνων Χ που παράγονται είναι min. Ένα ηεκτρόνιο, κατά την πρόσκρουσή του στην άνοδο, χάνει το 5% της κινητικής του ενέργειας, η οποία μετατρέπεται σε ενέργεια φωτονίου μήκους κύματος. Ποια από τις παρακάτω σχέσεις είναι σωστή; min α) = 4 β) =4 min γ) = min Να επιέξετε τη σωστή απάντηση (μονάδες ) Να αιτιοογήσετε την επιογή σας (μονάδες 7) Μονάδες

4 ΘΕΜΑ Γ ύο μονοχρωματικές ακτινοβοίες (Α) και (Β), που διαδίδονται στο κενό με μήκη κύματος και αντίστοιχα, εισέρχονται 0Α 0Β ταυτόχρονα σε οπτικό υικό πάχους x=60 m, κάθετα στη διαχωριστική επιφάνεια του υικού με το κενό, όπως φαίνεται στο σχήμα. Κατά την είσοδο της ακτινοβοίας (Α) στο οπτικό υικό, η ταχύτητά της μειώνεται κατά 0 8 m/s. Ο δείκτης διάθασης του οπτικού υικού για την ακτινοβοία (Β) είναι n B =. Γ. Να βρεθεί η ταχύτητα της ακτινοβοίας (Β) μέσα στο οπτικό B υικό. Γ. Να βρεθεί ο δείκτης διάθασης n του οπτικού υικού για την A ακτινοβοία (Α). Μονάδες 6 0Α 3 Γ3. Αν είναι γνωστό ότι =, να βρεθεί ο όγος των μηκών 0Β Α κύματος των ακτινοβοιών μέσα στο οπτικό υικό. Β Μονάδες 7 Γ4. Να βρεθεί η χρονική διαφορά εξόδου των δύο ακτινοβοιών από το οπτικό υικό. Μονάδες 7 ίνεται η ταχύτητα του φωτός στο κενό =3 0 8 m/s. 0

5 ΘΕΜΑ Δ Ηεκτρόνιο επιταχύνεται από την ηρεμία μέσω τάσης V και αποκτά κινητική ενέργεια Κ. Στη συνέχεια, το ηεκτρόνιο συγκρούεται με ένα άτομο υδρογόνου το οποίο βρίσκεται στη θεμειώδη κατάσταση. Μετά την κρούση, το ηεκτρόνιο έχει κινητική Κ ενέργεια Κ τε =, ενώ το άτομο του υδρογόνου διεγείρεται. Η κινητική ενέργεια του ατόμου του υδρογόνου δεν μεταβάεται κατά την κρούση. Στη διεγερμένη κατάσταση, το ηεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου έχει κατά μέτρο τριπάσια στροφορμή από αυτή που έχει στη θεμειώδη κατάσταση. Σε εάχιστο χρονικό διάστημα, το άτομο του υδρογόνου επανέρχεται στη θεμειώδη κατάσταση, εκπέμποντας δύο φωτόνια με μήκη κύματος α και β αντίστοιχα, με α < β. Δ. Να βρείτε σε ποια ενεργειακή στάθμη διεγείρεται το άτομο του υδρογόνου. Μονάδες 4 α Δ. Να υποογίσετε τον όγο. β 8 Δ3. Να αποδείξετε ότι Κ τε = Ε, όπου Ε η ενέργεια του ατόμου του υδρογόνου στη θεμειώδη κατάσταση. Δ4. Να υποογίσετε την τάση V με την οποία επιταχύνθηκε το ηεκτρόνιο. υ τε Δ5. Να υποογίσετε τον όγο όπου υ τε το μέτρο της υn ταχύτητας του ηεκτρονίου που συγκρούστηκε με το άτομο του υδρογόνου μετά την κρούση και υ n το μέτρο της ταχύτητας του ηεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου στην αρχική διεγερμένη κατάσταση. Μονάδες 6 ίνεται Ε = 3,6 ev.

6 ΘΕΜΑ Α ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α. γ Α. γ Α3. β Α4. δ Α5. α. Λ β. Σ γ. Λ δ. Λ ε. Σ ΘΕΜΑ Β Β. Σωστό το (γ) 37 Στην πρώτη διάσπαση Np 33 Pa ο μαζικός αριθμός του 3 θυγατρικού πυρήνα 33 Pa είναι μειωμένος κατά 4, ενώ ο ατομικός αριθμός είναι μειωμένος κατά σε σχέση με το μητρικό πυρήνα 37 Np, άρα είναι διάσπαση α. 3 Στην δεύτερη διάσπαση 33 Pa 33 U ο μαζικός αριθμός του θυγατρικού πυρήνα U είναι ίδιος με του μητρικού Pa, ενώ ο ατομικός αριθμός αυξάνεται κατά μία μονάδα, άρα είναι διάσπαση β. Β. Σωστό το (γ) Η ιώδης ακτίνα έχει το μικρότερο μήκος κύματος άρα τη μεγαύτερη γωνία εκτροπής όταν διέρχεται από το γυάινο πρίσμα. (Σχοικό βιβίο σείδες 0 ). Β3. Σωστό το (β) Η κινητική ενέργεια του ηεκτρονίου τη στιγμή που προσκρούει στην άνοδο είναι: Κe = e V Το εάχιστο μήκος κύματος των ακτίνων X δίνεται από την σχέση: min = h = h Ke = h e V Ke min.

7 Το φωτόνιο που εκπέμπεται έχει ενέργεια: Ε φ = 5% Κe h f = 4 h min h = 4 f = h min = 4 min. ΘΕΜΑ Γ Γ. Ο δείκτης διάθασης του οπτικού υικού για την ακτινοβοία (Β), είναι: n B = 0 B B =,5 0 8 m/s. Γ. Η ταχύτητα της ακτινοβοίας (Α) στο οπτικό υικό είναι: A = = 0 8 m/s. Ο δείκτης διάθασης του οπτικού υικού για την ακτινοβοία (Α), είναι: 0 n Α = n A =,5. A Γ3. 0Α n n n n A Α Α Β 0Α = = = B 0Β Β Α 0Β Β Γ4. Η διάδοση μιας ακτινοβοίας στο οπτικό υικό γίνεται με σταθερή ταχύτητα, άρα: = x t t = x () Έτσι, για τις ακτινοβοίες (Α) και (Β) έχουμε : () t A = x A = s και t B = x B = 4 0- s

8 Άρα : Δt = t B - t A Δt = 0 - s. ΘΕΜΑ Δ Δ. L τε = 3 L n h π = 3 h π n = 3. Δ. Επειδή το άτομο του υδρογόνου αποδιεγείρεται εκπέμποντας δύο φωτόνια, η μετάβαση στη θεμειώδη κατάσταση γίνεται με δύο άματα. Η ενέργεια των φωτονίων είναι: f = Ε α = h f α E E = h α 3Ε - = h 4 α () α Ε E = h 4 n = 3 n = (β) (α) E 3 E n = E f = Ε β = h f β E 3 E = h β 5Ε - 36 = h β () β Ε Ε 4 = h 5Ε h () - 36 = β () 3Ε h - 4 α 5 α = 7 β Δ3. Το μέρος της κινητικής ενέργειας που δίνει το ηεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου όταν συγκρούονται είναι ίση με την ενέργεια διέγερσης του ατόμου από την θεμειώδη κατάσταση στην κατάσταση n = 3.

9 Άρα: Ε διεγ = Κ Κ Ε 3 - Ε = Κ = Κ Ε τε Κ τε = - Ε Κ τε = 8Ε - Δ4. Η κινητική ενέργεια που αποκτάει το ηεκτρόνιο όταν επιταχύνεται από διαφορά δυναμικού (τάση) V είναι: ΘΜΚΕ: Κ 0 = W Fη K 0 = q V K = e V Kτε = e 8Ε V - = e V V = V = 4,77 V - 6 (- 3,6 ev) e Δ5. Κ τε = m uτε Κ 3 = - Ε 3-8Ε - = m uτε Ε = m un (4) (3) 8 (3) - E mu = (4) - E mu n τε u τε n u u = 8 τε u n = 8 Επιμέεια: Ήμεος Μ. Ποθητάκης Β.