ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 29 ΜΑΙΟΥ 2004

Transcript

1 ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 29 ΜΑΙΟΥ 2004 ΘΕΜΑ Ο Στις ερωτήσεις -4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.. Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell το ηλεκτρομαγνητικό κύμα παράγεται, όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο: α. ηρεμεί β. κινείται ευθύγραμμα και ομαλά γ. επιταχύνεται δ. όλα τα παραπάνω 2. Ο λαμπτήρας αλογόνου: α. περιέχει ατμούς ιωδίου β. περιέχει σταγόνα υδραργύρου γ. δεν έχει θερμαινόμενο νήμα δ. έχει μικρότερη απόδοση από τον κοινό λαμπτήρα πυρακτώσεως. 3. Όταν ένας πυρήνας αποδιεγείρεται, εκπέμπει: α. φωτόνιο υπεριώδους ακτινοβολίας β. ακτίνες γ γ. φωτόνιο με ενέργεια της ίδιας τάξης με το φωτόνιο που εκπέμπεται κατά τις αποδιεγέρσεις των ατόμων δ. φωτόνιο ορατής ακτινοβολίας 4. Σύμφωνα με το κλασικό μοντέλο του Rutherford 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 ηλεκτρονίου είναι κβαντωμένη δ. η ακτίνα του πυρήνα είναι της τάξης μεγέθους 0-0 m. Στην παρακάτω ερώτηση 5 να γράψετε στο τετράδιό σας το γράμμα κάθε πρότασης και δίπλα σε κάθε γράμμα τη λέξη Σωστό για τη σωστή πρόταση και τη λέξη Λάθος για τη λανθασμένη.

2 5. α. Η ταχύτητα με την οποία διαδίδεται στο κενό η ορατή ακτινοβολία είναι μεγαλύτερη 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 γυαλί, η συχνότητά της δεν μεταβάλλεται. δ. Η ενέργεια των νουκλεονίων ενός πυρήνα μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή. ε. Το ορατό φως στους λαμπτήρες φθορισμού προέρχεται κυρίως από τη μετατροπή της υπέρυθρης ακτινοβολίας σε ορατή από τη φθορίζουσα επιφάνεια των λαμπτήρων. Απαντήσεις:. γ 2. α 3. β 4. α 5. α - Λάθος β - Σωστό γ Σωστό δ Λάθος ε - Λάθος ΘΕΜΑ 2 Ο. Να μεταφέρετε στο τετράδιο σας συμπληρωμένες τις παρακάτω πυρηνικές αντιδράσεις: U+ 0 n 56 Ba+... Kr+ 3 0n Na O + H Μονάδες 6 Απάντηση: Οι συμπληρωμένες αντιδράσεις έχουν ως εξής: U+ 0 n 56 Ba+ 36 Kr+ 3 0n He+ Na O + H 2 7

3 2. Το σχήμα δείχνει το διάγραμμα των ενεργειακών σταθμών του ατόμου του υδρογόνου. Τα μήκη κύματος λ, λ 2, λ 3 είναι τα μήκη κύματος της ακτινοβολίας που εκπέμπεται κατά τις μεταβάσεις του ηλεκτρονίου μεταξύ των ενεργειακών σταθμών όπως δείχνουν τα βέλη. Η σχέση που συνδέει τα μήκη κύματος λ, λ 2 και λ 3 είναι: λ2 λ λ2 λ3 α. λ = λ2 + λ3 β. = γ. λ = λ λ λ + λ Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της παραπάνω ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Μονάδες 4 Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 7 Απάντηση: Για τις τρεις μεταβάσεις ισχύει: c E 3 :E3 - E = h λ - = Ε 2 : Ε2 Ε h λ 2 - = Ε 3 2: Ε3 Ε2 h λ 3 c c c c c Ε3 = Ε3 2+ Ε2 => h = h + h => λ λ2 λ3 Επίσης ισχύει: λ2 λ3 = + => λ = λ λ2 λ3 λ2+ λ3 Άρα η σωστή απάντηση είναι η γ. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της παρακάτω ερώτησης 3 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 3. Ένας πυρήνας με μαζικό αριθμό 200 και ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο MeV χωρίζεται με κάποια αντίδραση σε δύο μεσαίους

4 πυρήνες με μαζικούς αριθμούς 00 οι οποίοι έχουν ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο,mev. Η διαδικασία είναι: α. εξώθερμη β. ενδόθερμη Μονάδες 3 Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας Απάντηση: Η διάλυση του αρχικού πυρήνα στα νουκλεόνια από τα οποία αποτελείται, απαιτεί δαπάνη ενέργειας 200 MeV = 600MeV. Ο σχηματισμός των δύο νέων πυρήνων από τα ίδια νουκλεόνια εκλύει ενέργεια ( 00, + 00,) MeV = 760MeV. Έτσι από τη διαδικασία αποδεσμεύεται ενέργεια ίση με τη διαφορά: Q = ( ) MeV = 60MeV και επειδή το Q>0 η αντίδραση είναι εξώθερμη. Άρα η σωστή απάντηση είναι η α. ΘΕΜΑ 3 Ο 4 Η διαφορά δυναμικού σε σωλήνα παραγωγής ακτίνων Χ είναι 2 0 V. Τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται από την κάθοδο και φθάνουν στην άνοδο με ρυθμό 0 7 ηλεκτρόνια ανά δευτερόλεπτο. Να υπολογίσετε: α. την ένταση του ρεύματος των ηλεκτρονίων στο σωλήνα παραγωγής των ακτίνων Χ. Μονάδες β. το ελάχιστο μήκος κύματος λ min των παραγόμενων ακτίνων Χ. Μονάδες γ. την ισχύ P X των παραγομένων ακτίνων Χ, αν η απόδοση του σωλήνα παραγωγής ακτίνων Χ είναι 2%. Μονάδες 9-9 Δίνεται η απόλυτη τιμή του φορτίου του ηλεκτρονίουe =,6 0 C, η -34 σταθερά του Planck h = 6,4 0 J s και η ταχύτητα του φωτός c= 3 0 m/s. Απαντήσεις: Με δεδομένα ότι: α. V 4 = 2 0 Vκαι N 0 7 t = έχουμε: Q N = = = = t t I e I 0,6 0 I,6 0 A

5 - 34 hc 6, β. λmin = λmin = λ 9 4 min = 6 0 m. - ev, γ. P P = = = = ωφ x α α Px α Pηλ Px α V I Pδαπ Pηλ 2 = = Px 2 0,6 0 Px 6,4W ΘΕΜΑ 4 Ο Το 23 U έχει χρόνο ημιζωής 9 4,5 0 χρόνια και με μια σειρά από διασπάσεις α και β - καταλήγει στο σταθερό ισότοπο 206 Pb. Θεωρούμε ότι όλοι οι πυρήνες 23 U που διασπώνται καταλήγουν σε 206 Pb. Σήμερα στο ορυκτό αυτό ο λόγος του αριθμού των πυρήνων 206 Pb προς τον αριθμό των πυρήνων 23 U είναι /. Να υπολογίσετε: α. τον αριθμό των διασπάσεων α και β - σύμφωνα με την παρακάτω αντίδραση διάσπασης του β. τη σταθερά διάσπασης του 23 γ. την ηλικία του ορυκτού σε χρόνια. Δίνεται: χρόνος = s. Παραδεχθείτε ότι: ln2 = 0,7 ln = 2, ln9 = 2,2. Απαντήσεις: α. U x He+ y e+ Pb 2 - U x He y e Pb Εφαρμόζοντας την αρχή διατήρησης των νουκλεονίων έχουμε: 23 = 4x + 0y x = δηλαδή πραγματοποιήθηκαν διασπάσεις α. Εφαρμόζοντας την αρχή διατήρησης του φορτίου έχουμε: Μονάδες Μονάδες Μονάδες 9

6 = 2x + (- )y +... y = 6 δηλαδή πραγματοποιήθηκαν 6 διασπάσεις β -. 9 β. Έχουμε T/2 = 4, sκαι ln 2 ln 2 ln 2= 0,7 - - T/2 = λ= ¾ ¾ ¾ λ= 5, 0 s. λ T /2 γ. Αρχικά υπήρχε μόνο 23 Μετά από τη διέλευση του ζητούμενου χρόνου t, για κάθε μέρος της ποσότητας 206 Pb, αντιστοιχούν μέρη Δηλαδή αν αρχικά οι πυρήνες U ήταν N = 0 N, τα N διασπάστηκαν προς 206 Pb, ενώ έμειναν αδιάσπαστοι N= N0 πυρήνες. 9 λt Από τη σχέση N= N0e - έχουμε: -λt -λt 9 λt N0 = N0 e = e = e 9 9 æö 9 - λt λ= 5,0 ln ç = ln e ln 9- ln = λt ¾ ¾ ¾ ¾ çè ø 5 t = 9,29 0 s t= 6,43 0 χρονια.