Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Transcript

1 Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό κάθε µιας από τις παρακάτω ερωτήσεις -4 και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.. Όταν µονοχρωµατική ακτίνα φωτός διέλθει από οπτικά αραιότερο σε οπτικά πυκνότερο µέσο, τότε: α) Μεταβάλλεται η συχνότητά του. β) Αυξάνεται η ταχύτητά του. γ) Αυξάνεται το µήκος κύµατός του. δ) Ελαττώνεται το µήκος κύµατός του.. Σ ένα λαµπτήρα φθορισµού το ορατό φως εκπέµπεται: α) Από τα νήµατα. β) Από την αποδιέγερση των ατόµων του υδραργύρου. γ) Από την αποδιέγερση των ατόµων της φθορίζουσας ουσίας. δ) Από τα αέρια αργό (Ar) και άζωτο (N).. Αν αυξήσουµε την τάση ανόδου-καθόδου σε συσκευή παραγωγής ακτινών Χ: α) Το γραµµικό φάσµα των ακτινών Χ θα γίνει συνεχές. β) Το ελάχιστο µήκος κύµατος λ min των ακτινών Χ θα αυξηθεί. γ) Τα µήκη κύµατος που αντιστοιχούν στις γραµµές του γραµµικού φάσµατος δεν θα µεταβληθούν. δ) Οι ακτίνες Χ θα γίνουν λιγότερο διεισδυτικές. 4. Κατά την εκποµπή της ακτινοβολίας γ από τον πυρήνα A * Z X : α) Το Α παραµένει σταθερό ενώ το Ζ µειώνεται κατά. β) Το Α παραµένει σταθερό ενώ το Ζ αυξάνεται κατά. γ) εν µεταβάλλεται ούτε το Α ούτε το Ζ του πυρήνα. δ) Το Α µειώνεται κατά 4 και το Ζ µειώνεται κατά.

2 5. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα κάθε πρότασης και δίπλα σε κάθε γράµµα τη λέξη ΣΩΣΤΟ, για κάθε σωστή πρόταση και τη λέξη ΛΑΘΟΣ, για τη λανθασµένη. ΘΕΜΑ ο α) Το µονοχρωµατικό φως δεν αναλύεται σε απλούστερες ακτινοβολίες. β) Η διαδικασία συνένωσης δύο βαρέων πυρήνων για να σχηµατίσουν ένα ελαφρύτερο, λέγεται πυρηνική σύντηξη. γ) Κατά τη διάσπαση β - το ηλεκτρόνιο που εκπέµπεται προϋπήρχε στον πυρήνα. δ) Σύµφωνα µε το πρότυπο του Bohr, το µέτρο της στροφορµής του περιφερόµενου ηλεκτρονίου γύρω από τον πυρήνα µπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιµή. ε) Κατά τον ιονισµό τους τα άτοµα δεν εκπέµπουν ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία.. ύο µονοχρωµατικές ακτίνες Α και Β προσπίπτουν κάθετα στη διαχωριστική επιφάνεια αέρα γυαλιού προερχόµενες από τον αέρα όπως φαίνεται στο σχήµα. Η ενέργεια Ε Α κάθε φωτονίου της ακτινοβολίας Α είναι µεγαλύτερη από την ενέργεια Ε Β κάθε φωτονίου της ακτινοβολίας Β (Ε Α > Ε Β ). Αν t Α και t Β ο χρόνος διέλευσης από το γυαλί πάχους d, των ακτινοβολιών Α και Β αντίστοιχα, τότε ισχύει: α) t Α = t Β β) t Α < t Β γ) t Α > t Β Μονάδες. Σε ένα άτοµο υδρογόνου που βρίσκεται σε διεγερµένη κατάσταση η ακτίνα τροχιάς του ηλεκτρονίου είναι δεκαεξαπλάσια από την αντίστοιχη στη θεµελιώδη κατάσταση. Α) Ο κβαντικός αριθµός της διεγερµένης κατάστασης είναι: α) n = β) n = γ) n = 4 αέρας Α γυαλί Β d Μονάδες Μονάδες 4

3 Β) Η ενέργεια ιονισµού από τη διεγερµένη κατάσταση είναι: α),6 ev β) -,6 ev γ),85 ev ίνεται η ολική ενέργεια του ατόµου του υδρογόνου στη θεµελιώδη κατάσταση : Ε =-,6 ev Μονάδα Μονάδες. Το ουράνιο 8 9U µετατρέπεται µετά από µια σειρά ραδιενεργών διασπάσεων ΘΕΜΑ ο σε µόλυβδο 6 8 Pb µε χρόνο υποδιπλασιασµού Τ / =4,5 9 έτη. Σε ένα πέτρωµα βρέθηκε ότι η αναλογία πυρήνων ουρανίου µολύβδου είναι /. Αν όλη η ποσότητα του µολύβδου προέρχεται από τη διάσπαση του ουρανίου, η ηλικία του πετρώµατος είναι: α),5 9 έτη β) 9 9 έτη γ),5 9 έτη Μονάδες Ηλεκτρόνιο βλήµα που αρχικά ηρεµούσε, επιταχύνεται από τάση V και συγκρούεται µε άτοµο υδρογόνου, το οποίο παραµένει συνεχώς ακίνητο. Το ηλεκτρόνιο βλήµα, µετά από σύγκρουση, συνεχίζει να κινείται έχοντας κινητική ενέργεια,5 ev, ενώ το άτοµο του υδρογόνου διεγείρεται και το ηλεκτρόνιο καταλήγει σε επιτρεπόµενη τροχιά µε κβαντικό αριθµό n. Στη συνέχεια, το άτοµο του υδρογόνου αποδιεγείρεται µε διαδοχικά άλµατα, πρώτα στην κατάσταση µε n= εκπέµποντας φωτόνιο «α» και έπειτα από n= στην θεµελιώδη κατάσταση εκπέµποντας φωτόνιο «β». Ανάµεσα στις συχνότητες των δύο φωτονίων ισχύει η σχέση: f β = 4f α.. Να κάνετε το ενεργειακό διάγραµµα του ατόµου του υδρογόνου στο οποίο να φαίνονται οι τιµές των τεσσάρων πρώτων ενεργειακών σταθµών.. Να βρείτε σε ποια ενεργειακή στάθµη βρέθηκε το ηλεκτρόνιο του ατόµου του υδρογόνου µετά τη διέγερσή του.. Να βρείτε την τάση V µε την οποία επιταχύνθηκε το ηλεκτρόνιο βλήµα, αν γνωρίζουµε, ότι πριν τη σύγκρουση το ηλεκτρόνιο του ατόµου του υδρογόνου βρισκόταν στην ενεργειακή στάθµη n =. Μονάδες 7

4 4 4. Να βρείτε τα µήκη κύµατος των φωτονίων «α» και «β». Σε ποιες περιοχές του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος ανήκουν τα φωτόνια αυτά; ίνονται: Ε =-,6 ev, h = 6,6-4 J sec, c = 8 m/s, ev =,6-9 J Μονάδες 7 ΘΕΜΑ 4 ο Ο χρόνος υποδιπλασιασµού ενός ραδιοϊσοτόπου A Z Χ είναι Τ / = 7 s. Κάθε πυρήνας του ραδιοϊσοτόπου διασπάται εκπέµποντας ένα σωµάτιο α ταχύτητας υ= 7 m/s και ένα φωτόνιο γ. Κατά τη διάσπαση του πυρήνα παρατηρείται διαφορά µάζας m=,54-9 kg. Α) α) Γράψτε την εξίσωση που περιγράφει τη διάσπαση συµβολίζοντας µε Ψ το θυγατρικό πυρήνα. Μονάδες β) Υπολογίστε την ενέργεια Q που ελευθερώνεται κατά τη διάσπαση του πυρήνα. Μονάδες 4 γ) Υπολογίστε την συχνότητα f του φωτονίου γ. Β) Ένα δείγµα του ραδιοϊσοτόπου Χ έχει τη χρονική στιγµή t = ενεργότητα 4 Βq. α) Υπολογίστε το πλήθος Ν του Χ που περιέχονται στο δείγµα τη χρονική στιγµή t =. β) Η ενέργεια που ελευθερώνεται κατά τη διάσπαση του δείγµατος απορροφάται πλήρως από ποσότητα νερού και αυξάνει τη θερµοκρασία του. Υπολογίστε την αύξηση της θερµοκρασίας του νερού από τη χρονική στιγµή t = µέχρι τη χρονική στιγµή t= 4 s. Γνωρίζουµε ότι για να αυξηθεί κατά ο C η θερµοκρασία αυτής της ποσότητας νερού απαιτείται ενέργεια Ε=465J. Μονάδες 7 ίνονται: Οι πυρήνες Χ και Ψ είναι πρακτικά ακίνητοι, c = 8 m/s, µάζα σωµατίου α m α = 6,6-7 kg, σταθερά Planck: h= 6,6-4 J s και ln=,7. 4

5 Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ ο. δ. γ. γ 4. γ 5. α ΣΩΣΤΟ β ΛΑΘΟΣ γ ΛΑΘΟΣ δ ΛΑΘΟΣ ε ΣΩΣΤΟ ΘΕΜΑ ο ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Σωστό το γ. Ε Α >Ε Β hf A > hf B f A > f B c /λ A > c /λ OB λ A < λ B n n A n B λ A λ Β Για το διασκεδασµό: Αφού λ A < λ B n A >n B c /c A > c /c B c A < c B d/t A < d/t B t A > t B λ. A) Σωστό το γ. r n =n r 6 r = n r n =6 n=4 B) Σωστό το γ. Ε n =E /n Ε 4 =E /4 Ε 4 =-,6eV/6 Ε 4 =-,85 ev Ε 4,ιον = Ε - Ε 4 Ε 4,ιον =-(-,85 ev) Ε 4,ιον =,85 ev

6 . Σωστό το β. Έστω Ν ο αρχικός αριθµός πυρήνων 8 9U. Έστω Ν U και Ν Pb ο αρχικός αριθµός πυρήνων 8 6 9U και 8 Pb αντίστοιχα σήµερα. Αφού κάθε πυρήνας 8 6 9U µετατρέπεται σε έναν πυρήνα 8 Pb ισχύει η σχέση: Ν U + Ν Pb =Ν () Επίσης Ν U / Ν Pb = / (). Από τις σχέσεις () και () έχουµε : Ν U + Ν U = Ν 4Ν U = Ν Ν U = Ν /4. Οπότε : Ν U = Ν e -λt Ν /4 = Ν e -λt ln4=λt t= ln/λ Όµως ln/λ=τ /. Τελικά : t= ln/λ t= Τ / t= 9. 9 έτη. ΘΕΜΑ ο ) Ε 4 =-,85eV Ε =-,5eV Ε =-,4eV Ε =-,6eV ) Για το φωτόνιο «α» : E α = Ε n -E =hf α Για το φωτόνιο «β» : Ε β = Ε -Ε =hf β Όµως f β =4f α E -E =4(Ε n -E ) 4E n =5E -E 4E n = -,4 E n = -,4 /4= -,85eV. Όµως: Ε n =E /n n E =E /E n n= E =,6eV = 4,85eV ) K ηλεκτρ(αρχ.). =Ε διεγ.ατόµου + Κ ηλεκτρ.(τελ.) ev= (E 4 -E )+,5eV ev= [(-,85eV) - (-,4eV)]+,5eV ev=,6ev V=,6v. 4) E α = Ε 4 -E =,55eV 6,6 λ α = 9,55,6 E α =hc /λ α λ α =hc /E α n m = 485 m = 485nm 6,6 E β = Ε -E =,ev λ β = 9,,6 E β =hc /λ β λ β =hc /E β m = m = nm Το φωτόνιο «α» ανήκει στην ορατή ακτινοβολία και το φωτόνιο «β» στην υπεριώδη ακτινοβολία.

7 ΘΕΜΑ 4 ο Α) α) A Z X Ψ + He + A 4 4 Z γ β) Q=( m)c =,54-9 kg ( 8 m/s) =,86 - J γ) Κατά τη διάσπαση α ελευθερώνεται ενέργεια: Q α = Κ α = m α υ / = [6,6-7 kg ( 7 m/s) ]/=, - J Έστω κατά τη διάσπαση γ ελευθερώνεται ενέργεια Q γ. Τότε ισχύει: Q=Q α + Q γ Q γ =Q - Q α Q γ =,66 - J Q γ =Ε φ Q γ =hf f = Q γ /h f = (,66 - J) / (6,6-4 J s) f = Hz. B) α) T / =ln/λ λ=ln/τ / λ=,7/7s λ= - s - Ν 4 Ν t πυρηνες / s = λν Ν = Ν = N = t λ s β) Το πλήθος των πυρήνων που απέµειναν είναι: ln 4 λt N 7 N Ν = Ν e Ν = Ν e N = N = ln e 4 Το πλήθος πυρήνων που διασπάστηκαν είναι: N 6 6 N = N N = N = N = =, Η ενέργεια που ελευθερώθηκε από t = έως t=4s είναι: 6 Q = N Q =, 5,86 = 79J ολ Τα 465J αυξάνουν κατά C Τα 79J θ θ=6 C 6 πυρήνες