ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 23 MAΪΟΥ 2012 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

Transcript

1 ΑΡΧΗ ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 3 MAΪΟΥ 0 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6) ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις Α-Α3 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη φράση η οποία συμπληρώνει σωστά την ημιτελή πρόταση. Α. Ο δείκτης διάθλασης ενός οπτικού μέσου για τα χρώματα ερυθρό, ιώδες, κίτρινο έχει α. την ίδια τιμή και για τα τρία χρώματα β. την μεγαλύτερη τιμή του για το ερυθρό χρώμα γ. την μεγαλύτερη τιμή του για το ιώδες χρώμα δ. την μεγαλύτερη τιμή του για το κίτρινο χρώμα. Μονάδες 5 Α. Όταν σωματίδια α, β, γ, εισέρχονται σε ομογενές μαγνητικό πεδίο με τις ταχύτητές τους κάθετες στις δυναμικές γραμμές του πεδίου, τότε εκτρέπονται α. μόνο τα σωματίδια α β. τα σωματίδια β και γ γ. μόνο τα σωματίδια γ δ. τα σωματίδια α και β. Μονάδες 5 Α3. Στο σχήμα απεικονίζονται τα ιόντα ορισμένων χημικών στοιχείων που βρίσκονται σε αέρια κατάσταση. A B Γ ΤΕΛΟΣ ΗΣ ΑΠΟ 6 ΣΕΛΙ ΕΣ

2 ΑΡΧΗ ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ Το ατομικό πρότυπο του Βohr μπορεί να περιγράψει το γραμμικό φάσμα των στοιχείων α. Α και Β β. Β και Γ γ. μόνο του Α δ. μόνο του Β. Μονάδες 5 Α4. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της Στήλης (Ι) και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα της Στήλης (ΙΙ) που δίνει τη σωστή αντιστοίχιση. Στήλη Ι Στήλη ΙΙ. Einstein α. Φωτόνια. Huygens και Υοung β. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα 3. Maxwell γ. Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο 4. Planck δ. Eγκάρσια κύματα 5. Hertz ε. Παραγωγή κυμάτων ίδιας φύσης με αυτήν του φωτός Μονάδες 5 Α5. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιό σας, δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση, το γράμμα Σ, αν η πρόταση είναι σωστή, ή Λ, αν η πρόταση είναι λανθασμένη. α. Ο τομογράφος εκπομπής ποζιτρονίων PET ανιχνεύει γύρω από το κεφάλι του ασθενούς ποζιτρόνια. β. Οι ισότοποι πυρήνες του ίδιου στοιχείου έχουν ίδιο αριθμό νετρονίων. γ. Τα φάσματα εκπομπής των αερίων είναι συνεχή. δ. Το άτομο υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση διεγείρεται από ένα φωτόνιο μόνο όταν η ενέργεια του φωτονίου είναι ακριβώς ίση με την ενέργεια διέγερσης. ε. Οι σκληρές ακτίνες Χ είναι περισσότερο διεισδυτικές από τις μαλακές ακτίνες Χ. Μονάδες 5 ΤΕΛΟΣ ΗΣ ΑΠΟ 6 ΣΕΛΙ ΕΣ

3 ΘΕΜΑ Β ΑΡΧΗ 3ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ B. ιεγερμένα άτομα υδρογόνου βρίσκονται σε κατάσταση που αντιστοιχεί σε κβαντικό αριθμό n x. Αν το πλήθος των γραμμών του φάσματος εκπομπής του αερίου είναι έξι (6), τότε το n x έχει την τιμή α. n x =3 β. n x =4 γ. n x =5. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση (μονάδες ). Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας (μονάδες 6). Μονάδες 8 Β. Mια μονοχρωματική ακτινοβολία έχει μήκος κύματος στον αέρα λ 0. Όταν η ακτινοβολία από τον αέρα εισέρχεται στο οπτικό μέσο, το μήκος κύματός της μειώνεται στα 4 3 της αρχικής του τιμής, ενώ, όταν η ακτινοβολία εισέρχεται από τον αέρα στο οπτικό μέσο, το μήκος κύματός της μειώνεται κατά το της 3 αρχικής του τιμής. Όταν η ακτινοβολία αυτή μεταβαίνει από το οπτικό μέσο στο οπτικό μέσο, ακολουθεί την πορεία. α. β 3. γ Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση (μονάδες ). Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας (μονάδες 7). Μονάδες 9 ΤΕΛΟΣ 3ΗΣ ΑΠΟ 6 ΣΕΛΙ ΕΣ

4 ΑΡΧΗ 4ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ Β3. Σύμφωνα με το πρότυπο του Bohr, όταν το άτομο του υδρογόνου βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση έχει ενέργεια Ε και η ακτίνα της κυκλικής τροχιάς του ηλεκτρονίου είναι r. Όταν το άτομο είναι διεγερμένο έχει ενέργεια E n και η ακτίνα της κυκλικής τροχιάς του ηλεκτρονίου είναι r n. Για τα μεγέθη Ε,r, E n, r n ισχύει μία από τις : α. En rn = E r Ε β. n E = r r n n = γ. En r E r. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση (μονάδες ). Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας (μονάδες 6). Μονάδες 8 ΘΕΜΑ Γ Σε μια διάταξη παραγωγής ακτίνων Χ τα ηλεκτρόνια ξεκινούν από την κάθοδο με μηδενική ταχύτητα και, αφού επιταχυνθούν, φτάνουν στην άνοδο με ταχύτητα υ= m / s. 3 Η απόδοση της διάταξης είναι % (δηλ. το % της ισχύος της δέσμης ηλεκτρονίων μετατρέπεται σε ισχύ φωτονίων Χ). Η ισχύς των ακτίνων Χ που παράγονται είναι Ρ x =0 W και ο χρόνος λειτουργίας της διάταξης είναι t=0,5 s. Γ. Να βρείτε την τάση μεταξύ ανόδου καθόδου. Γ. Να βρείτε την ενέργεια που μεταφέρει η δέσμη των ηλεκτρονίων στο χρόνο t. Γ3. Να βρείτε τον αριθμό των ηλεκτρονίων που φτάνουν στην άνοδο στη μονάδα του χρόνου. Ένα από τα παραγόμενα φωτόνια έχει μήκος κύματος τετραπλάσιο από το ελάχιστο μήκος κύματος των ακτίνων X που παράγονται. Το φωτόνιο αυτό παράγεται από ΤΕΛΟΣ 4ΗΣ ΑΠΟ 6 ΣΕΛΙ ΕΣ

5 ΑΡΧΗ 5ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ μετατροπή μέρους της κινητικής ενέργειας ενός ηλεκτρονίου που προσπίπτει στην άνοδο, σε ενέργεια ενός φωτονίου. Γ4. Να βρείτε το ποσοστό της κινητικής ενέργειας του ηλεκτρονίου που μετατράπηκε σε ενέργεια φωτονίου. 3 ίνονται: e =,6 0 9 C, me = 9 0 kg Μονάδες 7 ΘΕΜΑ Ένας πυρήνας 6 88 Ra (Ραδίου) διασπάται σε ένα διεγερμένο θυγατρικό πυρήνα R * n (Ραδονίου) με ταυτόχρονη εκπομπή σωματίου α.. Να γράψετε την αντίδραση διάσπασης.. Να υπολογίσετε την ενέργεια που αποδεσμεύεται από τον πυρήνα του 6 88 Ra κατά τη διάσπασή του. Από την ενέργεια που αποδεσμεύεται το σωμάτιο α αποκτά κινητική ενέργεια Κ. Από την υπόλοιπη ενέργεια το 7,8% γίνεται κινητική ενέργεια του ραδονίου. Το σωμάτιο α, με την κινητική ενέργεια που έχει αποκτήσει, κατευθύνεται μετωπικά προς πυρήνα (Κασσιτέρου) 0 Sn 50 που βρίσκεται σε πολύ μεγάλη απόσταση. Θεωρούμε ότι ο πυρήνας παραμένει ακίνητος στη θέση του σε όλη τη 0 Sn 50 διάρκεια του φαινομένου. Η ελάχιστη απόσταση στην οποία πλησιάζει το σωμάτιο α είναι dmin=3 0 4 m. 3. Να βρείτε την κινητική ενέργεια Κ του σωματίου α. Ο διεγερμένος πυρήνας R * n μεταπίπτει στη θεμελιώδη ενεργειακή του στάθμη εκπέμποντας ένα φωτόνιο που προσπίπτει σε αέριο υδρογόνου, τα άτομα του οποίου βρίσκονται στη θεμελιώδη κατάσταση. ΤΕΛΟΣ 5ΗΣ ΑΠΟ 6 ΣΕΛΙ ΕΣ

6 ΑΡΧΗ 6ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ 4. Να βρείτε το μέγιστο πλήθος των ατόμων υδρογόνου που μπορούν να ιονιστούν. Μονάδες 7 ίνονται: Ενέργεια θεμελιώδους κατάστασης ατόμου υδρογόνου Ε = 3,6 ev. 9 Φορτίο πρωτονίου q=,6 0 C. 9 Nm k = 9 0. C Μ Ra c =054,7 ΜeV. Μ Rn c =06809,4 ΜeV. Μ σωμάτιο α c =378,4 ΜeV. ΜeV=,6 0 3 J. Ο ΗΓΙΕΣ (για τους εξεταζομένους). Στο τετράδιο να γράψετε μόνο τα προκαταρκτικά (ημερομηνία, εξεταζόμενο μάθημα). Να μην αντιγράψετε τα θέματα στο τετράδιο.. Να γράψετε το ονοματεπώνυμό σας στο πάνω μέρος των φωτοαντιγράφων αμέσως μόλις σας παραδοθούν. εν επιτρέπεται να γράψετε καμιά άλλη σημείωση. Κατά την αποχώρησή σας να παραδώσετε μαζί με το τετράδιο και τα φωτοαντίγραφα. 3. Να απαντήσετε στο τετράδιό σας σε όλα τα θέματα. 4. Να γράψετε τις απαντήσεις σας μόνο με μπλε ή μόνο με μαύρο στυλό. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μολύβι μόνο για σχέδια, διαγράμματα και πίνακες. 5. Να μη χρησιμοποιήσετε χαρτί μιλιμετρέ. 6. Κάθε απάντηση τεκμηριωμένη είναι αποδεκτή. 7. ιάρκεια εξέτασης: τρεις (3) ώρες μετά τη διανομή των φωτοαντιγράφων. 8. Χρόνος δυνατής αποχώρησης: 0.30 π.μ. KΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΤΕΛΟΣ ΜΗΝΥΜΑΤΟΣ ΤΕΛΟΣ 6ΗΣ ΑΠΟ 6 ΣΕΛΙ ΕΣ

7 ΑΠΑΝΤΗΣΔΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΔΝΙΚΗΣ ΠΑΙΓΔΙΑΣ ΠΑΝΔΛΛΑΓΙΚΔΣ ΔΞΔΤΑΣΔΙΣ 0 ΘΔΜΑ Α Α. γ Α. δ Α3. γ Α4. -γ, -δ, 3-β, 4-α, 5-ε Α5. α-λ, β-λ, γ-λ, δ-σ, ε-σ ΘΔΜΑ Β Β. Σωζηή β Αηηηοιόγεζε: Τα δηαθορεηηθά θωηόληα ποσ εθπέκποληαη θαηά ηελ αποδηέγερζε ελός αηόκοσ σδρογόλοσ από ηελ 3 ε δηεγερκέλε θαηάζηαζε (n=4) θαίλοληαη ζηο παραθάηω δηάγρακκα ελεργεηαθώλ ζηαζκώλ: Β. Σωζηή ε.α Αηηηοιόγεζε: ι = 3 4 ι 0 άρα n = ι = 3 ι άρα n = Αθού n n ηο ο οπηηθό κέζο πσθλόηερο από ηο ο []

8 ΑΠΑΝΤΗΣΔΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΔΝΙΚΗΣ ΠΑΙΓΔΙΑΣ ΠΑΝΔΛΛΑΓΙΚΔΣ ΔΞΔΤΑΣΔΙΣ 0 Η αθηίλα κεηαβαίλεη από αραηόηερο ζε πσθλόηερο οπηηθό κέζο άρα πιεζηάδεη ηελ θάζεηε ζηε δηατωρηζηηθή επηθάλεηα. Β3. Σωζηή ε α n r n n r E E n r n r r E r n n n n n ΘΔΜΑ Γ Γ. ΘΜΚΔ: ΓΚ=ΣW K T -K α =W F mσ =e V V= m e V= m 90 kg 0 3 s 9,60 C V=500V Px Γ. P 00 = Px P P ει =00P x P ει =000W P ει = t E ει =P ει t E ει =000 0,5 J E ει =50J Γ3. P ει = V I. P ει =V Q t P ει =V Ne t N P 000W 9 t ev, 6.0 C 5000V ό / s Γ4. Η θηλεηηθή ελέργεηα κε ηελ οποία θάζε ειεθηρόληο ηες δέζκες προζπίπηεη ζηελ άλοδο είλαη Κ=eV []

9 ΑΠΑΝΤΗΣΔΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΔΝΙΚΗΣ ΠΑΙΓΔΙΑΣ ΠΑΝΔΛΛΑΓΙΚΔΣ ΔΞΔΤΑΣΔΙΣ 0 Ιζτύεη; min hc ev όκως 4 min 4 hc ev E hf c hc ev K h 4hc 4 4 ev. Άρα ηο δεηούκελο ποζοζηό είλαη: E 4 a (%) 00% 00% 00% 5% 4 ΘΔΜΑ Γ Γ. Γ Ra 86 Rn He Q m c ( M M M ) c M c M c M c 4,9MeV Ra Rn a Ra Rn a 3 3 4,9,6.0 J 7,84.0 J. Γ3. Από ζεώρεκα δηαηήρεζες ηες κεταληθής ελέργεηας προθύπηεη: qsnqa 50ee K U K U K U k k d d 9 00., K 9.0 J K 7,68.0 J ή K 4,8MeV 3.0 Γ4. Από ηελ ελέργεηα Q ποσ απειεσζερώζεθε από ηελ αληίδραζε, Κ είλαη ε θηλεηηθή ελέργεηα ηοσ ζωκαηίοσ α. Άρα ε δηαθορά ηες ελέργεηας min min ΓΔ=Q-K=0,6.0-3 J = 0,MeV εθθράδεη ηελ ελέργεηα ποσ πήρε ηο Rn*. To 7,8% ασηής ηες ελέργεηας είλαη θηλεηηθή ελώ ηο σπόιοηπο 7,% αθορά ηελ ελέργεηα ηοσ δηεγερκέλοσ πσρήλα ε οποία, θαηά ηελ αποδηέγερζή ηοσ, γίλεηαη ελέργεηα θωηολίοσ. Έηζη: 7, 7, E 0, MeV,7.0 ev Δ θωη= 4 Η ελέργεηα ηοληζκού ηωλ αηόκωλ σδρογόλοσ είλαη: Δ ηολ =-Δ =3,6eV Η ελέργεηα ηοσ θωηολίοσ κπορεί λα προθαιέζεη ηολ ηοληζκό Ν αηόκωλ σδρογόλοσ. Άρα: [3]

10 ΑΠΑΝΤΗΣΔΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΔΝΙΚΗΣ ΠΑΙΓΔΙΑΣ ΠΑΝΔΛΛΑΓΙΚΔΣ ΔΞΔΤΑΣΔΙΣ 0 N E 4,7.0 ev 3,6eV 000 άηοκα Υδρογόλοσ [4]