Τάξη Μάθημα : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ : Φυσική γενικής παιδείας Εξεταστέα Ύλη : Καθηγητής : ΝΙΚΟΛΟΠΟΥΛΟΣ ΧΡΗΣΤΟΣ Ημερομηνία : 07-12-2014 ΘΕΜΑ 1 Ο Στις παρακάτω ερωτήσεις να βρείτε τη σωστή απάντηση: Α. Σύμφωνα με το πρότυπο του Bohr, όταν το ηλεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου κινείται στις επιτρεπόμενες τροχιές: α. η ολική του ενέργεια μειώνεται β. το μέτρο της ταχύτητας του είναι ανάλογο της απόστασης του από τον πυρήνα γ. εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία δ. η στροφορμή του είναι κβαντωμένη (Μονάδες 5) Β. Η ακτινοσκόπηση μελών του ανθρώπινου σώματος με ακτίνες Χ στηρίζεται στην ιδιότητα τους να: α. διαδίδονται στο κενό με την ταχύτητα του φωτός β. έχουν πολύ μικρό μήκος κύματος, συγκρίσιμο με το μέγεθος του ατόμου γ. είναι αόρατες δ. απορροφούνται περισσότερο από χημικά στοιχεία με μεγάλο ατομικό αριθμό απ ότι από χημικά στοιχεία με μικρό ατομικό αριθμό (Μονάδες 5) Γ. 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 (Μονάδες 5) Δ. Αν γνωρίζουμε ότι ο μέγιστος αριθμός διαφορετικών συχνοτήτων ακτινοβολιών που μπορεί να εκπέμψει ένα (1) διεγερμένο άτομο υδρογόνου κατά την αποδιέγερση του είναι 2, τότε για το διεγερμένο άτομο του υδρογόνου ισχύει: α. Η στροφορμή του είναι L = 3 β. Η ενέργεια του δίνεται από τον τύπο Ε = όπου Ε 1, η ολική ενέργεια του ατόμου του υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση γ. βρίσκεται στην 3 η διεγερμένη κατάσταση δ. Η ακτίνα της τροχιάς στην οποία βρίσκεται είναι r = 3 r 1, όπου r 1 είναι η ακτίνα Bohr (Μονάδες 5) Ε. Σύμφωνα με το μοντέλο του Rutherford: α. Το άτομο αποτελείται από μια πολύ μικρή περιοχή (πυρήνας), στην οποία είναι συγκεντρωμένο όλο το θετικό φορτίο και σχεδόν όλη η μάζα του ατόμου, και από ηλεκτρόνια που κινούνται σε κυκλικές τροχιές γύρω από τον πυρήνα β. Το άτομο αποτελείται από μια σφαίρα θετικού φορτίου, ομοιόμορφα κατανεμημένου, μέσα στο οποίο είναι ενσωματωμένα τα ηλεκτρόνια γ. το άτομο εκπέμπει γραμμικό φάσμα δ. Το ηλεκτρόνιο του ατόμου κινείται σε ορισμένη επιτρεπόμενη τροχιά (Μονάδες 5)
ΘΕΜΑ 2 Ο Α. Στο ατομικό πρότυπο του Bohr (Μπορ) για το άτομο του υδρογόνου, αν u 1 είναι η ταχύτητα του ηλεκτρονίου στην επιτρεπόμενη τροχιά με κβαντικό αριθμό n = 1 και u 4 είναι η ταχύτητα του ηλεκτρονίου στην επιτρεπόμενη τροχιά με κβαντικό αριθμό n = 4, τότε ισχύει: α) u 4 = 4u 1 β) u 4 = u 1 /16 γ) u 1 = 4u 4 (Μονάδες 2) Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. (Μονάδες 5) Β)Συμφώνα με το πρότυπο του Bohr, όταν το άτομο του υδρογόνου βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση εχει ενεργεία Ε 1 και η ακτίνα της κυκλικής τροχιάς του ηλεκτρονίου είναι r 1.οταν το άτομο είναι διεγερμένο έχει ενεργεία Ε n και ακτίνα κυκλικής τροχιάς r n Για τα μεγεθη Ε 1 Ε n r 1 r n ισχυει μια από τις Β1) E n r n = E 1 r 1 B2) E n /r n =E 1 /r 1 Β3) E n r n 2 = E 1 r 1 2 Να επιλεξετε τη σωστη απαντηση (μοναδες 2) Να δικαιολογησετε την επιλογη σας (μοναδες 6) Γ. Εάν σε μια διάταξη ακτινών Χ διπλασιάσουμε την τάση που εφαρμόζεται μεταξύ ανόδου και καθόδου, τότε: Α. Η μέγιστη συχνότητα του συνεχούς φάσματος των ακτινών Χ: α. θα υποδιπλασιαστεί β. θα διπλασιαστεί γ. δε θα μεταβληθεί Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. Β. Η διεισδυτικότητα των ακτίνων Χ: α. θα αυξηθεί β. θα ελαττωθεί γ. δε θα μεταβληθεί Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. (Μονάδες 10) ΘΕΜΑ 3 Ο Ένα ηλεκτρόνιο κινητικής ενέργειας Κ = 12,5 ev, συγκρούεται με άτομο υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση στην οποία η ενέργεια είναι Ε1 = -13,6eV. Το άτομο διεγείρεται και μεταβαίνει σε δεύτερη διεγερμένη κατάσταση, ενώ το ηλεκτρόνιο βλήμα σκεδάζετε με μικρότερη ταχύτητα. Αν η κινητική ενέργεια του ατόμου δε μεταβάλλεται κατά την κρούση: Α. Να υπολογίσετε: Α1. Την ενέργεια που απορρόφησε το άτομο του υδρογόνου. Α2. Την δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου στη διεγερμένη κατάσταση. Α3. Το ελάχιστο μήκος κύματος που μπορεί να εκπέμψει το άτομο του υδρογόνου κατά την αποδιέγερση του. Β. Σε μια συσκεύη παραγωγής ακτίνων Χ, ποια πρέπει να είναι η τάση μεταξύ ανόδου καθόδου, ώστε το ελάχιστο μήκος κύματος των ακτίνων Χ που παράγονται να είναι το μισό του μήκους κύματος που παράγεται κατά την αποδιέγερση ενός ατόμου υδρογόνου από την κατάσταση με κβαντικό αριθμό n=4, στη θεμελιώδη κατάσταση; Δίνονται: h = 6,6 10-34 J sec και c0 = 3 108 m/s (Μονάδες 25)
ΘΕΜΑ 4 Ο Σ ένα διεγερμένο, ακίνητο άτομο υδρογόνου η ολική ενέργεια του ηλεκτρονίου όταν αυτό περιστρέφεται σε μια από τις επιτρεπόμενες τροχιές του είναι Ε n = -1,51eV. Α. α1. Να υπολογίσετε τον κύριο κβαντικό αριθμό n, ο οποίος αντιστοιχεί στην τροχιά του ηλεκτρονίου. α2. Να υπολογίσετε τη δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου. β. Να υπολογίσετε το πηλίκο του ελάχιστου προς το μέγιστο μήκος κύματος, που μπορεί να εκπέμψει το άτομο αυτό. γ. Να υπολογίσετε το λόγο του μέτρου της δύναμης που ασκεί ο πυρήνας στο ηλεκτρόνιο όταν αυτό περιστρέφεται στη θεμελιώδη τροχιά προς το μέτρο της δύναμης που ασκεί ο πυρήνας στο ηλεκτρόνιο όταν αυτό περιστρέφεται σε τροχιά που αντιστοιχεί στον κβαντικό αριθμό n. Β. Ένα ηλεκτρόνιο-βλήμα επιταχύνεται από την ηρεμία, υπό τάση V, και συγκρούεται με το διεγερμένο άτομο υδρογόνου. Το ηλεκτρόνιο-βλήμα μεταβιβάζει μέρος της κινητικής του ενέργειας στο άτομο, το οποίο διεγείρεται εκ νέου και μεταβαίνει στην αμέσως επόμενη διεγερμένη κατάσταση. Το ηλεκτρόνιοβλήμα, μετά τη σύγκρουση του με το άτομο υδρογόνου, έχει ενέργεια ίση με την ενέργεια ιονισμού του ατόμου του υδρογόνου όταν αυτό βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση. Να υπολογίσετε την τάση V. Να θεωρήσετε ότι το άτομο του υδρογόνου παραμένει ακίνητο μετά τη σύγκρουση του με το ηλεκτρόνιο. Δίνεται ότι η ολική ενέργεια του ατόμου του υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση είναι: Ε 1 = -13,6eV. (Μονάδες 25) ΚΑΘΕ ΕΠΙΤΥΧΙΑ!!!