ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 16/11/2014 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ ΘΕΜΑ Α Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Το γραμμικό φάσμα εκπομπής ενός αερίου: α. αποτελείται από φως όλων των μηκών κύματος με τη μορφή συνεχούς χρωματιστής ταινίας. β. είναι μία συνεχής χρωματιστή ταινία που διακόπτεται από σκοτεινές παράλληλες γραμμές. γ. αποτελείται από ορισμένα χρώματα με τη μορφή λεπτών παράλληλων γραμμών. δ. είναι το ίδιο για όλα τα στοιχεία. Α2. Το ηλεκτρόνιο ενός ατόμου υδρογόνου όταν βρίσκεται στην θεμελιώδη κατάσταση έχει ολική ενέργεια Ε 1 και η ακτίνα της τροχιάς του είναι. Αν το ίδιο ηλεκτρόνιο βρίσκεται στην τρίτη διεγερμένη κατάσταση, η ολική του ενέργεια Ε και η ακτίνα της τροχιάς του θα είναι: α.. β.. γ.. δ.. Α3. Τα άτομα ενός υποθετικού στοιχείου έχουν τρεις ενεργειακές στάθμες. Το μέγιστο πλήθος των γραμμών του φάσματος εκπομπής του στοιχείου είναι: α. μία. β. άπειρες. γ. τρεις. δ. δύο. Α4. Σ ένα διεγερμένο άτομο υδρογόνου το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στην κατάσταση με. Σε ποια κατάσταση πρέπει να μεταπηδήσει το ηλεκτρόνιο, για να μας δώσει ορατό φως; α. στην κατάσταση με. β. στην κατάσταση με. γ. στην κατάσταση με. δ. στην κατάσταση με. Σελίδα 1 από 5
Α5. Οδηγία: 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. α) Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εκπέμπεται, όταν το ηλεκτρόνιο ενός ατόμου υδρογόνου μεταβαίνει από μία χαμηλότερη ενεργειακή στάθμη σε μία υψηλότερη. β) Στο πρότυπο του Thomson για το άτομο, το θετικό φορτίο είναι κατανεμημένο σε όλη την έκταση του ατόμου. γ) Όταν ένα φωτόνιο προσπίπτει σε ένα άτομο υδρογόνου που βρίσκεται στην θεμελιώδη κατάσταση, το άτομο μπορεί να απορροφήσει ένα ποσοστό της ενέργειας του φωτονίου και να διεγερθεί ή να ιονιστεί. δ) Όσο μεγαλώνει ο κύριος κβαντικός αριθμός, η ολική ενέργεια του ατόμου του υδρογόνου ελαττώνεται. ε) Το ατομικό πρότυπο του Bohr μπορεί να επεκταθεί και σε άλλα άτομα ή ιόντα, που έχουν μόνον ένα ηλεκτρόνιο. ΘΕΜΑ Β B1. To παρακάτω σχήμα δείχνει το διάγραμμα των ενεργειακών σταθμών του υδρογόνου. Οι συχνότητες είναι οι συχνότητες της ακτινοβολίας που εκπέμπονται κατά τις μεταβάσεις του ηλεκτρονίου μεταξύ των ενεργειακών σταθμών, όπως δείχνουν τα βέλη. E 3 E 2 f 3 n 3 n 2 E 1 f 1 f 2 n 1 Η σχέση που συνδέει τις παραπάνω συχνότητες είναι: α) β) γ) Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. Β2. Αν το πηλίκο της ολικής ενέργειας του ηλεκτρονίου ενός ατόμου υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση προς την ολική του ενέργεια σε μια διεγερμένη κατάσταση είναι ίσο με 16, τότε το πηλίκο του μέτρου της στροφορμής του ηλεκτρονίου στη διεγερμένη κατάσταση προς το μέτρο της στροφορμής του στη θεμελιώδη κατάσταση είναι ίσο με: Σελίδα 2 από 5
α. 4 β. γ. 16 Β3. Στο ατομικό πρότυπο του Bohr για το άτομο του υδρογόνου, αν είναι η ταχύτητα του ηλεκτρονίου στην επιτρεπόμενη τροχιά με κβαντικό αριθμό και είναι η ταχύτητα του ηλεκτρονίου στην επιτρεπόμενη τροχιά με κβαντικό αριθμό, τότε ισχύει: α. β. γ. Β4. Ένα φωτόνιο Α ενέργειας απορροφάται από άτομο υδρογόνου, το οποίο διεγείρεται από τη θεμελιώδη στην ενεργειακή στάθμη με. Ένα άλλο φωτόνιο Β με ενέργεια απορροφάται από άλλο άτομο υδρογόνου που βρίσκεται στην θεμελιώδη κατάσταση, με αποτέλεσμα το ηλεκτρόνιο του ατόμου να βρεθεί πολύ μακριά από τον πυρήνα με κινητική ενέργεια, όπου η ενέργεια της θεμελιώδης κατάστασης του ατόμου του υδρογόνου. Ο λόγος είναι ίσος με : α. 1 β. γ. 2 ΘΕΜΑ Γ Ένα φωτόνιο με ενέργεια απορροφάται από ένα άτομο υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση, οπότε το άτομο του υδρογόνου διεγείρεται. Να υπολογίσετε: Σελίδα 3 από 5
Γ1. τον κβαντικό αριθμό που αντιστοιχεί στη διεγερμένη κατάσταση του ατόμου. Γ2. το μήκος κύματος του φωτονίου. Γ3. το μέτρο της στροφορμής του ηλεκτρονίου στη διεγερμένη κατάσταση. Γ4. το πηλίκο της κινητικής προς τη δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου στη διεγερμένη κατάσταση. Γ5. την ελάχιστη απόσταση μεταξύ της τροχιάς της διεγερμένης κατάστασης στην οποία περιφέρεται το ηλεκτρόνιο και της θεμελιώδους τροχιάς του. Δίνονται: Η ενέργεια του ατόμου του υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση:, η σταθερά του Planck:, η ακτίνα της θεμελιώδους τροχιάς του ηλεκτρονίου:, η ταχύτητα του φωτός στο κενό: και. ΘΕΜΑ Δ Ηλεκτρόνιο βλήμα επιταχύνεται από την ηρεμία μέσω τάσης και στη συνέχεια συγκρούεται με ένα ακίνητο άτομο υδρογόνου (Α) που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση και το ιονίζει. Το ηλεκτρόνιο που εξέρχεται από το άτομο του υδρογόνου (Α), μετά τον ιονισμό, συγκρούεται με ένα δεύτερο άτομο υδρογόνου (Β) που βρίσκεται επίσης στη θεμελιώδη κατάσταση και το διεγείρει στην τρίτη διεγερμένη κατάσταση. Μετά την κρούση, το άτομο του υδρογόνου (Β) εξακολουθεί να παραμένει ακίνητο, ενώ το ηλεκτρόνιο με το οποίο συγκρούστηκε έχει κινητική ενέργεια. Δ1. Να υπολογίσετε την ολική ενέργεια του ατόμου του υδρογόνου (Β), όταν βρίσκεται στην τρίτη διεγερμένη κατάσταση. Δ2. Να υπολογίσετε το πηλίκο της μέγιστης προς την ελάχιστη τιμή του μήκους κύματος που μπορεί να εκπέμψει το άτομο του υδρογόνου (Β) κατά την αποδιέγερση του από τη τρίτη διεγερμένη στη θεμελιώδη κατάσταση. (Μονάδες 6) Δ3. Να υπολογίσετε το πηλίκο του μέτρου της δύναμης Coulomb που δέχεται το ηλεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου (Β) στην τρίτη διεγερμένη κατάσταση προς το μέτρο της δύναμης Coulomb που δέχεται στη θεμελιώδη κατάσταση. Σελίδα 4 από 5
Δ4. Να υπολογίσετε την τάση που επιτάχυνε το ηλεκτρόνιο βλήμα, το οποίο συγκρούστηκε με το άτομο του υδρογόνου (Α). Δ5. Να υπολογίσετε το επί τοις εκατό ποσοστό της κινητικής ενέργειας του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου (Α) μετά τον ιονισμό του, το οποίο απορρόφησε το άτομο του υδρογόνου (Β) για να διεγερθεί. Δίνονται: Η ενέργεια του ατόμου του υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση. Σελίδα 5 από 5