Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 008 Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Στις παρακάτω ερωτήσεις -, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.. Ο λαµπτήρας φθορισµού: α. Παράγει ορατό φως κατά την αποδιέγερση των ατόµων του αερίου που περιέχει ο σωλήνας του. β. Παράγει ορατό φως κατά την αποδιέγερση των ατόµων της φθορίζουσας ουσίας που έχει χρησιµοποιηθεί ως επίχρισµα του γυάλινου σωλήνα. γ. Ανήκει στις θερµές φωτεινές πηγές. δ. Έχει µικρότερο χρόνο ζωής από τον λαµπτήρα πυρακτώσεως.. Λευκό φως περνά από πρίσµα. Η γωνία εκτροπής: α. Είναι µεγαλύτερη όσο µεγαλύτερη είναι η συχνότητα της ακτινοβολίας. β. Είναι η γωνία που σχηµατίζεται από την τελική πορεία της ακτινοβολίας και την κάθετο στο πρίσµα. γ. Είναι µικρότερη, όσο µικρότερο είναι το µήκος κύµατος της ακτινοβολίας. δ. Είναι η ίδια για όλες τις ακτινοβολίες του λευκού φωτός.. 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. ÈÅÌÁÔÁ 008
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 008. Κατά τη διαδικασία της πυρηνικής σύντηξης: α. Συνενώνονται δύο βαρείς πυρήνες και σχηµατίζουν έναν ακόµη βαρύτερο. β. Ένας βαρύς πυρήνας διασπάται σε δύο ελαφρύτερους. γ. Απαιτείται εξαιρετικά υψηλή θερµοκρασία, ώστε οι πυρήνες να αποκτήσουν µεγάλη κινητική ενέργεια. δ. Βοµβαρδίζεται ένας πυρήνας µε νετρόνια. 5. Στην παρακάτω ερώτηση, 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. Τα φωτόνια της υπέρυθρης ακτινοβολίας έχουν µικρότερη ενέργεια από τα φωτόνια της υπεριώδους ακτινοβολίας. β. Η µάζα του πυρήνα είναι ίση µε το άθροισµα των µαζών ηρεµίας των νουκλεονίων του. γ. Ο Einstein χρησιµοποίησε τη σωµατιδιακή φύση του φωτός για να ερµηνεύσει την εκποµπή ηλεκτρονίων από µέταλλα, όταν πάνω σ αυτά προσπίπτει ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία. δ. Στους πυρήνες µε µεγάλους µαζικούς αριθµούς, ο αριθµός των πρωτονίων (p) είναι µεγαλύτερος από τον αριθµό των νετρονίων (n). ε. Κάθε φορά που διεγερµένος πυρήνας µεταπίπτει σε µια πιο χαµηλή ενεργειακή στάθµη, αποβάλλει στο περιβάλλον ενέργεια µε τη µορφή φωτονίων. ΘΕΜΑ ο. Στην συσκευή παραγωγής ακτίνων Χ, διατηρώντας σταθερή την ένταση του ρεύµατος της δέσµης των ηλεκτρονίων, µειώνουµε την ηλεκτρική ισχύ της δέσµης. Συνεπώς: α. Μειώνεται το ελάχιστο µήκος κύµατος των ακτίνων Χ που παράγονται. β. Μειώνεται η µέγιστη συχνότητα των ακτίνων Χ που παράγονται. γ. Παράγονται διεισδυτικότερες ακτίνες Χ. ÈÅÌÁÔÁ 008 Ι. Ποια ή ποιες είναι οι σωστές προτάσεις; ΙΙ. Αιτιολογήστε την απάντησή σας. Μονάδες Μονάδες
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 008. είγµα ραδιενεργού στοιχείου περιέχει αρχικά Ν 0 αδιάσπαστους πυρήνες και αρχίζει να διασπάται. Μετά από χρόνο t έχουν διασπαστεί Ν δ =Ν 0 / πυρήνες. Συνεπώς: α. Ο χρόνος t είναι ίσος µε χρόνους υποδιπλασιασµού και η ενεργότητα εκείνη τη στιγµή είναι ίση µε τα / της αρχικής. β. Ο χρόνος t είναι ίσος µε χρόνους υποδιπλασιασµού και η ενεργότητα εκείνη τη στιγµή είναι ίση µε το / της αρχικής. γ. Ο χρόνος t είναι ίσος µε χρόνους υποδιπλασιασµού και η ενεργότητα εκείνη τη στιγµή είναι ίση µε το / της αρχικής. Ι. Ποια ή ποιες είναι οι σωστές προτάσεις; ΙΙ. Αιτιολογήστε την απάντησή σας Μονάδες. Μονοχρωµατική ακτινοβολία µήκους κύµατος λ 0 στο κενό, εισέρχεται από τον αέρα σε γυαλί µε δείκτη διάθλασης n=/ για το µήκος κύµατος λ 0. Τότε: α. Η συχνότητά της αυξάνεται στα / της αρχικής της τιµής στο κενό. β. Το µήκος του κύµατος µειώνεται κατά το / της αρχικής του τιµής στο κενό. γ. Η ταχύτητά της µειώνεται στα / της αρχικής της τιµής στο κενό. Ι. Ποια ή ποιες είναι οι σωστές προτάσεις ΙΙ. Αιτιολογήστε την απάντησή σας. Να συµπληρωθούν τα κενά στις παρακάτω πυρηνικές αντιδράσεις: 5 9 α. 0 n 9U 56Ba... Kr... 0 n 8 β. U Th... 9 90 6 C 7N γ....... 7 δ. Li H He... Μονάδες Μονάδες 6 Μονάδες ÈÅÌÁÔÁ 008
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 008 ΘΕΜΑ ο Α. Ένα σωµάτιο α (πυρήνας H e ), βάλλεται µετωπικά από πολύ µεγάλη απόσταση, µε αρχική κινητική ενέργεια (Κ ), εναντίον ενός ακίνητου πυρήνα 6 C και τον πλησιάζει σε ελάχιστη απόσταση d, όπου η δυναµική ενέργεια αλληλεπίδρασής τους είναι U. Ένα δεύτερο σωµάτιο α, βάλλεται µετωπικά επίσης από πολύ µεγάλη απόσταση, µε διαφορετική κινητική 0 ενέργεια (Κ ), εναντίον ενός ακίνητου πυρήνα Z X και πλησιάζει στην ίδια ελάχιστη απόσταση d, όπου η δυναµική ενέργεια αλληλεπίδρασής τους U είναι U. Αν =, να υπολογίσετε τον ατοµικό αριθµό Z, και τον αριθµό U 0 των νετρονίων του πυρήνα Z X. Θεωρήστε ότι οι δύο πυρήνες παραµένουν ακίνητοι κατά την κρούση τους µε τα σωµάτια α. Μονάδες 6 0 Β. Αν η ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο του πυρήνα Z X είναι 8, ΜeV/νουκλεόνιο, πόση είναι η ελάχιστη απαιτούµενη ενέργεια που πρέπει να δοθεί στον πυρήνα αυτό, ώστε τα νουκλεόνια που τον αποτελούν να αποµακρυνθούν τόσο που να µην αλληλεπιδρούν µεταξύ τους; 0 Γ. Ο πυρήνας Z X µπορεί να προκύψει ως θυγατρικός πυρήνας είτε µέσω - µιας διάσπασης α ενός πυρήνα Ψ, είτε µέσω µιας διάσπασης β ενός πυρήνα Ω. Να γράψετε τις εξισώσεις αυτών των διασπάσεων. 0. Μετά από µια σειρά διαδοχικών διασπάσεων του πυρήνα X περιλαµβάνει µια διάσπαση α και x διασπάσεις Μονάδες 6 που Z - β, προκύπτει ένας - ισότοπος πυρήνας µε αυτόν. Να βρείτε τον αριθµό των x διασπάσεων β και τον µαζικό αριθµό του ισότοπου πυρήνα που προκύπτει. Μονάδες 8 ΘΕΜΑ ο ÈÅÌÁÔÁ 008 Πηγή φωτονίων εκπέµπει φωτόνια Α ενέργειας Ε φ,α =,89 ev το καθένα. Ένα από αυτά τα φωτόνια απορροφάται από διεγερµένο άτοµο Υδρογόνου, το ηλεκτρόνιο (e - ) του οποίου κινείται σε επιτρεπόµενη τροχιά ακτίνας 0 r n = 0 m και το διεγείρει εκ νέου. Στη συνέχεια το άτοµο αποδιεγείρεται αρχικά στην πρώτη διεγερµένη κατάσταση εκπέµποντας ένα φωτόνιο µήκους κύµατος λ 0 και κατόπιν στη θεµελιώδη κατάσταση. Το φωτόνιο µε µήκος κύµατος λ 0, εισέρχεται κάθετα σε διαφανές πλακίδιο πάχους d=,cm. Το πάχος του πλακιδίου είναι ίσο µε 0 5 µήκη κύµατος λ του ίδιου φωτονίου µέσα στο πλακίδιο.
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 008 5 Α. Να υπολογίσετε το ρυθµό εκποµπής φωτονίων, αν η ισχύς της πηγής είναι P=0,W. Μονάδες 6 B. Να βρεθεί το µήκος κύµατος λ του φωτονίου µέσα στο πλακίδιο. Μονάδες Γ. Να βρεθεί ο δείκτης διάθλασης του πλακιδίου για το µήκος κύµατος λ 0. Μονάδες 7. Αν στο άτοµο του υδρογόνου, στην αρχική διεγερµένη κατάσταση, προσπέσει φωτόνιο Β διπλάσιας συχνότητας από αυτή του φωτονίου Α (f B =f A ), το άτοµο ιονίζεται ; Αν ναι, ποια είναι η κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου του ατόµου σε περιοχή, όπου η επίδραση του πυρήνα είναι πρακτικά µηδενική; Θεωρείστε ότι ο πυρήνας παραµένει συνεχώς ακίνητος. Μονάδες 8 0 6 9 ίνονται: r = 0, 5 0 m, h c = 9, 89 0 J m, ev = 6, 0 J, E =, 6eV ÈÅÌÁÔÁ 008 5
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 008 Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ ο - β - α - α - γ 5 - α. Σωστό β. Λάθος γ. Σωστό δ. Λάθος ε. - Σωστό ΘΕΜΑ ο ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. I. Σωστή απάντηση είναι η β. ΙΙ. Αφού η ένταση του ρεύµατος της δέσµης των ηλεκτρονίων παραµένει σταθερή ενώ η ισχύς µειώνεται, η τάση λειτουργίας της συσκευής παραγωγής ακτίνων Χ µειώνεται. Η µέγιστη συχνότητα των ακτίνων Χ που παράγονται δίνεται από τη σχέση ev f max =. h Αφού η µέγιστη συχνότητα και η τάση είναι ανάλογα µεγέθη, η µέγιστη συχνότητα των ακτίνων Χ µειώνεται.. I. Σωστή απάντηση είναι η β. ΙΙ. Μετά από χρόνο t έχουν µείνει αδιάσπαστοι Ν =Ν ο Ν δ =Ν ο / πυρήνες. Αφού µετά από κάθε χρονικό διάστηµα ίσο µε το χρόνο υποδιπλασιασµού το πλήθος των αδιάσπαστων πυρήνων ισούται µε το µισό του πλήθους στην αρχή του χρονικού διαστήµατος, ο χρόνος t ισούται µε χρόνους υποδιπλασιασµού. Η ενεργότητα είναι ανάλογη του πλήθους των αδιάσπαστων πυρήνων. Μετά από χρόνο t η ενεργότητα ισούται µε το / της αρχικής της Ν Ν τιµής αφού = λn = λ Νο / = t t ÈÅÌÁÔÁ 008 o
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 008. I. Σωστές απαντήσεις είναι οι β και γ. λ ΙΙ. -Το µήκος κύµατος λ µέσα στο γυαλί γίνεται λ = o λ ή λ = o n Άρα το µήκος κύµατος µειώνεται κατά το / της αρχικής του τιµής αφού λ λ = λ λ ο ή λ = o λ - λο = o Η ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας στο γυαλί γίνεται c c = o c ή c = o n Άρα η ταχύτητα διάδοσης µειώνεται στα / της αρχικής της τιµής. 5 9. α. n U Ba Kr n β. γ. 0 9 56 6 8 9 U 90Th He - 6 C 7 N e ν e 7 Li H He δ. He ΘΕΜΑ ο 0 Α. Όταν βάλλεται πυρήνας He εναντίον πυρήνα 6 C, η δυναµική ενέργεια αλληλεπίδρασης στην ελάχιστη απόσταση είναι: ( e)( 6e) e U = K = K () d d 0 Όταν βάλλεται πυρήνας He εναντίον πυρήνα Z X, η δυναµική ενέργεια αλληλεπίδρασης στην ελάχιστη απόσταση είναι: U = K ( e)( Ze) d Ze = K () d ιαιρώντας κατά µέλη τις σχέσεις () και () παίρνουµε: U 6 U = ή Z= 6 = 8 U Z U ÈÅÌÁÔÁ 008 Για τον αριθµό των νετρονίων θα ισχύει: Α=ΖΝ ή Ν=Α-Ζ ή Ν = 0-8 ή Ν=8. Άρα ο πυρήνας έχει 8 νετρόνια. Β. Ε Β = 0 8, MeV = 70MeV
Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 008 0 Γ. ιάσπαση α: 8Y 8 X He ιάσπαση β - : 0 Ω 0 8 8 X e νe A. Ο ισότοπος πυρήνας που προκύπτει είναι ο 8 X. 0 A Άρα ισχύει: 8 X 8 X He xe xν e Λόγω της διατήρησης του φορτίου θα πρέπει να ισχύει: 8 = 8 x(-) ή x = Άρα έγιναν δύο διασπάσεις β - Επίσης ο συνολικός µαζικός αριθµός στο αριστερό µέλος είναι ίσος µε τον αντίστοιχο στο δεξιό µέλος επειδή αυτό επιβάλλει η διατήρηση του συνολικού αριθµού των νουκλεονίων. Άρα: 0 = Α ή Α = 06 ΘΕΜΑ ο N N P N 0 Α. Ισχύει: P= Eφ, A ή = ή = 0 φωτ/s t t E t φ,a B. Είναι d = κλ ή λ = κ d ή λ = nm Γ. Το ηλεκτρόνιο κινείται στην επιτρεπόµενη τροχιά για την οποία ισχύει: r n = n rn r ή n= ή n =. r To άτοµο απορροφώντας το φωτόνιο ενέργειας Ε φ,α διεγείρεται εκ νέου στην επιτρεπόµενη τροχιά n. Ε ' E ' Έτσι E E φ,a= Ε ' ή Ε = E ή n n ' φ,a n= ή n= E Eφ, Α Εποµένως µετά την αρχική αποδιέγερση στην n =, εκπέµπεται φωτόνιο ίσης ενέργειας µε αυτό που απορροφήθηκε, δηλαδή ενέργειας Ε φ,α. c hc Έτσι Ε φ,α = h ή λ ο = ή λ ο = 657,7nm λ E ο φ,a ÈÅÌÁÔÁ 008 λ Άρα ο δείκτης διάθλασης είναι: n = ο =,9 λ. Το φωτόνιο Β έχει ενέργεια Ε φ,β = hf B = hf A = Ε φ,α =,78eV Η ενέργεια ιονισµού του ατόµου από την n = που βρισκόταν αρχικά είναι Ε ιον = - Ε =,ev Αφού Ε φ,β > Ε ιον, το άτοµο ιονίζεται. Για την κινητική ενέργεια ισχύει: Κ = Ε φ.β - Ε ιον ή Κ=,78-, ή Κ=0,8eV