Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Β΄ Λυκείου 2001/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Β΄ Λυκείου 2001/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Β΄ Λυκείου 2001/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Β΄ Λυκείου 2001/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Γ΄ Λυκείου 2002/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Γ΄ Λυκείου 2002/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2006/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2006/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2008/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2008/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2012/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2012/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2007/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2007/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2003/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2003/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Γ΄ Λυκείου 2001/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Γ΄ Λυκείου 2001/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2005/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2005/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2013/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2013/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2014/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2014/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Γ΄ Λυκείου 2002/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Γ΄ Λυκείου 2002/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2006/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2006/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2008/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2008/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2012/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2012/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2007/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2007/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2003/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2003/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Γ΄ Λυκείου 2001/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Γ΄ Λυκείου 2001/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2005/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2005/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2013/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2013/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2014/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2014/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Β΄ Λυκείου 2002/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Β΄ Λυκείου 2002/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2004/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής B΄ Λυκείου 2004/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Γ΄ Λυκείου 2003/ Θέματα και ΛύσειςHOME
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής Γ΄ Λυκείου 2003/ Θέματα και Λύσεις
όπως έχουν δημοσιευθεί στον ιστότοπο "micro-kosmos"
Λάμπρος Αδάμ
www.lam-lab.com
adamlscp@gmail.com
1. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
Θέµατα από το βιβλίο µου:
Οι ασκήσεις των εξετάσεων φυσικής γενικής παιδείας γ’ λυκείου
(υπό έκδοση )
(Περιέχει 111 ασκήσεις – πιθανά θέµατα εξετάσεων µε απαντήσεις)
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο
ΘΕΜΑ 1ο
Πόση είναι η ενέργεια (σε eV), ενός φωτονίου του ραδιοφωνικού
κύµατος της ΕΡΑ-2 (λ=410m); Αν η ισχύς του σταθµού είναι
728ΚW πόσος είναι ο αριθµός των φωτονίων που εκπέµπει η
ΕΡΑ-2;
Λύση:
Κάθε φωτόνιο έχει ενέργεια:
co (6, 63 ⋅10−34 Joule ⋅ sec) ⋅ (3 ⋅108 m sec)
E = h⋅ f ⇒ E = h⋅ ⇒E=
λ 410m
−26
⇒ E = 0, 0485 ⋅10 Joule
ή
0,0485 ⋅10−26
E=( )eV
1, 6 ⋅10−19
ή
E = 0, 03 ⋅10 −7 eV
ή
E = 3 ⋅10−9 eV
Η ισχύς δίνεται από τον τύπο:
-1-
2. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
E
P= ⇒ E = P ⋅ t ⇒ E = 728kW ⋅1sec ⇒ E = 728kJ
t
Άρα ο αριθµός των φωτονίων είναι:
E 728 ⋅103 Joule
N= ⇒N= −26
⇒ N = 15 ⋅103 ⋅103 ⋅1026
Eφ 0, 0485 ⋅10 Joule
⇒ N = 15 ⋅1032 φωτ όνια sec
ΘΕΜΑ 2ο
Σε ένα υποθετικό ανιχνευτή φωτονίων προσπίπτουν 250 φωτόνια
ανά δευτερόλεπτο. Στη συγκεκριµένη περίπτωση προσπίπτει φως
µε µήκος κύµατος 1000nm. Να υπολογιστεί η ολική ενέργεια ανά
δευτερόλεπτο που δέχεται ο υποθετικός ανιχνευτής.
∆ίνεται ότι h = 6,63 10-34 Joule sec και co = 3 108 m/sec
Λύση:
Από τη θεµελιώδη εξίσωση της κυµατικής έχουµε:
co 3 ⋅108 m sec 3 108
co = λ o ⋅ f ⇒ f = ⇒ f = ⇒ f = ⋅ 3
λ 1000 ⋅10 −9 1 10 ⋅10−9
14
⇒ f = 3 ⋅10 Hz
Κάθε φωτόνιο έχει ενέργεια:
Eφ = h ⋅ f ⇒ Eφ = (6, 63 ⋅10−34 Joule ⋅ sec) ⋅ (3 ⋅1014 )
⇒ Eφ = 19,89 ⋅10−20 Joule
Εποµένως η ολική ενέργεια ανά δευτερόλεπτο είναι:
-2-
3. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
Eολ = 250 Eφ ⇒ Eολ = 4972 ⋅10 −20 Joule ⇒ Eολ 5 ⋅103 ⋅10 −20 Joule
⇒ Eολ = 5 ⋅1017 Joule
ΘΕΜΑ 3ο
Να υπολογιστεί η ενέργεια σε Joule και σε eV ενός φωτονίου του
κίτρινου φωτός του νατρίου, το οποίο έχει µήκος κύµατος 589nm.
Λύση:
Κάθε φωτόνιο έχει ενέργεια:
co (6, 63 ⋅10−34 Joule ⋅ sec) ⋅ (3 ⋅108 m sec)
E = h⋅ f ⇒ E = h⋅ ⇒E=
λ 589 ⋅10−9 m
⇒ E = 0, 0337 ⋅10−17 Joule ⇒ E = 3,37 ⋅10−19 Joule
Η ενέργεια σε eV έχει ως εξής:
3,37 ⋅10−19 Joule
E= ⇒ E = 2,11eV
1, 6 ⋅10−19 Joule eV
-3-
4. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο
ΘΕΜΑ 1ο
Ένα ηλεκτρόνιο αρχικά ακίνητο επιταχύνεται από σηµείο Α
ηλεκτρικού πεδίου το οποίο έχει δυναµικό VA=22V, έως σηµείου Β
του πεδίου µε δυναµικό VB=38V. Στο Β το ηλεκτρόνιο
συγκρούεται µε ένα άτοµο, το οποίο διεγείρεται, καθώς το
ηλεκτρόνιο δίνει όλη την κινητική του ενέργεια στο άτοµο. Το
άτοµο επανερχόµενο στη βασική του κατάσταση αποδίδει την
ενέργεια διέγερσης του µε την µορφή ενός φωτονίου. Να
υπολογιστεί το µήκος κύµατος του φωτονίου.
∆ίνεται ότι: e=1,6 10-19 Cb, h = 6,63 10-34 Joule sec και
co = 3 108 m/sec
Λύση:
Η κινητική ενέργεια που αποκτά το ηλεκτρόνιο στο σηµείο Β, είναι
ίση µε το έργο που παράγεται από το ηλεκτρικό πεδίο. Εποµένως
έχουµε:
K = −e(VA − VB ) ⇒ K = e(VB − VA)
⇒ K = 1, 6 ⋅10 −19 Cb ⋅ (38 − 22)V
⇒ K = 1, 6 ⋅10 −19 Cb ⋅16V ⇒ K = 25, 6 ⋅10−19 Joule
Την ενέργεια αυτή προσέλαβε το άτοµο κατά τη διέγερση του και
εποµένως η ενέργεια του εκπεµπόµενου φωτονίου, κατά την
αποδιέγερση του ατόµου είναι ίση µε Κ. Άρα:
-4-
5. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
co h ⋅ co
Eφ = K ⇒ h ⋅ f = K ⇒ h ⋅ =K ⇒λ =
λ K
−34 8 m
(6, 63 ⋅10 Joule ⋅ sec) ⋅ (3 ⋅10 sec)
⇒λ =
25, 6 ⋅10−19 Joule
⇒ λ = 0, 777 ⋅10−7 m ⇒ λ = 0, 777 ⋅10 −7 ⋅109 nm
⇒ λ = 0, 777 ⋅102 nm ⇒ λ = 77, 7 nm
ΘΕΜΑ 2ο
Σε σωλήνα παραγωγής ακτίνων Χ η τάση που εφαρµόζεται µεταξύ
ανόδου και καθόδου είναι 4 104V. Να υπολογιστεί το µήκος
κύµατος της ακτινοβολίας, αν υποθέσουµε ότι ολόκληρη η
ενέργεια ενός ηλεκτρονίου µεταδίδεται σε ένα φωτόνιο. ∆ίνεται
ότι h = 6,63 10-34 Joule sec και co = 3 108 m/sec,
Λύση:
Η ενέργεια του φωτονίου είναι ίση µε την κινητική ενέργεια ενός
ηλεκτρονίου, την στιγµή που προσπίπτει στην άνοδο. Η κινητική
ενέργεια του ηλεκτρονίου είναι ίση µε το έργο του πεδίου.
Εποµένως:
co h ⋅ co
Eφ = e ⋅ V ⇒ h ⋅ f = e ⋅ V ⇒ h ⋅ = e ⋅V ⇒ λ =
λ e ⋅V
−34
(6, 63 ⋅10 Joule ⋅ sec) ⋅ (3 ⋅108 m sec)
⇒λ =
(1, 6 ⋅10−19 Joule) ⋅ (4 ⋅104 V )
⇒ λ = 3,1⋅10−11 m
ΘΕΜΑ 3ο
3 107 ηλεκτρόνια που κινούνται µέσα σε σωλήνα ακτίνων Χ µε
ταχύτητα 15 104 m/sec, προσπίπτουν σε ορθογώνια µεταλλική
-5-
6. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
πλάκα, που βρίσκεται µέσα στο σωλήνα. Να υπολογιστεί η
ανύψωση της θερµοκρασίας της πλάκας, αν αυτή έχει πάχος
0,4mm και επιφάνεια 0,4cm2.
∆ίνεται ότι η ειδική θερµότητα της πλάκας είναι c=0,03 cal/gr.grad,
η πυκνότητα της πλάκας είναι ρ=9,35 gr/cm3, me = 9,1 10-31 kg,
1cal=4,18 Joule.
Λύση:
Η κινητική ενέργεια κάθε ηλεκτρονίου είναι:
1
K= ⋅ me ⋅ ue 2
2
Άρα η ολική ενέργεια των Ν ηλεκτρονίων είναι:
1 1
Eολ = N ⋅ ⋅ me ⋅ ue 2 ⇒ Eολ = 3 ⋅107 ⋅ (9,1⋅10−31 kg ) ⋅ (1,5 ⋅104 m sec) 2
2 2
−16
⇒ Eολ = 30, 7125 ⋅10 Joule
Η ενέργεια αυτή γίνεται θερµότητα, που προκαλεί αύξηση της
θερµοκρασίας της πλάκας. Εποµένως:
Eολ 30, 7125 ⋅10−16 Joule
Q= ⇒Q = ⇒ Q = 7,347 ⋅10−16 cal
4,18 Joule cal 4,18 Joule cal
Γνωρίζουµε ότι:
Q = m ⋅ c ⋅ ∆θ
Επίσης:
-6-
7. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
m = ρ ⋅V ⇒ m = ρ ⋅ (S ⋅ d )
Συνδυάζοντας τις και θα έχουµε:
Q
Q = ρ ⋅ S ⋅ d ⋅ c ⋅ ∆θ ⇒ ∆θ =
ρ ⋅S ⋅d ⋅c
7, 347 ⋅10−16 cal
⇒ ∆θ =
9,35 gr cm3 ⋅ 0.04cm ⋅ 0, 42 ⋅ 0, 033 cal gr ⋅grad
⇒ ∆θ = 1488, 3 ⋅10−16 grad ⇒ ∆θ = 14,833 ⋅10−14 grad
-7-
8. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο
ΘΕΜΑ 1ο
Κατά τη διάσπαση ενός πυρήνα 235
92U σχηµατίζονται δύο νέοι ίσοι
πυρήνες καθένας από τους οποίους έχει ατοµικό αριθµό Ζ=46 και
ακτίνα R = 6, 25 ⋅10−15 m . Μια χρονική στιγµή οι δύο νέοι πυρήνες
βρίσκονται σε επαφή. Ποια είναι η δύναµη µεταξύ των δύο
πυρήνων και πόση δυναµική ενέργεια σε MeV έχει κάθε πυρήνας.
∆ίνεται ότι: e=1,6 10-19 Cb
Λύση:
Η απόσταση µεταξύ των δύο κέντρων τους είναι r=2R. Άρα η
δύναµη θα είναι:
q1 ⋅ q 2 (46e) ⋅ (46e) 46 2 ⋅ e 2
F =K⋅ ⇒F =K⋅ ⇒F =K⋅
r2 (2 R) 2 4R2
N ⋅m 2 46 2 ⋅ (1, 6 ⋅10 −19 Cb) 2
⇒ F = 9 ⋅109 Cb 2
⋅ ⇒ F = (312 ⋅10) N
4 ⋅ (6, 25 ⋅10 −15 m) 2
⇒ F = 3120 N
Το δυναµικό δίνεται από τη σχέση:
q
V =K⋅
r
Άρα η δυναµική ενέργεια θα είναι:
q q2 (46e) 2 462 ⋅ e2
U =V ⋅q = k ⋅ ⋅q ⇒U = K ⋅ ⇒U = K ⋅ ⇒U = K ⋅
r r 2R 2R
2 −19 2
2 46 ⋅ (1, 6 ⋅10 Cb)
⇒ U = 9 ⋅109 N ⋅m2 ⋅
Cb −15
⇒ U = 3900 ⋅10−14 Joule
2 ⋅ 6, 25 ⋅10 m
-8-
9. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
ή σε MeV:
3900 ⋅10−14 Joule
U= −13 Joule
⇒ U = 2437,5 ⋅10−1 MeV ⇒ U = 243, 75MeV
1, 6 ⋅10 MeV
ΘΕΜΑ 2ο
∆ίνεται η ακόλουθη διάσπαση του πυρήνα U:
235
92
1 235 98
0 n+ U→
92 42 Mo + 136 Xe + 2 01n
54
Ο πυρήνας 136
54 Xe µεταστοιχειώνεται µε διαδοχικές εκποµπές
ηλεκτρονίου στα παρακάτω στοιχεία: Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd. Να
γραφτούν οι διαδοχικές µεταστοιχειώσεις του πυρήνα σε 136
60 Nd
Λύση:
Οι αντιδράσεις έχουν ως εξής:
136
54 Xe → 136Cs + e− + Ve
55
136
55 Cs → 136 Ba + e− + Ve
56
136
56 Ba → 136 La + e− + Ve
57
136
57 La → 136Ce + e− + Ve
58
136
58 Ce → 136 Pr + e− + Ve
59
136
59 Pr → 136 Nd + e− + Ve
60
-9-
10. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
ΘΕΜΑ 3ο
Κατά τη σύντηξη πυρήνων υδρογόνου προς σχηµατισµό 24 He , το
έλλειµµα µάζας είναι 0,5%. Πόση ενέργεια σε Joule
ελευθερώνεται από την κατανάλωση 1,5kg υδρογόνου;
Λύση:
Το έλλειµµα µάζας είναι ίσο µε:
0,5
∆M = ⋅1500 gr ⇒ ∆M = 7,5 gr
100
Άρα η ενέργεια που ελευθερώνεται θα είναι:
Q = ( ∆M ) ⋅ c 2 ⇒ Q = 7,5 ⋅10−3 kg ⋅ (3 ⋅108 m sec) 2 ⇒ Q = 67,5 ⋅1013 Joule
ΘΕΜΑ 4ο
Ο πυρήνας ηλίου ( 24 He ) είναι δυνατό να προκύψει είτε από τη
σύντηξη 4 πρωτονίων είτε από τη σύντηξη 2 δευτερίων.
α) Να γραφτούν οι δύο πυρηνικές αντιδράσεις
β) Να υπολογιστεί η ενέργεια σε MeV και Joule που εκλύεται κατά
τον σχηµατισµό 1gr ηλίου και στις δύο αντιδράσεις.
∆ίνονται: mp = 1, 007277u , m∆ = 2, 014102u , mHe = 4, 002604u , 1u = 931,5 MeV c , 2
NA = 6, 023 ⋅10 23 άτοµο γραµµο άτοµο
Λύση:
α) Οι πυρηνικές αντιδράσεις έχουν ως εξής:
- 10 -
11. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
4 1 H → 2 He + 2e +
1 4
2 1 H → 24 He
2
β) Για την πρώτη αντίδραση έχουµε:
NA
Q ' 1 = N ⋅ Q1 ⇒ Q ' 1 = ⋅ (4mp − mHe ) ⋅ c 2
4
23
6, 023 ⋅10 πυρ ήνες
⇒ Q '1 = ⋅ (4 ⋅1, 007277u − 4, 002604u ) ⋅ c 2
4 gr
6, 023 ⋅1023 πυρ ήνες
⇒ Q '1 = ⋅ 0, 026504u ⋅ c 2
4 gr
⇒ Q ' 1 = 1,50575 ⋅1023 πυρ ήνες gr ⋅ 0, 026504 ⋅ 931,5 MeV c2 ⋅πυρ ήνα ⋅ c 2
⇒ Q ' 1 = 37,15 ⋅1023 MeV gr
ή σε Joule:
Q ' 1 = 37,175 ⋅1023 MeV gr ⋅1, 6 ⋅10−13 Joule MeV ⇒ Q ' 1 = 59, 48 ⋅1010 Joule gr
Και για την δεύτερη αντίδραση έχουµε:
NA
Q ' 2 = N ⋅ Q2 ⇒ Q ' 2 = ⋅ (2mp − mHe) ⋅ c 2
4
6, 023 ⋅10 23 πυρ ήνες
⇒ Q'2 = ⋅ (2 ⋅1, 007277u − 4, 002604u ) ⋅ c 2
4 gr
⇒ Q ' 2 = 1,50575 ⋅10 23 πυρ ήνες gr ⋅ 0, 0256u ⋅ c 2
⇒ Q ' 2 = 1,50575 ⋅10 23 πυρ ήνες gr ⋅ 0, 0256 ⋅ 931,5 MeV c2 ⋅πυρ ήνα ⋅ c 2
⇒ Q ' 2 = 35,9 ⋅1023 MeV gr
ή σε Joule:
- 11 -
12. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
Q ' 2 = 35,9 ⋅1023 MeV gr ⋅1, 6 ⋅10−13 Joule MeV ⇒ Q ' 2 = 57, 44 ⋅1010 Joule gr
ΘΕΜΑ 4ο
Πόση ενέργεια σε MeV εκλύεται κατά την παρακάτω σύντηξη:
2
1 H + 23 He → 24 He + 11H
∆ίνεται ότι
m 1H = 1, 007277u
1
m 2 H = 2, 014102u
: 1
m 3 He = 3,016030u
2
m 4 He = 4, 002604u
2
Λύση:
Η ενέργεια που εκλύεται είναι:
Q = (m 2 H + m 3 He − m 4 He − m 1H ) ⋅ c 2
1 2 2 1
⇒ Q = (2, 014102u + 3, 016030u − 4, 002604 − 1, 007277u ) ⋅ c 2
⇒ Q = 0, 020251u ⋅ c 2 ⇒ Q = 0, 020251⋅ 931,5 MeV c2 ⋅ c 2
⇒ Q = 18,86MeV
ΘΕΜΑ 6ο
Πόσες διασπάσεις ανά sec συµβαίνουν σε 1gr ραδίου;
∆ίνονται ότι: T = 1620 έτη, NA = 6, 023 ⋅10 23 άτοµο γραµµο άτοµο ,
1
2
226
Ra - ράδιο.
Λύση:
Σε 1gr ραδίου περιέχονται:
- 12 -
13. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
6, 023 ⋅10 23
No = ⇒ No = 0, 02665 ⋅1023 άτοµα ⇒ No = 2, 665 ⋅1021 άτοµα
226
Έχουµε τη σχέση:
∆N ∆N ∆N
= −λ ⋅ N ⇒ = −λ ⋅ No ⇒ = λ ⋅ No
∆t ∆t o ∆t o
∆N 0, 693
⇒ = ⋅ 2, 665 ⋅1021 πυρ ήνες gr
∆t o (1620 ⋅ 365 ⋅ 24 ⋅ 3600) sec
∆N
⇒ = 3, 615 ⋅10−11 ⋅1021 πυρ ήνες gr
∆t o
∆N
⇒ = 3, 615 ⋅1010 πυρ ήνες gr
∆t o
ΘΕΜΑ 7ο
Το δευτέριο 1 H έχει µάζα 2,014102u. Να υπολογιστούν:
2
α) Το έλλειµµα µάζας ∆Μ
β) η ενέργεια σύνδεσης σε MeV
γ) η ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο
∆ίνονται ότι: mp = 1, 007277u , mn = 1, 008665u , 1u = 931,5 MeV c 2
Λύση:
α) Το έλλειµµα µάζας δίνεται από τη σχέση:
∆M = z ⋅ mp + N ⋅ mn − M π
⇒ ∆M = 1⋅ 0,1007277u + 1⋅1, 008665u − 2, 014102u
⇒ ∆M = 1,84 ⋅10−3 u
β) Η ενέργεια σύνδεσης έχει ως εξής:
- 13 -
14. ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Τ Ν ΕΞΕΤΑΣΕ Ν ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ∆ΕΙΑΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ
E β = (∆M ) ⋅ c 2 ⇒ E β = 1,84 ⋅10−3 u ⋅ c 2
⇒ E β = 1,84 ⋅10 −3 ⋅ 931,5 MeV c2 ⋅ c 2
⇒ E β = 1, 714 MeV
γ) Η ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο είναι:
Eβ 1, 714 MeV Eβ
= ⇒ = 0,875 MeV νουκλε όνιο
A 2νουκλε όνια A
- 14 -