Τεστ στην κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Εύκολο)

1.

Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται τα διαγράμματα της κινητικής ενέργειας των αποσπώμενων ηλεκτρονίων από δύο μέταλλα \[(1)\, ,\, (2)\] με τη συχνότητα της μονοχρωματικής ακτινοβολίας \[f\] στα μέταλλα αυτά. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Οι ημιευθείες των δύο διαγραμμάτων είναι μεταξύ τους παράλληλες.

Αν στο μέταλλο \[(1)\] προσπέσει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας f_2, τότε θα εκπεμφθούν απ’ αυτό ηλεκτρόνια με κινητική ενέργεια μεγαλύτερη του μηδενός.

Αν στο μέταλλο \[(2)\] προσπέσει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f_1\], τότε απ’ το μέταλλο \[(2)\] θα εκπεμφθούν ηλεκτρόνια με μηδενική ταχύτητα.

Το έργο εξαγωγής στο μέταλλο \[(2)\] είναι μεγαλύτερο απ’ αυτό στο μέταλλο \[(1)\].

Η \[εφθ\] είναι αριθμητικά ίση με \[\frac{1}{h}\] όπου \[h\] η σταθερά του Planck.

2.

Φωτόνιο μήκους κύματος \[λ = \frac{10h}{mc}\] όπου \[h\] η σταθερά του Planck συγκρούεται με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο και σκεδάζεται υπό γωνία \[φ\]. Αν το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος κατά τη σκέδαση είναι \[10\, \%\], τότε η γωνία \[φ\] είναι:

\[ 80^0 \]

\[ 90^0 \]

\[ 120^0 \]

\[ 180^0 \]

3.

Δύο δέσμες ακτίνων Χ με μήκη κύματος \[λ_1\, ,\, λ_2\] \[(λ_1 > λ_2 )\] αντίστοιχα σκεδάζονται με πρακτικώς ακίνητα και ελεύθερα ηλεκτρόνια. Η γωνία σκέδασης και των δύο δεσμών είναι ίδια. Η ενέργεια του κάθε σκεδαζόμενου φωτονίου της δέσμης \[(1)\] είναι \[Ε_1'\] και της δέσμης \[(2)\] \[Ε_2'\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Για τις ενέργειες \[Ε_1'\, ,\, Ε_2'\] ισχύει:

\[ Ε_1' > Ε_2' \]

\[ Ε_1' = E_2' \]

\[ Ε_1' < E_2' \]

ότι η σχέση τους εξαρτάται απ’ τη γωνία \[φ\]

4.

Δύο σωμάτια διαφορετικής μάζας συνοδεύονται από ίσα μήκη κύματος de Broglie και οι ταχύτητές τους είναι πολύ μικρότερες απ’ αυτές του φωτός. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή;

Τα σωμάτια έχουν ίδια κατά μέτρο ταχύτητα.

Τα σωμάτια δεν έχουν ίσων μέτρων ορμές.

Τα σωμάτια έχουν σίγουρα διαφορετικές κινητικές ενέργειες.

Τα σωμάτια έχουν ίσες κινητικές ενέργειες και ίσες κατά μέτρο ορμές.

5.

Δύο σφαίρες \[(1)\, ,\, (2)\] με μάζες \[m_1\] και \[m_2=2m_1\] αντίστοιχα αφήνονται από ύψη \[h_1\, ,\, h_2\] με \[h_1=2h_2\] να πέσουν ελεύθερα. Αμέσως πριν οι σφαίρες ακουμπήσουν στο οριζόντιο έδαφος ο λόγος των μηκών κύματος de Broglie \[\frac{λ_1}{λ_2}\] που τις συνοδεύουν είναι:

\[ 2 \]

\[ \frac{\sqrt{2}}{4} \]

\[ \sqrt{2} \]

6.

Μαθητής πειραματίστηκε με τη φωτοηλεκτρική διάταξη και με τις τιμές που συγκέντρωσε έκανε το παρακάτω διάγραμμα της έντασης του φωτορεύματος με τη διαφορά δυναμικού μεταξύ καθόδου-ανόδου όταν διατήρησε σταθερή τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Το διάγραμμα που έφτιαξε είναι σίγουρα λάθος γιατί:

Το ρεύμα συνεχώς αυξάνεται άρα ποτέ δε σταθεροποιείται.

Το ρεύμα έχει σταθερή ένταση για οποιαδήποτε τιμή.

Δεν γίνεται να έχω μηδενικό ρεύμα χωρίς η πολικότητα της τάσης καθόδου-ανόδου να αντιστραφεί ή αλλιώς δεν γίνεται η τάση να επιταχύνει τα ηλεκτρόνια ενώ αυτά να μην φτάνουν στην άνοδο και το ρεύμα να μηδενίζεται.

Η ένταση του φωτορεύματος είναι ανεξάρτητη της τάσης μεταξύ καθόδου-ανόδου.

7.

Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές;

Αν αυξήσουμε την ένταση μιας μονοχρωματικής δέσμης που προσπίπτει στην κάθοδο του φωτοκύτταρου χωρίς να μεταβάλουμε τη συχνότητά της αυξάνεται ο αριθμός των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται σε ορισμένο χρόνο.

Ο αριθμός των εκπεμπόμενων φωτοηλεκτρονίων για ορισμένης έντασης φωτεινή μονοχρωματική δέσμη, εξαρτάται από το μήκος κύματος της δέσμης.

Τα φωτοηλεκτρόνια βγαίνουν με μεγαλύτερη ταχύτητα όταν η συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας μεγαλώνει.

Για να παρατηρηθεί το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο απαιτείται μονοχρωματική ακτινοβολία.

8.

Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται τα διαγράμματα σε κοινό σύστημα αξόνων της τάσης αποκοπής σε δύο διαφορετικές φωτοηλεκτρικές διατάξεις \[(1)\, ,\, (2)\] σε συνάρτηση με τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στις καθόδους τους. Για τις γωνίες \[θ_1\, ,\, θ_2\] των δύο διαγραμμάτων ισχύει:

\[ εφθ_1=1,2 εφθ_2 \]

\[ εφθ_1 = \frac{εφθ_2}{1,2} \]

\[ εφθ_1 = εφθ_2 \]

9.

Σε μια σκέδαση Compton ένα φωτόνιο ακτίνων Χ ενέργειας \[Ε\] προσκρούει σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο, ενώ το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει ενέργεια ίση με το \[75\, \%\] της \[Ε\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η κινητική ενέργεια \[Ε_e\] του ανακρουόμενου ηλεκτρονίου είναι:

\[ Ε_e = \frac{1}{4} E \]

\[ Ε_e = \frac{3}{4 } E \]

\[ E_e = \frac{E}{2 } \]

μη υπολογίσιμη γιατί δεν γνωρίζουμε το ποσοστό απώλειας ενέργειας του συστήματος φωτονίου- ηλεκτρονίου κατά τη σκέδαση.

10.

Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Κυματικές ιδιότητες μπορεί να εμφανίζει:

μια κινούμενη μπάλα ποδοσφαίρου.

ένα κινούμενο αυτοκίνητο στην εθνική οδό.

ένα κινούμενο πρωτόνιο.

μια δέσμη ακτίνων Χ.

ένα κινούμενο σωμάτιο α.

οποιοδήποτε κινούμενο υλικό σώμα.

μια δέσμη ορατού φωτός.

11.

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το διάγραμμα της τάσης αποκοπής στο κύκλωμα του φωτοκυττάρου σε συνάρτηση με τη συχνότητα της προσπίπτουσας μονοχρωματικής ακτινοβολίας στην κάθοδο του κυκλώματος. Η συχνότητα \[f_1\] είναι ίση με:

\[ \frac{2φ}{h} \]

\[ \frac{3φ}{h} \]

\[ \frac{φ}{h } \]

ανεξάρτητη του μετάλλου της καθόδου.

12.

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Σύμφωνα με τη θεωρία του Einstein:

ένα ηλεκτρόνιο του μετάλλου απορροφά οποιαδήποτε ποσότητα ενέργειας από προσπίπτουσα μονοχρωματική ακτίνα μεγαλύτερη ή ίση του κβάντου ενέργειας \[hf\].

ένα ηλεκτρόνιο του μετάλλου απορροφά την ενέργεια μόνο του ενός φωτονίου, ούτε μεγαλύτερη ούτε μικρότερη.

αν η ενέργεια του φωτονίου \[hf\] είναι μικρότερη απ’ το έργο εξαγωγής, τότε το φωτόνιο δεν απορροφάται από ένα ηλεκτρόνιο του μετάλλου.

αν η ενέργεια του φωτονίου \[hf\] είναι μεγαλύτερη απ’ το έργο εξαγωγής, τότε το ηλεκτρόνιο την απορροφά χωρίς να διαφύγει του μετάλλου.

ένα φωτόνιο απορροφάται από ένα ηλεκτρόνιο είτε το φωτόνιο έχει ενέργεια μικρότερη είτε μεγαλύτερη ή ίση απ’ το έργο εξαγωγής του μετάλλου. Στην πρώτη περίπτωση όμως παραμένει στο μέταλλο ενώ στη δεύτερη αποσπάται απ’ αυτό.

13.

Σε μια σκέδαση Compton, φωτόνιο έχει μήκος κύματος \[λ = \frac{h}{ 2mc }\] και σκεδάζεται σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο με γωνία σκέδασης \[φ=60^0\]. Το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος μεταξύ σκεδαζόμενου και προσπίπτοντος φωτονίου είναι:

\[ 100\, \% \]

\[ 200\, \% \]

\[ 50\, \% \]

\[150\, \%\]

14.

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Το φαινόμενο που απέδειξε την υπόθεση του de Broglie ότι η ύλη έχει κυματικές ιδιότητες είναι:

η ακτινοβολία του μέλανος σώματος.

η σκέδαση των πρωτονίων σε ηλεκτρόνια.

η περίθλαση μιας δέσμης ηλεκτρονίων.

η περίθλαση των ακτίνων Χ.

15.

Ένα ηλεκτρόνιο, ένα σωμάτιο άλφα και ένα νετρόνιο \[(m_e < m_n < m_α )\] κινούνται με ταχύτητες αρκετά μικρότερες από την ταχύτητα του φωτός και έχουν την ίδια ορμή. Επιλέξτε την σωστή απάντηση. Το μήκος κύματος de Broglie θα είναι

το ίδιο για όλα τα σωμάτια

μεγαλύτερο για το ηλεκτρόνιο

μεγαλύτερο για το νετρόνιο

μεγαλύτερο για το σωμάτιο α

16.

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η μεταβολή του ρεύματος σε μια φωτοηλεκτρική διάταξη σε συνάρτηση με την τάση μεταξύ ανόδου-καθόδου. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Όταν η τιμή της τάσης παίρνει τιμές \[-3V ≤ V < 0 \] τότε τα φωτοηλεκτρόνια επιβραδύνονται κατά την κίνησή τους απ’ την κάθοδο προς την άνοδο.

Για την τιμή της τάσης \[V=-3\, V\] παύουν να εκπέμπονται φωτοηλεκτρόνια στην κάθοδο.

Σε χρονική διάρκεια \[5\, sec\] το φορτίο που περνά απ’ την κάθοδο στην άνοδο είναι \[5 \cdot 10^{-4}\, C\] αν το ρεύμα είναι μη μηδενικό και δεν αυξάνεται όσο αυξάνουμε την τάση μεταξύ ανόδου-καθόδου.

Αν αυξήσω την ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στην κάθοδο χωρίς ν’ αλλάξω τη συχνότητά της, τότε η τάση αποκοπής μπορεί να γίνει \[3,2\, V\].

Αν διπλασιάσω την ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στην κάθοδο χωρίς ν’ αλλάξω τη συχνότητά της η μέγιστη ένταση στο κύκλωμα θα γίνει \[2 \cdot 10^{-4} \, A\] (θεωρήστε ότι για κάθε τιμή της έντασης \[Ι\] της ακτινοβολίας, το ίδιο ποσοστό των προσπιπτόντων φωτονίων εξάγουν ηλεκτρόνια στην κάθοδο).

Θετική τάση στο κύκλωμα σημαίνει ότι η άνοδος έχει μεγαλύτερο δυναμικό απ’ την κάθοδο.

17.

Σε ένα μέταλλο με έργο εξαγωγής \[φ\] προσπίπτει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\]. Η ταχύτητα του φωτός είναι \[c\] και η σταθερά του Planck είναι \[h\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Για να εξέρχονται φωτοηλεκτρόνια με μηδενική ταχύτητα απ’ το μέταλλο πρέπει το μήκος κύματος της ακτινοβολίας να είναι ίσο με:

\[ λ = \frac{ch }{2φ }\]

\[ λ = \frac{2ch}{φ} \]

\[λ = \frac{ch}{φ} \]

\[ λ= \frac{ch}{2φ} \]

18.

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Αν η συχνότητα ενός φωτονίου είναι μικρότερη απ’ αυτή της συχνότητας κατωφλίου ένα ηλεκτρόνιο του μετάλλου δεν θα αποσπαστεί απ’ αυτό ακόμα και αν απορροφήσει το παραπάνω φωτόνιο.

Αν η ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας αυξηθεί χωρίς να μεταβληθεί η συχνότητά της, θα αυξηθεί και ο αριθμός των φωτονίων που πέφτουν στην κάθοδο στη μονάδα του χρόνου και έτσι αυξάνεται και η κινητική ενέργεια των εξερχόμενων φωτοηλεκτρονίων.

Αν στη φωτοηλεκτρική διάταξη προσπέσει στην κάθοδο μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας ίση με τη συχνότητα κατωφλίου, τότε η τάση αποκοπής στο κύκλωμα γίνεται μηδενική.

Σύμφωνα με την κλασική θεωρία ανεξάρτητα με τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας έπρεπε έστω και σε μεγάλο χρονικό διάστημα να εξέλθει ένα ηλεκτρόνιο απ’ το μέταλλο αφού απορροφά ενέργεια με συνεχή τρόπο και άρα μετά από χρόνο σίγουρα το ηλεκτρόνιο θα αποκτούσε την απαιτούμενη ενέργεια για να διαφύγει.

19.

Η κβάντωση δεν είναι μόνο φαινόμενο της κβαντικής Φυσικής. Υπάρχουν κβαντισμένες ποσότητες ακόμα και στην κλασική Φυσική. Ποια από τις παρακάτω ποσότητες παίρνει διακριτές τιμές σύμφωνα με την κλασική φυσική:

η ταχύτητα

η μάζα

το ηλεκτρικό φορτίο

η δύναμη

20.

Ποιες από τις επόμενες προτάσεις που αφορούν στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο είναι σωστές;

Η τάση αποκοπής εξαρτάται από τη συχνότητα της φωτεινής δέσμης και είναι μεγαλύτερη για την κίτρινη ακτινοβολία παρά για την πράσινη.

Η αύξηση της έντασης της δέσμης συνεπάγεται αύξηση της συχνότητας κατωφλίου.

Η συχνότητα κατωφλίου εξαρτάται από το έργο εξαγωγής του μετάλλου και είναι μεγαλύτερη για το κάλιο \[(φ_Κ=2,2 eV)\] από ό,τι για το καίσιο \[(φ_{Cs }=1,4 eV)\].

Η τάση αποκοπής εξαρτάται από το έργο εξαγωγής του μετάλλου και είναι μεγαλύτερη για το κάλιο \[(φ_Κ=2,2 eV)\] από ό,τι για το καίσιο \[(φ_{Cs}=1,4 eV)\].

Τα φωτοηλεκτρόνια έχουν μεγαλύτερη κινητική ενέργεια όταν η κάθοδος φωτίζεται με κίτρινο φως από ό,τι όταν φωτίζεται με πράσινο φως .

Η τάση αποκοπής εξαρτάται από την ενέργεια των φωτονίων της φωτεινής δέσμης και ελαττώνεται όταν φωτίζουμε την κάθοδο με φωτόνια μεγαλύτερης ενέργειας.

21.

Δίνονται τρία διαγράμματα της έντασης της ακτινοβολίας ανά μονάδα μήκους κύματος \[Ι(λ)\], σε συνάρτηση με το μήκος κύματος, για δύο θερμοκρασίες \[Τ_2 > Τ_1\] για ένα μέλαν σώμα.

Ποιο διάγραμμα είναι το σωστό;

Το α.

Το β.

Το γ.

22.

Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Το έργο εξαγωγής ενός μετάλλου:

εξαρτάται απ’ την ένταση της φωτεινής ακτινοβολίας που προσπίπτει στο μέταλλο.

εξαρτάται απ’ τη συχνότητα της προσπίπτουσας μονοχρωματικής ακτινοβολίας στο μέταλλο.

διαφέρει από μέταλλο σε μέταλλο.

εξαρτάται απ’ την τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου στο κύκλωμα του φωτοκύτταρου.

23.

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το διάγραμμα της έντασης ανά μονάδα μήκους κύματος με το μήκος κύματος της θερμικής ακτινοβολίας μέλανος σώματος που βρίσκεται σε θερμοκρασία \[T_1\].

Στη θερμοκρασία \[Τ_1\] το μέλαν σώμα:

φαίνεται μαύρο όπως και σε κάθε άλλη θερμοκρασία.

είναι αόρατο στο ανθρώπινο μάτι.

είναι ορατό και έχει «αιχμή» μήκους κύματος στην κίτρινη περιοχή.

24.

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Σύμφωνα με την κλασική θεωρία η κινητική ενέργεια των φωτοηλεκτρονίων όταν αυτά εξέρχονται απ’ το μέταλλο πρέπει να εξαρτάται:

απ’ τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στην μεταλλική κάθοδο.

μόνο απ’ το είδος του μετάλλου.

απ’ την ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας.

απ’ την τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου.

25.

Ένα ηλεκτρόνιο μάζας \[m_e\] και φορτίου \[e\] κινείται με κινητική ενέργεια \[Κ\] και μη σχετικιστική ταχύτητα. Το μήκος κύματος de Broglie του ηλεκτρονίου δίνεται από την σχέση (\[h\] η σταθερά Planck)

\[ λ = \frac{h}{K} \]

\[ λ=\frac{h}{\sqrt{2m_e K} } \]

\[ λ=\frac{m_e K }{ \sqrt{2h} } \]

26.

Μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] φωτίζει τη μεταλλική επιφάνεια της καθόδου και απ’ αυτήν εξέρχονται ηλεκτρόνια με μέγιστη κινητική ενέργεια \[K=3φ\] όπου \[φ\] το έργο εξαγωγής της καθόδου. Αν διπλασιάσω την ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας χωρίς ν’ αλλάξω τη συχνότητά της τότε τα εξερχόμενα φωτοηλεκτρόνια θα έχουν μέγιστη κινητική ενέργεια \[K'\] που ισούται με:

\[ K'=6 φ \]

\[ K' = φ \]

\[ K '=3φ \].

27.

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Στη διάταξη του φωτοηλεκτρικού φαινομένου:

τα ηλεκτρόδια περικλείονται από σωλήνα υψηλού κενού ώστε να μην συγκρούονται τα φωτοηλεκτρόνια με τα μόρια του αέρα.

η κάθοδος έχει πολύ μικρότερη επιφάνεια απ’ την άνοδο.

η κάθοδος είναι επιστρωμένη με αλκαλιμέταλλο.

η τάση μεταξύ ανόδου-καθόδου μπορεί να μεταβληθεί αλλά όχι ν’ αντιστρέψει την πολικότητά της.

η αλλαγή της τάσης γίνεται με μια ποτενσιομετρική διάταξη.

28.

Σε μια σκέδαση φωτονίου με αρχικώς ακίνητο ηλεκτρόνιο, το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος είναι \[50\, \%\]. Στη σκέδαση αυτή το ποσοστό της ενέργειας του προσπίπτοντος φωτονίου που μεταφέρθηκε στο ηλεκτρόνιο είναι:

\[ 100\, \% \]

\[ \frac{100}{3} \, \% \]

\[ 50\, \% \]

\[25\, \% \]

29.

Φωτόνιο έχει ενέργεια \[Ε=mc^2\] όπου \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός. Το φωτόνιο σκεδάζεται με αρχικά ακίνητο ηλεκτρόνιο και του μεταφέρει το \[\frac{1}{3}\] της κινητικής του ενέργειας. Η γωνία σκέδασης είναι:

\[ 180^0 \]

\[ 120^0 \]

\[ 90^0 \]

\[ 60^0 \]

30.

Η υπόθεση de Broglie, ότι σε κάθε κινούμενο σώμα αντιστοιχεί ένα κύμα, δεν άργησε να επαληθευθεί. Το \[1927\], στην Αμερική, ένα πείραμα δείχνει ότι μία δέσμη ηλεκτρονίων που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα περιθλάται με τρόπο ανάλογο με αυτόν που περιθλάται μια δέσμη ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Το πείραμα αυτό πραγματοποιήθηκε από τους

Compton και Röntgen

Bohr και Einstein

Davisson και Germer

Heisenberg και Schrödinger

Τεστ στην κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Εύκολο)

Σχετικά με εμάς

Πανελλαδικές

Πρόσθετες Παροχές

Επικοινωνία

Πρότυπα

Α’ Γυμνασίου

Β’ Γυμνασίου

Γ’ Γυμνασίου

Α’ Λυκείου

Β’ Λυκείου

Γ’ Λυκείου

Απόφοιτοι

Ιδιαίτερα

Τεστ στην κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Εύκολο)

Ας μιλήσουμε!