AUXILIA
Pripreme iz fizike
stranica 1 od 5
Republike Austrije 19 Zagreb damir@auxilia.hr
dz_10 MODERNA FIZIKA h = 6.626 ⋅10 −34 Js e = 1.6 ⋅10 −19 C c = 3⋅10 8 m/s m e = 9.1⋅10 −31 kg 1. Astronautkinja putuje raketom koja se giba jednoliko po pravcu brzinom c√3/2 u odnosu na Zemlju. Ona je u svojem sustavu izmjerila da njezino putovanje traje 2 godine. Koliko je vremena putovanje trajalo za promatrača na Zemlji? 2. U zamišljenome eksperimentu dva se svemirska broda A i B gibaju jednoliko pravocrtno u istome smjeru. Relativna brzina broda A u odnosu na brod B iznosi 0.4c, gdje c označava brzinu svjetlosti u vakuumu. Kapetan broda B pošalje laserski puls svjetlosti u smjeru gibanja broda. Koliko će iznositi brzina pulsa mjerena iz broda A? A. 0.4c B. 0.6c C. c D. 1.4c 3. Svemirski brod vlastite duljine 300 m prođe za 0.75 µs pored promatrača na Zemlji. Kolika je brzina broda za promatrača na Zemlji? 4. Promatrač na Zemlji izmjeri da svemirski brod prolazi kraj njega 10-7 s brzinom 0.8c. Kolika je duljina svemirskog broda za promatrača na Zemlji, a kolika za putnika u svemirskom brodu? 5. Neko apsolutno crno tijelo zrači najviše energije na valnoj duljini od 5.8×10-6 m. Kolika je snaga zračenja toga tijela ako mu površina iznosi 0.1 m2 ? 6. Kugla polumjera 2 cm užarena je na temperaturu 2000 K. Odredite snagu zračenja ako tu kuglu smatramo apsolutno crnim tijelom. U spektru zračenja te kugle koja valna duljina ima najveći intenzitet? (napomena: oplošje kugle računamo prema 4·π·r2)
AUXILIA
Pripreme iz fizike
stranica 2 od 5
Republike Austrije 19 Zagreb damir@auxilia.hr
7. Što predstavlja “površina” ispod krivulje zračenja crnog tijela (slika)? Što je “ultraljubičasta katastrofa” ?
8. Kada sa svjetlošću određene frekvencije obasjavamo neku metalnu površinu, emitiraju se elektroni s različitim kinetičkim energijama. a.) Objasnite: • zašto se elektroni emitiraju s površine metala • zašto imamo kinetičke energije emitiranih elektrona od nule pa do neke maksimalne vrijednosti .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... b.) Graf (slika) pokazuje kako se mijenja maksimalna kinetička energija elektrona u ovisnosti o frekvenciji svjetlosti koja obasjava metal. (i) označite na grafu graničnu frekvenciju (ii) na grafu ucrtajte pravac za metal s višom graničnom frekvencijom (iii) što predstavlja koeficijent smjera pravca c.) Granična frekvencija za metal je 5.6·1014 Hz. Izračunajte maksimalnu kinetičku energiju emitiranih elektrona ako je frekvencija svjetlosti kojom se obasjava metal dvostruko veća od granične frekvencije.
AUXILIA
Pripreme iz fizike
stranica 3 od 5
Republike Austrije 19 Zagreb damir@auxilia.hr
9. Kolika je temperatura na površini zvijezde čiji je intenzitet zračenja maksimalan na valnoj duljini 400 nm? Pretpostavite da zvijezda zrači kao apsolutno crno tijelo. A. 3613 K B. 5109 K C. 7225 K D. 9050 K 10. Pločica od cinka obasjana je monokromatskim elektromagnetskim zračenjem koje izbacuje elektrone iz cinka. Na koji se način može povećati broj izbačenih elektrona? A. povećanjem intenziteta zračenja B. povećanjem frekvencije zračenja C. povećanjem valne duljine zračenja 11. Kugla temperature 200℃ i površine 2·10-4 m2 zrači kao crno tijelo. Koliko energije u vremenu od 60 sekundi kugla izrači u okolinu uz pretpostavku da joj se temperatura pri zračenju ne mijenja? 12. a.) Opišite što smatramo pod valno-čestičnom dualnošću elektrona: .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... b.) elektroni valne duljine 1.2·10-10 m upotrijebljeni su za istraživanje razmaka među ravninama atoma koji tvore kristal. (i) izračunajte količinu gibanja elektrona upotrijebljenih u istraživanju (ii) izračunajte brzinu tih elektrona (iii) izračunajte kinetičku energiju tih elektrona 13. Na slici vidimo dio energijskih nivoa atoma žive. a.) Nivo, n=1, je osnovno stanje atoma. Kolika je energija ionizacije atoma, u eV. b.) izračunajte valnu duljinu (u nm) fotona pri prijelazu sa n=4 na n=3 energijsko stanje c.) navedite jedan primjer prelaska elektrona s jednog u drugo energijsko stanje, za koji bismo dobili emitirani foton kraće valne duljine nego za slučaj b.)
AUXILIA
Pripreme iz fizike
stranica 4 od 5
Republike Austrije 19 Zagreb damir@auxilia.hr
14. Na crtežu je shematski prikazan dio energijskoga spektra nekoga atoma.
Za koji od navedenih prijelaza s jedne energijske razine na drugu elektron treba primiti najveću energiju? A. za n=1→n=2 B. za n=2→n=1 C. za n=2→n=4 D. za n=4→n=2 15. Kojoj vrsti zračenja pripadaju fotoni energije 2 eV? A. gama zračenju B. vidljivoj svjetlosti C. mikrovalnomu zračenju D. radiovalovima 16. Od 10000 jezgri nekoga radioaktivnoga izotopa u prva se četiri dana raspadne 5000 jezgri. Koja je od navedenih tvrdnji točna? A. U prva se dva dana raspalo 2500 jezgri. B. U sljedeća će se četiri dana raspasti preostalih 5000 jezgri. C. U prva se dva dana raspalo više jezgri nego u sljedeća dva dana. D. Svaki se dan raspadne jednaki broj jezgri.
AUXILIA
Pripreme iz fizike
stranica 5 od 5
Republike Austrije 19 Zagreb damir@auxilia.hr
17. a.) Izračunajte konstantu raspada u s-1 radioaktivnog izvora s vremenom polu-raspada 23 dana. b.) Ako je početna aktivnost izvora 40 kBq, kolika će biti njegova aktivnost nakon 10 dana? 18. Izračunajte aktivnost 1 grama čistog urana-238 ako je T1/2=4.5·109 godina? (1 u=1.66·10-27 kg) 19. Radioaktivni izotop kobalta raspada se i pritom emitira β česticu te jedan ili više γ fotona. Taj raspad možemo zapisati s 60 27
Co → P + β + γ
gdje je P jezgra koja nastaje raspadom. Atomski broj jezgre P jest: A. 29 B. 28 C. 27 D. 26 E. 25
20.
32 15
P uz β- raspad stvori jezgru ZA X . Koje su vrijednosti A i Z?
21. Fisija urana-235 može se postići sljedećom reakcijom 235 92
U + 01 n →
95 42
Mo +
139 57
La + 2 01 n + Q
gdje je Q oslobođena energija. Za mase jezgara uključenih u reakciju imamo sljedeće: U235 235.04277 u
Mo95 94.90553 u
La139 138.90534 u,
neutron 1.00866 u,
u=1.66·10-27 kg Izračunajte oslobođenu energiju pri ovoj fisiji i izrazite odgovor u J (džulima) i MeV-ima.