BLOQUE V

Junio 2000

Bloc V - QüestionsOpció AUn electró té una energia en repòs de 0,51 MeV. SI l'electró es mou amb una velocitat de 0,8 c, determineu la seua massa relativista, la seua quantitat de moviment i la seua energia total.Dades: Càrrega de l'electró, e = 1,6·10-19 C; Velocitat de la llum, c = 3·108 m/sOpció BAmb quina rapidesa ha de convertir-se massa en energia per produir 20 Mw?Dada: Velocitat de la llum, c = 3·108 m/s

Septiembre 2000

Bloc V - QüestionsOpció ADemostreu que si la velocitat d'una partícula és molt menor que la velocitat de la llum, la seua energia cinètica serà molt menor que la seua energia en repòs.

Junio 2001

Bloc V - QüestióOpció AEnuncieu la hipòtesi de De Broglie i comenteu algun resultat experimental que done suport a l'esmentada hipòtesi.Opció BSi es fusionen dos àtoms d'hidrogen, s'allibera energia en la reacció? I si es fussiona un àtom d'urani? Raoneu la resposta.

Septiembre 2001

Bloc V - QüestionsOpció AComenteu la veracitat o falsedat de les següents afirmacions, raonant la resposta:

1. La velocitat de la llum depén de l'estat de moviment de la font que l'emet. (0,5 punts)

2. Dos successos simultanis ho són en qualsevol sistema de referència. (0,5 punts)

3. Si apliquem una força constant durant un temps il·limitat a una partícula de massa en repòs m0, l'energia cinètica màxima que pot aconseguir és 1/2 m0c2. (0,5 punts)

Opció B

És la massa d'una partícula α igual a la suma de les masses de dos neutrons i dos protons? Per què?

Junio 2002

Bloc V - ProblemesOpció ASi la freqüència mínima que ha de tindre la llum per extraure electrons d'un cert metall és de 8,5·1014 Hz, es demana:

1. Calculeu l´energia cinètica màxima dels electrons, expressada en eV, que emet el metall quan s'il·lumina amb llum d'1,3·1015 Hz. (1 punt)

2. Quina és la longitud d'ona de De Broglie associada a estos electrons? (1 punt)

Dades: Constant de Plank, h = 6,63·10-34 J.s; càrrega de l'electró, e = 1,6·10-19

Coulombs; Masa de l'electró: m = 9,1·10-31 kg

Septiembre 2002

Bloc V - QüestionsOpció AÉs cert que l'àtom d'hidrogen pot emetre energia en forma de radiació electromagnética de qualsevol freqüencia? Raoneu la resposta

Opció BConcepte d'isotop i les seues aplicacions.

Junio 2003

Bloc V. ProblemesOpció AEl treball d'estracció del platí és 1,01 x 10 -18 J. L'efecte fotoelèctric es produeix en el platí quan la llum que incideix té una longitud d'ona menor que 198 nm.

1. Calcula l'energia cinètica màxima dels electrons emesos en cas d'il·luminar el platí amb llum de 150 nm.

2. D'altra banda, el treball d'extracció del níquel és 8 x 10 -19 J. Sobservarà l'efecte fotoelèctric en el níquel amb llum de 480 nm. (1 punt)

Opció BEs pretén enviar una mostra de 2 g del material radioactiu a un planeta d'un altre sistema estel·lar situat a 40 anys-llum de la terra mitjançant una nau que viatja a una velocitat v = 0,9 c. El període de semidesintegració del material és de 29 anys.

1. Calcula el temps que tarda la nau a arribar al planeta per a un observador que viatja a la nau. (1 punt)

2. Determina els grams de material que arriben sense desintegrar. (1 punt)

Septiembre 2003

Bloc V - QüestionsOpció AEl 131I té un període de semidesintegració T = 8,04 dies. Quants àtoms de 131I quedaran en una mostra que inicialment té N0 àtoms de 131I després de 16,08 dies? Considera els casos N0 = 1012 àtoms i N0 = 2 àtoms. Comenta els resultats.

Opció BUna nau s'allunya de la Terra a una velocitat de 0,9 vegades de la llum. Des de la nau s'envia un senyal lluminós cap a la Terra. Quina velocitat té aquest senyal lluminós respecte a la nau? I respecte a la Terra? Raona les teues respostes.00

Junio 2004

Septiembre 2004

Junio 2005

BLOQUE V – CUESTIONESOpción ACuando el nitrógeno absorbe una partícula α se produce el isótopo del oxígeno 17

8O y un protón. A partir de estos datos determinar los números atómicos y másico del nitrógeno y escribir la reacción ajustada.

Opción B¿Qué velocidad debe tener un rectángulo de lados x e y, que se mueve en la dirección del lado y, para que su superficie sea ¾ partes de su superficie en reposo?

Septiembre 2005

BLOQUE V – CUESTIONESOpción AEnuncia el principio de incertidumbre de Heissenberg. ¿Cuál es su expresión matemática?

Opción BEl trabajo de extracción para un metal es 2,5 eV. Calcula la frecuencia umbral y la longitud de onda correspondiente.Datos: c=3,0x108m/s, e=1,6x10-19C, h=6,6x10-34Js

Junio 2006

BLOQUE V – PROBLEMASOpción ALa gráfica de la figura adjunta representa el potencial de frenado, Vf, de una célula fotoeléctrica en función de la frecuencia, ,ע de la luz incidente. La ordenada en el origen tiene el valor -2 V.

1. Deduce la expresión teórica de Vf en función de ע. (1 punto)2. ¿Qué parámetro característico de la célula fotoeléctrica podemos determinar a partir de la ordenada en el origen? Determina su valor y razona la respuesta. (0,5 puntos)3. ¿Qué valor tendrá la pendiente de la recta de la figura? Dedúcelo. (0,5 puntos)Datos: e =1,6x1019C, h =6,6x1034Js

Opción B1. Calcula la actividad de una muestra radiactiva de masa 5 g que tiene una

constante radiactiva λ =3x10-9 s-1 y cuya masa atómica es 200 u. (1,2 puntos)

2. ¿Cuántos años deberíamos esperar para que la masa radiactiva de la muestra se reduzca a la décima

parte de la inicial? (0,8 puntos)Dato: NA =6,0x1023 mol-1

Septiembre 2006

BLOQUE V – CUESTIONESOpción ADefine el trabajo de extracción de los electrones de un metal cuando recibe radiación electromagnética. Explica de qué magnitudes depende la energía máxima de los electrones emitidos en el efecto fotoeléctrico.

Opción BUna determinada partícula elemental en reposo se desintegra espontáneamente con un periodo de semidesintegración T1/2 =3,5x10-6 s. Determina T1/2 cuando la partícula tiene velocidad v =0,95c, siendo c la velocidad de la luz.

Junio 2007

BLOQUE V – PROBLEMASOpción AEn una excavación se ha encontrado una herramienta de madera de roble. Sometida a la prueba del 14C se observa que se desintegran 100 átomos cada hora, mientras que una muestra de madera de roble actual presenta una tasa de desintegración de 600 átomos/hora. Sabiendo que el período de semidesintegración del 14C es de 5570 años, calcula la antigüedad de la herramienta (2 puntos).

Opción BEl trabajo de extracción de un metal es 3,3 eV. Calcula:1) La velocidad máxima con la que son emitidos los electrones del metal

cuando sobre su superficie incide un haz de luz cuya longitud de onda es λ= 0,3 µm (1,2 puntos).

2) La frecuencia umbral y la longitud de onda correspondiente (0,8 puntos).Datos: h = 6,6.10-34 Js, c = 3,0.108 m/s, e = 1,6.10-19 C, me = 9,1.10-31kg

Septiembre 2007

BLOQUE V – CUESTIONESOpción AUn horno de microondas doméstico utiliza radiación de frecuencia 2,5x103

MHz. La frecuencia de la luz violeta es 7,5x108 MHz. ¿Cuántos fotones de

microondas necesitamos para obtener la misma energía que con un solo fotón de luz violeta? (1,5 puntos).

Opción BUn metal emite electrones por efecto fotoeléctrico cuando se ilumina con luz azul, pero no lo hace cuando la luz es amarilla. Sabiendo que la longitud de onda de la luz roja es mayor que la de la amarilla, ¿Qué ocurrirá al iluminar el metal con luz roja? Razona la respuesta (1,5 puntos).

Junio 2008

BLOQUE V – CUESTIONESOpción AUna nave espacial tiene una longitud de 50 m cuando se mide en reposo. Calcula la longitud que apreciará un observador desde la Tierra cuando la nave pasa a una velocidad de 0,6·108 km/h.Dato: velocidad de la luz c = 3·108 m/s.Opción BUn virus de masa 10-18 g se mueve por la sangre con una velocidad de 0,1 m/s. ¿Puede tener una longitud de onda asociada? Si es así, calcula su valor.Dato: h = 6,6·10-34 Js

Septiembre 2008

BLOQUE V – PROBLEMASOpción AEl espectro de emisión del hidrógeno atómico presenta una serie de longitudes de onda discretas. La longitud de onda límite de mayor energía tiene el valor 91 nm.1) ¿Cuál es la energía de un fotón que tenga la longitud de onda límite

expresada en eV? (1 punto).2) ¿Cuál sería la longitud de onda de De Broglie de un electrón que tuviera una

energía cinética igual a la energía del fotón del apartado anterior? (1 punto).

--Datos expresados en el sistema internacional de unidades: h = 6,6·10-34 J.s , e = 1,6·10-19, me = 9,1·10-31 kg , c = 3·108 m/s .

Opción BLa reacción de fusión de 4 átomos de hidrógeno para formar un átomo de helio es:

1) Calcula la energía, expresada en julios, que se libera en dicha reacción empleando los datos siguientes: mH=1,00783 u mHe, =4,00260 u ; me=0,00055 u ; 1 u =1,66x10-27 kg , c =3x108 m/s (1 punto).

2) Si fusionamos 1 g de hidrógeno, ¿cuánta energía se obtendría? (1 punto).

Junio2009

BLOQUE V – PROBLEMASOpción AAl incidir luz de longitud de onda λ=621,5 nm sobre la superficie de una fotocélula, los electrones de ésta son emitidos con una energía cinética de 0,14 eV. Calcula:1) El trabajo de extracción de la fotocélula (0,8 puntos)2) La frecuencia umbral (0,4 puntos)3) ¿Cuál será la energía cinética si la longitud de onda es λ1=λ/2? ¿y si la

longitud de onda es λ2=2λ? (0,8puntos).Datos: carga del electrón e=1,6·10-19 C; constante de Planck h=6,6·10-34 J·s; velocidad de la luz c=3·108 m/s

Opción BSe mide la actividad de 20 gramos de una sustancia radiactiva comprobándose que al cabo de 10 horas ha disminuido un 10%. Calcula:1) La constante de desintegración de la sustancia radiactiva. (1,2 puntos)2) la masa de sustancia radiactiva que quedará sin desintegrar al cabo de 2

días. (0,8 puntos)

BLOQUE VI – CUESTIONESOpción AUna nave parte hacia un planeta situado a 8 años luz de la Tierra, viajando a una velocidad de 0,8c. Suponiendo despreciables los tiempos empleados en aceleraciones y cambio de sentido, calcula el tiempo invertido en el viaje de ida y vuelta para un observador en la Tierra y para el astronauta que viaja en la nave

Septiembre 2009

BLOQUE V – PROBLEMASOpción ACalcula la energía cinética y velocidad máximas de los electrones que se arrancan de una superficie de sodio cuyo trabajo de extracción vale Wo=2,28 eV, cuando se ilumina con luz de longitud de onda:1) 410 nm. (1 punto)2) 560 nm. (1 punto)Datos: c=3,0·108m/s, e=1,6·10-19C, h=6,6·10-34J·s, me=9,1·10-31kg

Opción BLa arena de una playa está contaminada con 235 92U . Una muestra de arena presenta una actividad de 163 desintegraciones por segundo1) Determina la masa de uranio que queda por desintegrar en la muestra de

arena. (1 punto)2) ¿Cuánto tiempo será necesario para que la actividad de dicha muestra se

reduzca a 150 desintegraciones por segundo? (1 punto)Dato: El período de semidesintegración del 235 92U es 6,9·108años y el número

de Avogadro es 6,0·1023 mol-1

Junio 2010BLOC V – OPCIÓ A- QÜESTIÓSi es duplica la freqüència de la radiació que incideix sobre un metall, es duplica l’energia cinètica dels electrons extrets? Justifiqueu breument la resposta.

BLOQUE V – OPCIÓN A - CUESTIÓNSi se duplica la frecuencia de la radiación que incide sobre un metal ¿se duplica la energía cinética de los electrones extraídos? Justifica brevemente la respuesta.

BLOC V – OPCIÓ B- QÜESTIÓCalculeu la longitud d’ona d’una línia espectral corresponent a una transició entre dos nivells electrònics la diferència d’energia dels quals és de 2 eV.Dades: constant de Planck h = 6,63·10-34 J·s, càrrega de l’electró e = 1,6·10-19

C, velocitat de la llum c = 3·108 m/s.

BLOQUE V – OPCIÓN B - CUESTIÓNCalcula la longitud de onda de una línea espectral correspondiente a una transición entre dos niveles electrónicos cuya diferencia de energía es de 2 eV.Datos: constante de Planck h = 6,63·10-34 J·s, carga del electrón e = 1,6·10-19 C, velocidad de la luz c = 3·108 m/s.

Septiembre 2010

BLOC V – OPCIÓ A - QÜESTIÓEs vol dissenyar un sistema de diagnosi per raigs X i s’ha establert que la longitud d’ona òptima de la radiació seria d’1 nm. Quina ha de ser la diferència de potencial entre l’ànode i el càtode del nostre sistema?Dades: càrrega de l’electró e = 1,6·10-19 C; constant de Planck h = 6,63·10-34 J·s; velocitat de la llum c = 3·108 m/s.

BLOQUE V – OPCIÓN A - CUESTIÓNSe quiere diseñar un sistema de diagnóstico por rayos X y se ha establecido que la longitud de onda óptima de la radiación sería de 1 nm. ¿Cuál ha de ser la diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo de nuestro sistema?Datos: carga del electrón e = 1,6·10-19 C; constante de Planck h = 6,63·10-34 J·s; velocidad de la luz c = 3·108 m/s.

BLOC V - OPCIÓ B - PROBLEMAUna cèl·lula fotoelèctrica s’il·lumina amb llum monocromàtica de 250 nm. Per a anul·lar el fotocorrent produït és necessari aplicar una diferència de potencial de 2 volts. Calculeu:a) La longitud d’ona màxima de la radiació incident perquè es produïsca l’efecte

fotoelèctric en el metall. (1 punt)b) El treball d’extracció del metall en electronvolt. (1 punt)

Dades: constant de Planck h = 6,63·10-34 J·s; càrrega de l’electró e = 1,6·10-19

C; velocitat de la llum c = 3·108 m/s

BLOQUE V - OPCIÓN B -PROBLEMAUna célula fotoeléctrica se ilumina con luz monocromática de 250 nm. Para anular la fotocorriente producida es necesario aplicar una diferencia de potencial de 2 voltios. Calcula:a) La longitud de onda máxima de la radiación incidente para que se produzca

el efecto fotoeléctrico en el metal. (1 punto)b) El trabajo de extracción del metal en electrón-volt. (1 punto)Datos: constante de Planck h = 6,63·10-34 J·s; carga del electrón e = 1,6·10-19 C; velocidad de la luz c = 3·108 m/s

Junio 2011BLOC V – OPCIÓ A QÜESTIÓUna partícula viatja a una velocitat el mòdul de la qual val 0,98 vegades la velocitat de la llum en el buit. Quina és larelació entre la seua massa relativista i la seua massa en repòs? Què succeiria amb la massa relativista si la partículapoguera viatjar a la velocitat de la llum? Raoneu la resposta.

BLOQUE V – OPCIÓ A CUESTIÓNUna partícula viaja a una velocidad cuyo módulo vale 0,98 veces la velocidad de la luz en el vacío, ¿Cuál es la relación entre su masa relativista y su masa en reposo? ¿Qué sucedería con la masa relativista si la partícula pudiera viajar a la velocidad de la luz? Razona tu respuesta.

BLOC V – OPCIÓ B PROBLEMAEn un experiment d!efecte fotoelèctric, quan la llum que incideix sobre un determinat metall té una longitud d!ona de 550 nm, el mòdul de la velocitat màxima amb què ixen emesos els electrons és de 2,96·105 m/s.a) Calculeu l!energia dels fotons, l!energia cinètica màxima dels

electrons i la funció treball del metall (totes les energies en electronvolt) (0,9 punts)

b) Calculeu la longitud d!ona llindar del metall. (0,5 punts)c) Representeu gràficament l!energia cinètica màxima dels electrons

en funció de la freqüència dels fotons. Indiqueu el significat del pendent i dels talls amb els eixos (0,6 punts)

Dades: Càrrega elemental e= 1,6·10-19 C; massa de l´ electró me = 9,1·10-31 kg ; velocitat de la llum c = 3·108 m/s ; constant de Planck h = 6,63·10-34 J·

BLOQUE V – OPCIÓ B PROBLEMAEn un experimento de efecto fotoeléctrico, cuando la luz que incide sobre un determinado metal tiene una longitud de onda de 550 nm, el

módulo de la velocidad máxima con la que salen emitidos los electrones es de 2,96·105 m/s.a) Calcula la energía de los fotones, la energía cinética máxima de

los electrones y la función trabajo del metal (todas las energías en electronvoltios) (0,9 puntos)

b) Calcula la longitud de onda umbral del metal. (0,5 puntos)c) Representa gráficamente la energía cinética máxima de los

electrones en función de la frecuencia de los fotones, indicando el significado de la pendiente y de los cortes con los ejes (0,6 puntos)

Datos: Carga elemental e = 1,6·10-19 C ; masa del electrón me = 9,1·10-31 kg ; velocidad de la luz c = 3·108 m/s ; constante de Planck h = 6,63·10-34 J·s

Septiembre 2011

BLOC V – OPCIÓ A QÜESTIÓEscriviu l’expressió del principi d’incertesa de Heisenberg. Expliqueu el que significa cada terme de la dita expressió.BLOQUE V – OPCIÓN A QÜESTIÓEscribe la expresión del principio de incertidumbre de Heisenberg. Explica lo que significa cada término de dicha expresión.

BLOC V – OPCIÓ B PROBLEMADes de la Terra es llança una nau espacial que es mou amb una velocitat constant de valor el 70% de la velocitat de la llum. La nau transmet dades a la Terra mitjançant una ràdio alimentada per una bateria, que dura 15 anys mesurats en un sistema en repòs.a) Quant de temps dura la bateria de la nau, segons el sistema de referència de

la Terra? En quin dels dos sistemes de referència es mesura un temps dilatat? (1 punt)

b) Segons el sistema de referència de la nau, a quina distància es troba la Terra en l’instant en què la bateria s’esgota? (1 punt)

Justifiqueu breument les respostes.

BLOQUE V – OPCIÓN B PROBLEMADesde la Tierra se lanza una nave espacial que se mueve con una velocidad constante de valor el 70% de la velocidad de la luz. La nave transmite datos a la Tierra mediante una radio alimentada por una batería, que dura 15 años medidos en un sistema en reposo.a) ¿Cuánto tiempo dura la batería de la nave, según el sistema de referencia

de la Tierra? ¿En cuál de los dos sistemas de referencia se mide un tiempo dilatado? (1 punto)

b) Según el sistema de referencia de la nave, ¿A qué distancia se encuentra la Tierra en el instante en que la batería se agota? (1 punto)

Justifica brevemente tus respuestas.