Física Cuántica Problemas de Practica

Física Cuántica
Problemas de Practica
AP Física B de PSI
Nombre______________________________
1. El experimento de "rayos catódicos" se asocia con:
(A) R. A. Millikan
(B) J. J. Thomson
(C) J. S. Townsend
(D) M. Plank
(E) A. H. Compton
2. La carga del electrón se midió por primera vez en el:
(A) Experimento de rayos catódicos
(B) Experimento de efecto fotoeléctrico
(C) Experimento de gota de aceite
(D) Difracción de electrones en una lámina de aluminio
(E) Experimento de efecto de Compton
3. ¿Cuál de los siguientes colores es asociado con la temperatura más baja?
(A) Violeta
(B) Azul
(C) Verde
(D) Amarillo
(E) Rojo
4. ¿Cuál de los siguientes fotones tiene la mayor energía?
(A) infrarrojo
(B) Azul
(C) X-Ray Rayos X
(D) fotón de γ
(E) fotón de UV
5. La energía de un fotón depende de:
(A) Amplitud
(B) Rapidez
(C) Temperatura
(D) Presión
(E) Frecuencia
6. ¿Cómo cambia la energía de un fotón si la longitud de onda se duplica?
(A)Se dobla
(B) Se cuadruplica
(C) Sigue siendo lo mismo
(D) Se corta a la mitad
(E) Se reduce a una cuarta parte
7. ¿De qué manera cambia el momento de un fotón si la longitud de onda se reduce a la mitad?
(A)Se dobla
(B) Se cuadruplica
(C) Sigue siendo lo mismo
(D) Se corta a la mitad
(E) Se reduce a una cuarta parte
8. El efecto fotoeléctrico explica:
(A) La naturaleza ondulatoria de la luz
(B) La naturaleza corpuscular de la luz
(C) Las propiedades ondulatorias de un electrón
(D) Las propiedades de las partículas de un electrón
(E) La estructura atómica
9. La energía cinética de foto-electrones depende de:
(A) Velocidad de la Luz
(B) Ángulo de iluminación
(C) Intensidad de la Luz
(D) Función de Trabajo
(E) Longitud de Onda
10. ¿Cuál de las siguientes es la fórmula para la masa de un fotón?
(A) m = h/cλ
(B) m = cλ/h
(C) m = h/f
(D) m = f/h
(E) m = Ec2
11. La energía cinética máxima de los foto-electrones depende de cuál de las siguientes:
I. La intensidad de la luz
II. La frecuencia de la luz
III. La naturaleza de la fotocélula
(A) Solo I (B) Solo II (C) Solo III (D) Solo I y II (E) Solo II y III
12. ¿Cuál de las siguientes fórmulas explica el efecto fotoeléctrico?
(A) hλ = W0 + KE
(B) hf = W0 - KE
(C) hf = W0 + KE
(D) hλ = -W0 + KE
(E) hc/λ = W0 - KE
13. ¿Cuál de las siguientes gráficas es una correcta relación entre la energía cinética máxima de
foto-electrones y la frecuencia de la luz incidente?
(A)
(C)
(E)
(B)
(D)
14. ¿Cuál de las siguientes gráficas es una correcta relación entre la energía cinética máxima de
foto-electrones y la intensidad de la luz incidente?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
15. ¿Cuál de las siguientes gráficas es una correcta relación entre la longitud de onda de Broglie
(vertical) y el momento lineal de una partícula (horizontal)?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
16. las siguientes son las propiedades de los rayos γ EXCEPTO:
(A) Descargan objetos electrificados
(B) Ionizan los gases
(C) Son desviados por los campos magnéticos
(D) Penetran objetos delgados
(E) Son difractados por los cristales
17. ¿Cuál de los siguientes fenómenos da la mejor evidencia de que la luz puede tener propiedades
de partículas?
(A) Difracción de la luz
(B) Radiación electromagnética
(C) Efecto Compton
(D) Difracción de electrones
(E) Difracción de rayos γ
18. ¿Cuál de los siguientes fenómenos da la mejor evidencia de que las partículas pueden tener
propiedades ondulatorias?
(A) La absorción de fotones por los electrones en un átomo
(B) La desintegración alfa de núcleos radiactivos
(C) El patrón de interferencia producida por neutrones incidentes sobre un cristal
(D) La producción de rayos X por los electrones chocando un objetivo de metal
(E) La dispersión de fotones por los electrones en resto
19. ¿Cuál de las siguientes fórmulas se puede utilizar para determinar la longitud de onda de De
Broglie?
(A) λ = hmv
(B) λ = h/mv
(C) λ = mv/h
(D) λ = hm/c
(E) λ = mc/h
20. Un fotón puede desaparecer produciendo un electrón y un positrón, ¿como se llama este
fenómeno?
(A) Interferencia de la luz
(B) Difracción de Rayos X
(C) Producción de pares
(D) La dispersión de electrones
(E) Aniquilación
21. ¿Cuando un positrón choca con un electrón y desaparecen produciendo un fotón, este
fenómeno es llama?
(A) Interferencia de la luz
(B) Difracción de Rayos X
(C) Producción de pares
(D) La dispersión de electrones
(E) Aniquilación
22. La siguiente declaración: "Con el fin de comprender un dado experimento, se debe utilizar la
teoría de la onda o del fotón, pero no ambos" se llama?
(A) Teoría de la onda de la luz
(B) Teoría corpuscular de la luz
(C) La teoría planetaria de un átomo
(D) Principio de complementariedad
(E) Teoría de onda de la materia
23. Electrones son acelerados a una velocidad máxima de v en un tubo de rayos X por un voltaje
aplicado Vo. ¿Cual es la velocidad máxima de los electrones si el voltaje es cuadruplicado?
(A) 4v
(B) 2v
(C)
𝑣
√2
(D) √2 v
(E) v/4
24. En un experimento de efecto Compton un fotón dispersado por un electrón en reposo aumenta
su longitud de onda de λi a λf. ¿Cuál de los siguientes ángulos de desviación Θ da el mayor
aumento en la longitud de onda del fotón dispersado?
(A) 0 ̊
(B) 30 ̊
(C) 60 ̊
(D) 90 ̊
(E) 180 ̊
25. ¿Cuál de los siguientes objetos cuando en movimiento con la misma velocidad es asociado con
una longitud de onda mayor?
(A) Neutrón
(B) electrón
(C) Pelota de Tenis
(D) Bola de bolos
(E) α- Partículas
26. De acuerdo con el modelo de Bohr del átomo, el momento angular de un electrón es:
(A) Aumenta linealmente con el aumento de la velocidad del electrón.
(B) Aumenta linealmente al aumentar el radio orbital
(C) Cuantificada
(D) Inversamente proporcional a la velocidad del electrón
(E) Inversamente proporcional al radio de la órbita
27. El experimento de Rutherford de "dispersión de partículas-α por una lámina de oro" se llevó a
cabo para demostrar cual de lo siguiente:
(A) Modelo atómico de budin con pasas
(B) Modelo planetario del átomo
(C) Hipótesis de De Broglie
(D) La Naturaleza Ondulatoria de la luz
(E) La teoría cuántica de la luz
28. En el experimento de Rutherford de "dispersión partículas-α por una lámina de oro", la mayor
parte de las partículas-α podrían pasar a través de la lámina sin desviarse. ¿Cuál de las siguientes
propiedades del átomo puede explicar esta observación?
(A) La carga positiva se concentra en el núcleo
(B) El núcleo tiene protones y electrones
(C) La masa atómica se concentra en el núcleo
(D Las partículas-α no pueden ser desviadas por electrones
(E) El tamaño del núcleo es mucho menor que el tamaño del átomo
29. ¿Cuál de las siguientes declaraciones puede ser asociado con la teoría de Bohr del átomo?
I. Un electrón en órbita alrededor del núcleo puede cambiar su energía continuamente
II. Un electrón en órbita alrededor del núcleo emite energía y se cae al núcleo
III. Un electrón gira alrededor del núcleo sin irradiar energía y puede cambiar su energía sólo
por una parte determinada cuando salta entre las órbitas
IV. El momento angular de un electrón alrededor del núcleo es igual a un número entero
multiplicado por h/2π
(A) I y II
(B) II y IV
(C) II y III
(D) III y IV
(E) I, II, III y IV
30. Cuando un electrón cae de una órbita donde n=2 a n=1:
(A) Un fotón es emitido
(B) Un fotón es absorbido
(C) No hay cambios en la energía atómica
(D) La energía atómica se reduce a cero
(E) Aumenta la energía atómica
31. Cuando un electrón salta de una órbita donde n=1 a n=3, su radio orbital en términos del radio
más pequeño r1 es la siguiente:
(A) r1/9
(B) r1/3
(C) 2 r1
(D) 3 r1
(E) 9 r1
32. Cuando un electrón salta de una órbita donde n = 1 a n = 4 la energía en términos de la energía
fundamental es:
(A) E1/9
(B) E1/16
(C) 2 E1
(D) 4 E1
(E) 16 E1
33. Un electrón se mueve en torno alrededor de un protón caracterizado por la órbita n = 5.
¿Cuántas de las longitudes de onda de De Broglie del electrón encajan en la circunferencia de
esta órbita?
(A) 3
(B) 4
(C) 5
(D) 16
(E) 25
34. En un tubo de rayos catódicos un electrón es acelerado por un campo eléctrico. Cuando el
voltaje aplicado es de 600V la longitud de onda de De Broglie del electrón es λ. ¿Cual es la
longitud de onda de De Broglie del electrón acelerado a través de una diferencia de potencial de
150 V?
(A) λ
(B) 2 λ
(C) λ /2
(D) λ /4
(E) 4 λ
35. De acuerdo con la teoría de Maxwell del electro-magnetismo, un electrón en órbita alrededor
del núcleo atómico...
(A) Cambia su energía en ciertas partes
(B) Conserva su momento angular
(C) Conserva su energía
(D) Irradia su energía y cae en el núcleo
(E) Cambia su momento angular por ciertas porciones
36. Un átomo hipotético tiene los niveles de energía presentado por el gráfico. Un electrón es
excitado desde el estado fundamental de energía de -1eV. Las siguientes son las energías de los
emitidos fotones, EXCEPTO:
(A) 9 eV
(B) 4 eV
(C) 6 eV
(D) 2 eV
(E) 10 eV
37. Un átomo hipotético tiene los niveles de energía presentado por el gráfico. Un contenedor con
el gas hipotético es irradiado con radiación electromagnética con rango de energía de 4 eV a
9eV. Cual de las siguientes secuencias de los fotones se puede encontrar en el espectro de
emisión.
(A) Solo 1 eV, 2 eV, y 6 eV
(B) Solo 2 eV, 3 eV, y 4 eV
(C) Solo 1 eV, 3 eV, y 5 eV
(D) Solo 7 eV y 2 eV
(E) Ninguno de los anteriores
38. Un átomo hipotético tiene los niveles de energía presentado por el gráfico. Un contenedor con
el gas hipotético es irradiado con radiación electromagnética con rango de energía de 4 eV a
9eV. ¿Cuál de las transiciones producirá un fotón con la mayor longitud de onda?
(A) A partir de n = 4 a n = 1
(B) A partir de n = 4 a n = 2
(C) A partir de n = 2 a n = 1
(D) A partir de n = 3 a n = 1
(E) A partir de n = 4 a n = 3
39. Según la teoría de Bohr del átomo hidrógeno, los electrones a partir del cuarto nivel de energía
y, finalmente, terminan en el estado fundamental pueden producir un total de cuantas líneas
del espectro hidrógeno?
(A) 6
(B) 5
(C) 7
(D) 4
(E) 3
40. ¿Cuál de las siguientes transiciones se relaciona con la absorción de energía?
(A) α1
(B) α2
(C) α3
(D) α4
(E) α5
Preguntas Abiertas
1. En un experimento realizado para investigar el efecto fotoeléctrico, estudiantes de física
utilizaron un aparato que se muestra en el diagrama. Foto-electrones emitidos como el
resultado de una luz incidente pueden ser acelerados o detenidos por un voltaje aplicado.
Cuando la luz incidente tiene una longitud de onda de 3 nm, el voltaje para detenerlos es 1 V. Si
la luz incidente tiene una longitud de onda de 2 nm el voltaje de parada es 3 V.
a.
b.
c.
d.
Calcula la constante de Plank con los datos recogidos en el experimento.
Calcula la función de trabajo para la fotocélula usado en el experimento.
Determina la frecuencia umbral para este tipo de célula fotoeléctrica.
Calcula el voltaje de parada para detener la foto-electrón emitidos por la célula cuando la
luz incidente tiene una longitud de onda de 100 nm.
2. Un grupo de estudiantes de física llevan a cabo un experimento para investigar un efecto
fotoeléctrico. Ellos grafican la energía cinética en función de la frecuencia de la luz incidente.
a. Determina la constante de Plank de la gráfica dada.
b. Determina la función de trabajo de la foto-célula.
c. Determina la frecuencia umbral.
En la segunda prueba los estudiantes usan la foto-célula con una mayor función de trabajo.
d. ¿Cómo cambia la gráfica? Explica.
3. Una radiación electromagnética incide sobre una superficie metálica y electrones son emitidos
por la placa cuando la longitud de onda es 450nm o menos.
a. ¿Cuál es la función de trabajo del metal?
b. ¿Cuál es la energía cinética máxima de las foto-electrónes si la luz incidente tiene
una longitud de onda de 400 nm?
c. ¿Cuál es el voltaje de parada necesario para detener las foto-electrones emitidos
por la placa cuando la luz incidente tiene una longitud de onda de 300nm?
d. Si el voltaje de parada es de 5V, ¿cuál es la longitud de onda de la luz incidente?
4. Un fotón de rayos X con una longitud de onda de λi=0,14nm choca con un electrón en reposo y
rebota.
a.
b.
c.
d.
e.
¿Cuál es la longitud de onda del fotón dispersado?
¿Cuál es el momento del electrón golpeado?
¿Cual es la energía del electrón?
¿Se conserva la energía durante la colisión?
¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie del electrón dispersado?
5. Un tubo de rayos X acelera un haz de electrones entre dos electrodos. Una diferencia de
potencial de 70,000 V se aplica a través del tubo.
a.
b.
c.
d.
e.
¿Cuál es la velocidad de los electrones acelerados?
¿Cual es la energía de los fotones emitidos?
¿Cuál es la longitud de onda de fotones emitidos?
¿Cuál es la masa de los fotones emitidos?
¿Cuál es el momento los fotones emitidos?
6. Un electrón libre es capturado por un protón. Como resultado de este proceso dos fotones son
emitidos. La energía del primer fotón es E1=3,4eV.
a. Calcula la longitud de onda del fotón con energía E1.
b. Calcula la energía E2 del segundo fotón.
c. Calcula la longitud de onda del segundo fotón.
d. En el siguiente diagrama dibuja flechas que muestran la asociación con estas
transiciones de los electrones.
El electrón permanece en el estado fundamental por un límite de tiempo y después absorbe una
energía de 15eV de un fotón incidente.
e. ¿Cual es la energía del electrón emitido?
f. ¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie del electrón emitido?
Repuestas para Multiopcion
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
B
C
E
D
E
D
A
B
E
A
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
E
C
C
A
E
C
C
C
B
C
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
E
D
B
E
B
C
A
E
D
A
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
A
B
C
E
D
D
C
E
A
D
Preguntas Abiertas
1. a. h = 4 x 10-15 eVs
b. WO = 3,14 eV
c. f = 7,6 x 1014Hz
V = 9,3 V
2. a. h = 4 x 10-15 eVs
b. WO = 3,1 eV
c. f = 0,75 x 1015 Hz
d. El grafico se desplaza a la derecha. El
pendiente es constante (h).
3. a. WO = 2,76 eV
b. 0,34 eV
c. 1,37 eV
d. λ = 160 nm
4. a. 1,45 x 10-10 m
b. 1,6 x 10-25 kg m/s
c. 1,4 x 10-20 J
d. λ = 413 nm
5. a. v = 1,57 x 108 m/s
b. E = 1,12 x 10-14 J or 7 x 104 eV
c. λ = 0,0177 nm
d. m = 1,2 x 10-31 kg
e. p = 3,7 x 10-23 kg m/s
6. a. λ = 365 nm
E = 10,2 eV
c. λ = 122 nm
d. Una flecha desde 0 eV a -3,4 eV y
otra flecha desde -3,4 eV a -13,6 eV
e. E = 1,4 eV o 2,24 x 10-19 J
f. λ = 1 nm