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8/17/2019 Semana 18 Fisica

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Física

EJERCICIOS DE LA SEMANA N° 18

1.  (*) Indicar la verdad (V) o falsedad (F) de la siguiente secuencia de proposiciones:

I. Según la teoría de Huygens la luz es un fenómeno ondulatorio.II. La velocidad de la luz en el vacío es infinita.III. El LÁSER es radiación coherente, monocromática y concentrada.

 A) VFV B) VFF C) VVV D) FVF E) FFV

Solución:I. V II. F III. V

Clave: A

2. (*) Determinar la energía en eV de un fotón cuya frecuencia es de 3 GHz.(h = 6,6 x 10 –34 Js)

 A) 19,8 x 10 –25 J B) 18,8 x 10 –25 J C) 9,8 x 10 –25 JD) 5,8 x 10 –25 J E) 9 x 10 –25 J

Solución:

J10x8,19s110x3xs.J10x6,6f hE   25934    

Clave: A

3. (*) Los fotones de un haz de rayos X están asociados a una frecuencia de1,5 x 1019Hz. Los fotones dispersados después de chocar con los electrones tienenuna frecuencia de 1,2 x 1019 Hz; determine la energía transmitida a un electrón en elchoque con un fotón.

(h = 6,6 x 10 –34 Js)

 A) 19,8 x 10 –16 J B) 18,8 x 10 –16 J C) 9,8 x 10 –16 JD) 18 x 10 –16 J E) 16,6 x 10 –16 J

Solución:

J10x8,19E

s

110x3,0xs.J10x6,6)f f (hE

16

1934

21

Clave: A

4. (*) Determinar la frecuencia de la onda de los fotones que inciden sobre unasuperficie de mercurio, cuya función trabajo es 5 eV; para que la energía cinética delos fotoelectrones sea la mitad de la energía de los fotones incidentes.

(c = 3 x 108 m/s , h = 4 x 10 –15 eVs, m10x1 A1   10o

)

 A) 4,1 x 1015 J B) 2,5 x 1015 J C) 3 x 1015 JD) 2,1 x 1015 J E) 6,1 x 1015 J

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Solución:

s

110x5,2f 

s.eV10x4

V.e5x2

h

2f ,

2

f h2

f hf hvm

2

1

15

15

2

Clave: B

5. (*) La función trabajo del berelio es 4 eV, determinar la frecuencia umbral para elberelio.

 A) 1015 Hz B) 2,5 x 1015 Hz C) 6 x 1015 HzD) 4,2 x 1015 Hz E) 3,5 x 1015 Hz

Solución:

Hz10s

110

s.eV10x4

eV4

hf 

  1515

150  

Clave: A

6. (*) En un tubo de rayos X, un haz de electrones se acelera con un voltaje de30 000 V. Si durante el frenamiento el 10% de la energía de los electrones setransforma en radiación X, determinar la longitud de onda de la radiación X. 

(c = 3 x 108 m/s , h = 4 x 10 –15 eVs, e = 1,6 x 10 –19 C) 

 A) 4, 2o

 A   B) 4o

 A   C) 5o

 A   D) 1, 2o

 A   E) 5, 3o

 A  

Solución:

o10

0

415

815

0

0

2

2

 A4m10x4

c

J10x3xc10x6,1

3

m10x3xs.eV10x4x10

Ve

hc10

hcVe

100

10vm

2

1

100

10

hcVemv

2

1

Clave: B

7. (*) Indicar la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:

I. El rayo LÁSER es radiación coherente y monocromática.

II. La luz natural no es coherente y es policromática.III. LÁSER significa  Amplificacion de la luz por Estimulación de la Emisión deRadiación. 

 A) VFV B) VFF C) VVV D) FVF E) FFV

Solución:I. V II. V III. V

Clave: C

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8.  Indicar la verdad (V) o falsedad (F) de la siguiente secuencia de proposiciones, enrelación a la luz:I. La velocidad de la luz en el vacío es s/m10x3   8  y es la mayor velocidad en el

universo.II. La luz tiene un comportamiento dual: onda –partícula, porque muestra

características tanto de onda como de partícula.III. Un haz de luz se puede considerar como un flujo de fotones o también como un

flujo de ondas electromagnéticas.

 A) FVF B) VVV C) VFF D) VVF E) FFF

Solución:I. V II. V III. V

Clave: B

9.  Un haz de ondas electromagnéticas monocromáticas de la región visible que estádesplazándose en el vacío tiene una frecuencia de Hz10x4   14 ; determinar laenergía de los fotones. (h = 4 x 10 –15 eVs)

 A) 1,6 eV B) 3 eV C) 0,2 eV D) 0, 03 eV E) 7 eV

Solución:

eV6,1s

110x4xs.eV10x4f hE

  1415    

Clave: A

10.  Un haz de luz monocromática pasa del aire al agua. En relación a este proceso,indicar la verdad (V) o falsedad (F) de la siguiente secuencia de proposiciones:

I. La energía de los fotones del haz disminuye.II. La velocidad de los fotones del haz aumenta.III. La energía de los fotones permanece igual. A) FVF B) FFF C) VVF D) FVV E) FFV

Solución:I. F II. F III. V

Clave: E

11.  La relación entre las longitudes de onda de las ondas de radio y de las ondas de

rayos X en el vacío es 1011

; ¿cuál será la relación entre sus respectivas frecuencias?

 A) 10 –12  B) 10 –11  C) 10 –8  D) 10 –13  E) 1011

Solución:

11

R

X

X

R

X

R11

X

R 10c

c

f 

f ,10

Clave: B

12.  La energía solar que llega a la atmósfera por unidad de tiempo y por unidad de área(o sea la intensidad) es 1 300 W/m2. Determinar el número de fotones que lleganaproximadamente por unidad de tiempo y unidad de área si la energía de los fotoneses 4 eV. (1eV = 1,6 x 10 –19 J)

 A) 4 x 1020 B) 2 x 1021 C) 5 x 1020  D) 5 x 1025 E) 1 x 1020

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 A   B

  Solución:

fotones10x2

10x03,2ms

1

6,1x4

10x3001

J10x6,1x4

ms/J3001

E

p

t A

n

ms

J3001

t A

Ep

21

21

2

19

19

2

f otón

2

Clave: B

13.  Un transmisor de radio FM emite ondas electromagnéticas con una potencia de132 kW y con una frecuencia de 100 MHz; determinar el número de fotones queemite por segundo. (h = 6,6 x 10 –34 Js)

 A) 2 x 1030 B) 4 x 1021  C) 6 x 1026  D) 3 x 1030  E) 5 x 1034

Solución:

fotones10x210x20t

ns

110xs.J10x6,6

s

J10x132

f hp

Ep

tn,

tEn

tEp

3029

834

3

fotón

fotón

Clave: A

14.  Se requiere extraer electrones de la superficie de aluminio debido al efectofotoeléctrico. Si la energía cinética de los fotoelectrones debe ser nula, determinar lalongitud de onda que debe tener la radiación monocromática incidente. La función

trabajo del aluminio es eV4 . (c = 3 x 108 m/s, h = 4 x 10 –15 eVs, m10x1 A1   10o

)

 A) 2 100o

 A   B) 3 000o

 A   C) 1 200o

 A   D) 4 000o

 A   E) 1 000o

 A  

Solución:

o

7

815

2

 A0003

m10x3eV4

sm10x3xs.eV10x4

ch,0

chvm

2

1

Clave: B

15.  La figura muestra un tubo al vacío con dos electrodos A y B. Los fotones incidentestienen una energía de 4 eV y extraen electrones de la superficie de metal

(electrodo A). Si para un voltaje V = 3V los electrones llegan al electrodo B yquedan en reposo, determinar la función trabajo del electrodo A.

(e = 1,6 s 1 –19 C , 1eV = 1,6 x 10 –19 J)

 A) 1,5 eV B) 2 eV C) 1 eV

D) 1,6 eV E) 4,2 eV

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Solución:

eV1eV3eV4c

J3xc10x6,1eV4VeE

VeEvm2

1

19

fotón

fotón

2

Clave: C

16.  Indicar la verdad (V) o falsedad (F) de la siguiente secuencia de proposiciones:

I. La radiación de las ondas electromagnéticas de cualquier longitud de onda queincide sobre un metal siempre extrae electrones.

II. El efecto fotoeléctrico se explica considerando el comportamiento corpuscularde la radiación electromagnética.

III. Los fotones de rayos X tienen mayor energía que los fotones de la radiaciónluminosa debido a su menor longitud de onda.

 A) FVV B) FFV C) VFF D) VVV E) VVF

Solución:I. F II. V III. V

Clave: A

17.  En un tubo de rayos X se aceleran electrones con un voltaje de 50 KV y sonfrenados en el anticátodo, generándose los rayos X. Suponiendo que toda la energíacinética de un electrón se transforma en la energía de un fotón creado, determinar lalongitud de onda de los rayos X.

(c = 3 x 108 m/s , h = 4 x 10 –15 eVs, e = 1,6 x 10 –19 C)

 A) 24o

 A   B) 0,24o

 A   C) 5o

 A   D) 1,5o

 A   E) 4o

 A  

Solución:

o1011

11

419

815

2

 A24,0m10x24,0m10x4,2

m10x5

12

c

J10x5xc10x6,1

s

m10x3xs.eV10x4

Ve

ch

chVevm

2

1

Clave: B

18.  Un haz de luz láser de rubí tiene una potencia de 105 W y emite un pulso en 10 –8 s.Si los fotones están asociados a una onda electromagnética de longitud de onda de

6 000o

 A , determinar el número aproximado de fotones emitidos.

 A) 34 x 1014  B) 30,3 x 1014  C) 5 x 1014

D) 25,5 x 1014 E) 7 x 1014 

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Solución:

fotones10x3,3010x3x6,6

60010x

3x6,6

6n

s

m10x3xs.J10x6,6

10x10x6x10x10

ch

tp

ch

tp

E

tpn

tpE,t

Ep

141416

834

10385

fotón

Clave: B