semana 18 fisica
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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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6/6
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