Πανελλήνιες: Για τους καθηγητές Φυσικής που θα συμμετέχουν στη βαθμολόγηση των γραπτών δοκιμίων

«Αμαρτίες γονέων παιδεύσουσι τέκνα» - Αστοχίες Φυσικής που θα δυσκολέψουν τη βαθμολόγηση των γραπτών

A5.Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιο σας, δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση, τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή τη λέξη Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασμένη.

α) Σύμφωνα με τον Heisenberg, η αβεβαιότητα στη μέτρηση της ενέργειας μιας κατάστασης ενός συστήματος είναι αντιστρόφως ανάλογη με το χρόνο που το σύστημα παραμένει σε αυτή την κατάσταση.

Σύμφωνα με το σχολικό

Μία άλλη διατύπωση της αρχής της αβεβαιότητας του Heisemberg είναι η

1. Η αβεβαιότητα στη μέτρηση της ενέργειας μιας κατάστασης ενός συστήματος είναι αντίστροφα ανάλογη με τον χρόνο που το σύστημα παραμένει σ'αυτή την κατάσταση.

Αλλά έχουμε το γινόμενο δύο μεγεθών ΔΕ και Δt που είναι μεγαλύτερο μιας ποσότητας και όχι σταθερό. Δύο μεγέθη είναι αντίστροφα ανάλογα όταν το γινόμενό τους είναι σταθερό.

Άρα σύμφωνα με το σχολικό Σωστό, αλλά Λάθος!

ε)  Σε μία χορδή, στην οποία έχει δημιουργηθεί στάσιμο κύμα, μεταφέρεται ενέργεια από το ένα σημείο της χορδής στο άλλο.

Σύμφωνα με το σχολικό

Ενεργειακή προσέγγιση

Εφόσον στο στάσιμο κύμα υπάρχουν σημεία που παραμένουν πάντα ακίνητα, δε μεταφέρεται ενέργεια από το ένα σημείο του μέσου στο άλλο (αυτός επίσης είναι ένας βασικός λόγος που διαφοροποιεί την κατάσταση του στάσιμου κύματος από αυτό που ορίσαμε ως κύμα). Η ενέργεια που είχαν τα αρχικά κύματα, η συμβολή των οποίων έδωσε το στάσιμο κύμα, εγκλωβίζεται ανάμεσα στους δεσμούς. Σε μια χορδή, στην οποία έχει δημιουργηθεί στάσιμο κύμα, η ενέργεια μετατρέπεται συνεχώς από ελαστική δυναμική ενέργεια, όταν η χορδή είναι στιγμιαία ακίνητη, σε κινητική όταν η χορδή διέρχεται από τη θέση ισορροπίας. Στις ενδιάμεσες θέσεις τα μόρια της χορδής, έχουν και κινητική και δυναμική ενέργεια.

Αλλά ο συγγραφές εννοεί χωρίς να το αναφέρει ξεκάθαρα, ότι δεν μεταφέρεται ενέργεια από το ένα άκρο της χορδής στο άλλο. Υπάρχουν δηλαδή σημεία στα οποία μεταφέρεται ενέργεια.

Άρα σύμφωνα με το σχολικό Λάθος, αλλά Σωστό!

Β1. Ένα μέλαν σώμα έχει θερμοκρασία Τ₁, βρίσκεται σε χώρο όπου επικρατεί κενό και εκπέμπει ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Το μεγαλύτερο τμήμα της ενέργειας που εκπέμπεται από το μέλαν σώμα περιορίζεται σε μια στενή περιοχή με «αιχμή» στο μήκος κύματος λ_1max. Η φάση του ηλεκτρικού πεδίου της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με μήκος κύματος αιχμής λ_1max είναι ίση με

 φ1=2π1015t-1073x (S.I.)

Το ίδιο μέλαν σώμα, στον ίδιο χώρο, έχοντας θερμοκρασία Τ₂ διπλάσια της Τ₁ εκπέμπει ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Στη θερμοκρασία Τ₂ το μεγαλύτερο τμήμα της ενέργειας που εκπέμπεται από το μέλαν σώμα περιορίζεται σε μια στενή περιοχή με «αιχμή» στο μήκος κύματος λ_2max. Η φάση φ₂ του ηλεκτρικού πεδίου της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με μήκος κύματος αιχμής λ_2max θα είναι ίση με:

1. φ2=2π1015t-107x (S.I.)
2. φ2=2π2∙1015t-2∙1073x (S.I.)
3. φ2=2π2∙1015t-3∙1072x (S.I.)

α) Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση

Μονάδες 2

β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας  

Μονάδες 6

Λανθασμένη επιλογή των λάθος απαντήσεων. Αρκετοί μαθητές θα υπολογίσουν μέσω της εξίσωσης Wien το λ_2max και θα διαλέξουν την επιλογή (ii) χωρίς να υπολογίσουν τη νέα περίοδο ταλάντωσης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Β2. Στο παρακάτω σχήμα απεικονίζεται μια μεταλλική επιφάνεια σε χώρο όπου επικρατεί υψηλό κενό και το υλικό κατασκευής της μπορεί να είναι από Βάριο ή Βολφράμιο ή Ταντάλιο.

Γνωρίζουμε ότι το Βάριο έχει έργο εξαγωγής 2,5 eV, το Βολφράμιο 4,5 eV και το Ταντάλιο 4,2 eV. Σε ένα εργαστήριο πραγματοποιούμε δύο πειράματα για να προσδιορίσουμε το υλικό κατασκευής της μεταλλικής επιφάνειας.

Πείραμα 1^ο

Στη μεταλλική επιφάνεια προσπίπτει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία καθορισμένου μήκους κύματος λ₁ = 375 nm, οπότε εξέρχονται από αυτή φωτοηλεκτρόνια μέγιστης κινητικής ενέργειας Κ₁. Κάποια από αυτά κατευθύνονται προς ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β και εισέρχονται κάθετα στις δυναμικές γραμμές του, οι οποίες έχουν διεύθυνση κάθετη στο επίπεδο της σελίδας και φορά από τον αναγνώστη προς τη σελίδα. Κατά τη διάρκεια της κίνησής τους εντός του μαγνητικού πεδίου, τα φωτοηλεκτρόνια αυτά έχουν στροφορμή L₁ ως προς άξονα που διέρχεται από το κέντρο της τροχιάς τους και είναι κάθετος σε αυτή.

Πείραμα 2^ο  

Επαναλαμβάνουμε το πείραμα με ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μήκους κύματος λ₂=λ₁/2, οπότε από τη μεταλλική επιφάνεια εξέρχονται φωτοηλεκτρόνια μέγιστης κινητικής ενέργειας Κ₂. Τα φωτοηλεκτρόνια που εισέρχονται κάθετα στο μαγνητικό πεδίο, κατά τη διάρκεια της κίνησής τους εντός αυτού, έχουν στροφορμή L₂ ως προς άξονα που διέρχεται από το κέντρο της τροχιάς τους και είναι κάθετος σε αυτή.

Αν ισχύει ότι L₂ = 5L₁ συμπεραίνουμε ότι η μεταλλική επιφάνεια είναι κατασκευασμένη από:

        i. Βάριο                  ii. Βολφράμιο            Iii. Ταντάλιο

Να θεωρήσετε ότι hc = 1250 eV∙nm

α) Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση

Μονάδες 2

β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας 

Μονάδες 6

Λανθασμένη επιλογή των υλικών. Δεν είναι απαραίτητο το δεύτερο πείραμα για τον προσδιορισμό του υλικού κατασκευής της μεταλλικής πλάκας.

Αρκετοί μαθητές αφού γνωρίζουν το μήκος κύματος λ₁ μπορούν να υπολογίσουν την ενέργεια Ε₁=hc/λ, άρα επιλέγουν το Βάριο, αφού μόνο σε αυτό μπορούν να εξαχθούν φωτοηλεκτρόνια.

Μειώνουμε τη συχνότητα ταλάντωσης της πηγής, διατηρώντας το ίδιο πλάτος, έτσι ώστε η πηγή Ο και το υλικό σημείο Δ να είναι δύο διαδοχικά σημεία του ελαστικού μέσου, τα οποία κάθε χρονική στιγμή απέχουν το ίδιο από τη θέση ισορροπίας τους και κινούνται με την ίδια ταχύτητα. 

Γ4. Να υπολογίσετε τη μείωση της συχνότητας της πηγής.

Αρκετοί μαθητές θα πάρουν έτοιμη τη σχέση ΟΔ=λ’, χωρίς σχήμα ή αλγεβρικούς υπολογισμούς. Το ίδιο γίνεται και στις ενδεικτικές λύσεις του υπουργείου.

Δ5. Αφού έχει κλείσει ο διακόπτης (δ) να υπολογίσετε:

α) την ένταση του μαγνητικού πεδίου που δημιουργεί στο κέντρο του Ο αποκλειστικά ο ημικυκλικός αγωγός, κάνοντας χρήση του νόμου των Biot - Savart (μονάδες 3).

β)τη συνολική ένταση του μαγνητικού πεδίου που δημιουργούν αποκλειστικά ο ημικυκλικός και ο κυκλικός αγωγός στο κοινό τους κέντρο Ο (μονάδες 3).

Μονάδες 6

Θα έπρεπε να ζητάει ο θεματοδότης το μέτρο της έντασης του μαγνητικού πεδίου. Αρκετοί μαθητές υπό την πίεση του χρόνου και μετά την υπερπροσπάθεια να προλάβουν να λύσουν όλα τα θέματα, θα υπολογίσουν μόνο το μέτρο της έντασης. Το ίδιο γίνεται και στις ενδεικτικές λύσεις του υπουργείου για τη συνολική ένταση του μαγνητικού πεδίου.

Πετρίδης Παναγιώτης Φυσικός στο ΕΠΑΛ Κω

Ειδήσεις, θέματα και λύσεις για Πανελλήνιες 2024 - Βάσεις εισαγωγής

Μηχανογραφικό: Διαφοροποιήσεις στις επιλογές των υποψηφίων και επιλογές που εκπλήσσουν

Βάσεις εισαγωγής: Πτώση σε Πολυτεχνεία και Νομικές αλλά οι Ιατρικές

Φτιάξε σωστά το Μηχανογραφικό σου με την βοήθεια των πιο εξειδικευμένων συμβούλων επαγγελματικού προσανατολισμού

Τι σημαίνει η φράση «οι καιροί ου μενετοί»;

Ακολουθήστε το Alfavita στo Google News Ακολουθήστε το Alfavita στo Viber