Fizyka atomu

 Zadanie 1

Jakie przejścia elektronu do stanu podstawowego mogą zaistnieć, jeśli elektron znajduje się na 5-tej powłoce? Jakie serie odpowiadają tym przejściom

Zadanie 2
W atomie wodoru energia elektronu w stanie podstawowym wynosi -13,6 eV. Elektron znajduje się na 3 powłoce.
a) Ile wynosi energia atomu wodoru?
b) Wyznacz moment pędu elektronu na tej powłoce
c) Elektron przechodzi z trzeciej powłoki do stanu podstawowego. Wyznacz energię fotonu odpowiadającej takiemu przejściu
d) Jaka długość fali jest emitowana w tym przejściu?
e) Wyznacz częstotliwość tej fali
f) Jest to seria …………………………………………

Zadanie 3
Oblicz prędkość elektronu  znajdującego się na 3 powłoce oraz promień tej orbity.

Zadanie 4 Uzupełnij rysunki i tekst pod każdym z nich:

energia atomu wynosi ......... eV   energia atomu wynosi ......... eV    energia atomu wynosi ......... eV
promień orbity dla n=3 ..........      promień orbity dla n=4 ..........       promień orbity dla n=1 ..........
dorysuj przejście elektronu,         dorysuj przejście elektronu, aby             dorysuj przejście elektronu,
aby to była  seria Lymana          to była  seria w zakresie podczerwieni     z absorpcją energii 12,75 eV

Zadanie 5. Uzupełnij zdania:

a) jeśli promień pierwszej orbity atomu wodoru  wynosi 53 pm, to promień obity nr 4:

..........................................................................

b) serie widmowe atomu wodoru w zakresie światła widzialnego to serie …………………..,

    natomiast  podczerwieni ……………………………

c) energia 4 eV wyrażona w dżulach wynosi: ……………………………

d) jeśli elektron przechodzi z 6 – tej powłoki na 4-tą, to równanie na długość emitowanego/absorbowanego(podkreśl poprawny wyraz) światła określa równanie:

…………………………………………………………

d) energia elektronu przechodzącego z orbity nr ............. na orbitę nr 1 zmniejsza/zwiększa energię atomu o 12,09 eV. Absorbowany/emitowany jest foton o energii .................
e)  energia elektronu przechodzącego z orbity nr 1 na orbitę nr ...... zmniejsza/zwiększa energię atomu o 10,2 eV. Absorbowany/emitowany jest foton o energii .................

Zadanie 6.
W atomie wodoru energia elektronu w stanie podstawowym wynosi -13,6 eV. Elektron przechodzi z drugiego stanu wzbudzonego do stanu podstawowego. Jaką energię w postaci fotonu emituje atom wodoru?

Zadanie 7 

Oblicz długość fali emitowanej przez atom wodoru, gdy elektron przechodzi z czwartej na drugą powłokę. Jaki kolor widma towarzyszy temu przejściu?

Zadanie 8.
Oblicz energię, jaką trzeba dostarczyć, aby:
- wyrwać elektron z atomu wodoru
- wyrwać elektron z atomu wodoru, gdy znajduje się na 3-ciej powłoce
- przenieść elektron z 3-ciej na 4-tą  orbitę

zadanie 1
Wyznacz długość fali światła padającego na metalową płytkę, które wywołuje efekt fotoelektryczny, jeśli praca wyjścia dla tego metalu wynosi 1,875 eV, a energia kinetyczna 29,5 eV

Zadanie 2
Praca wyjścia elektronów dla potasu wynosi 2 eV. Oblicz maksymalną prędkość wybijanych elektronów z potasu, jeśli oświetlamy go światłem o długości 400 nm.

Zadanie 3
Jakie przejścia elektronu do stanu podstawowego mogą zaistnieć, jeśli elektron znajduje się na 5-tej powłoce? Jakie serie odpowiadają tym przejściom

Zadanie 4
W atomie wodoru energia elektronu w stanie podstawowym wynosi -13,6 eV. Elektron znajduje się na 3 powłoce.
a) Ile wynosi energia atomu wodoru?
b) Wyznacz moment pędu elektronu na tej powłoce
c) Elektron przechodzi z trzeciej powłoki do stanu podstawowego. Wyznacz energię fotonu odpowiadającej takiemu przejściu
d) Jaka długość fali jest emitowana w tym przejściu?
e) Wyznacz częstotliwość tej fali
f) Jest to seria …………………………………………

Zadanie 5
Elektron porusza się z prędkością v = 7 • 10 ^6 m/s.
a) Wyznacz długość fali de Broglie'a towarzyszącej tej cząsteczce
b) Oblicz energię kinetyczną tej cząsteczki w eV (pomiń efekt relatywistyczny)

Zadanie 6.
Oblicz długość fali emitowanej przez atom wodoru przy przejściu elektronu z 4 na 3 powłokę.

Zadanie 7
Oblicz, ile razy przyciąganie elektrostatyczne między jądrem a elektronem jest silniejsze od grawitacyjnego?
Czy wynik zależy od numeru powłoki, na której znajduje się elektron.

Zadanie 8
Jaka jest długość fali światła, którym trzeba oświetlić katodę z cezu, aby szybkość fotoelektronów wyniosła 100 km/s ? Praca wyjścia dla cezu wynosi 1,88 eV.

Zadanie 9
Lampa o mocy 50 W wysyła we wszystkie kierunki światło o długości 0,5 mikrometrów. Ile fotonów pada w ciągu 1 sekundy na 1 cm2 powierzchni ustawionej prostopadle w odległości 0,5 m od lampy?

  zadanie 1

Wyznacz długość fali światła padającego na metalową płytkę, które wywołuje efekt fotoelektryczny, jeśli praca wyjścia dla tego metalu wynosi 1,875 eV, a energia kinetyczna 29,5 eV

Zadanie 2
Praca wyjścia elektronów dla potasu wynosi 2 eV. Oblicz maksymalną prędkość wybijanych elektronów z potasu, jeśli oświetlamy go światłem o długości 400 nm.

Zadanie 3
Jakie przejścia elektronu do stanu podstawowego mogą zaistnieć, jeśli elektron znajduje się na 5-tej powłoce? Jakie serie odpowiadają tym przejściom

Zadanie 4
W atomie wodoru energia elektronu w stanie podstawowym wynosi -13,6 eV. Elektron znajduje się na 3 powłoce.
a) Ile wynosi energia atomu wodoru?
b) Wyznacz moment pędu elektronu na tej powłoce
c) Elektron przechodzi z trzeciej powłoki do stanu podstawowego. Wyznacz energię fotonu odpowiadającej takiemu przejściu
d) Jaka długość fali jest emitowana w tym przejściu?
e) Wyznacz częstotliwość tej fali
f) Jest to seria …………………………………………
g) światło jest koloru:..............................................

Zadanie 5

W atomie wodoru energia elektronu w stanie podstawowym wynosi -13,6 eV.

Elektron przeskoczył na 5 powłokę. 

a)      Ile wynosiła energia absorpcji/emisji atomu wodoru dla tego przejścia?

b)      Wyznacz prędkość elektronu na 5 orbicie.

Zadanie 6

Elektron przechodzi z czwartej powłoki na drugą. 

a) Wyznacz energię fotonu odpowiadającej takiemu przejściu:

b)     Jaka długość fali jest emitowana w tym przejściu?

c)      Wyznacz częstotliwość tej fali

d)       Jest to seria …………………………………………

TEORIA
1. Efekt fotoelektryczny
-Jakie założenie o naturze światła umożliwia wyjaśnić efekt fotoelektryczny?
- Omów doświadczenie, podczas którego można zaobserwować efekt fotoelektryczny.
- Wyjaśnij pojęcie „praca wyjścia”. Podaj odpowiednie równanie na pracę wyjścia.
- Jak możesz obliczyć energię i prędkość elektronów wybitych z danego metalu przez promieniowanie o określonej częstotliwości?
- Jak możesz ocenić na podstawie podanej pracy wyjścia dla danego metalu oraz długości fali lub barwy padającego nań promieniowania, czy zajdzie efekt fotoelektryczny?
- Wyjaśnij pojęcie fotonu oraz podaj równania na jego energię (częstotliwość, długość fali elektromagnetycznej).
- Podaj zakres długości fal elektromagnetycznych dla których możliwe jest obserwowanie widma od filetowego do czerwonego. Wymień kolejno podstawowe kolory widma.

2. Atom wodoru
- Podaj postulaty Nielsa Bohra dotyczące atomu wodoru.
- Jak możesz wyznaczyć promień n –tej orbity elektronu atomu wodoru, jeśli pierwsza orbita wynosi 53 pm. Wyprowadź wzór na prędkość elektronu na n-tej orbicie.
- Przedstaw na rysunku i wyjaśnij na czy polega „emisja fotonu”, a na czym „absorpcja fotonu.
- Jaką energię posiada atom wodoru w stanie podstawowym, a jaką, gdy elektron znajduje się na 3-ciej orbicie?
- Dlaczego energię wyrażamy w eV? Jak możesz energię w dżulach zamienić na eV?
- Jak wygląda widmo wodoru?
- Jak możesz wyznaczyć końcową prędkość elektronu poruszającego się po danej orbicie po pochłonięciu fotonu o podanej energii ?
- Jak jest wartość stałej Rydberga i jakie ma zastosowanie ta stała?
- Jak możesz wyznaczyć częstotliwość fali fotonu emitowanego podczas przejścia elektronu między określonymi orbitami?
- Podaj sposób wyznaczania długość fali fotonu emitowanego podczas przejścia elektronu między określonymi orbitami.
- Czy możesz nazwać serie widmowe atomu wodoru w zakresie światła widzialnego, ultrafioletowego i podczerwieni?
- Wyjaśnij, na ile sposobów elektron może przejść z 5-tej na 1-szą orbitę.

Prąd stały

Zadanie 1. Oblicz opór przewodnika, w którym podczas 6 min przy napięciu 10 V przepływa ładunek 60C

Zadanie 2. Oblicz wartość ładunku, jaki przepłynie przez przewodnik o oporze 4 Ω dołączony do źródła o napięciu 12 V w czasie 1 min.

Zadanie 3. W obwodzie przez opornik o oporze 3 Ω płynie prąd o natężeniu 2 A. Jaki prąd przepłynie przez opornik o oporze 2 Ω dołączony równolegle do pierwszego?

Zadanie 4. W obwodzie przez opornik o oporze 3 Ω płynie prąd o natężeniu 2 A. Jaki prąd przepłynie przez opornik o oporze 2 Ω dołączony szeregowo do pierwszego?

Zadanie 5. Jakie napięcie wskaże woltomierz w obwodzie:

    R1 = 10 Ω                                         

    R2 = 20 Ω

    R3 = 30 Ω

    E = 60 V

Zadanie 6. Jakie natężenie wskaże amperomierz w obwodzie:

    R1 = 10 Ω                                         

    R2 = 20 Ω

    R3 = 30 Ω

    E = 60 V

Zadanie 7. Jakie są wskazania mierników w obwodzie:

R1 = 5 Ω  

R2 = 15 Ω

R3 = 15 Ω

E = 45 V

Zadanie 8. W pokoju pracuje telewizor o mocy 640 W. Jest on połączony równolegle z radiem o mocy 110 W do sieci o napięciu 220 V.

a)      oblicz natężenie prądu płynącego przez radio.

b)      ile wynosi opór radia, a ile  telewizora? 
c)      jaką pracę wykona prąd, jeśli urządzenia pracują 1 godzinę

d)     narysuj schemat obwodu elektrycznego uwzględniając pomiar spadku napięcia na radiu oraz wartość natężenia prądu przepływającego przez telewizor.

Zadanie 9. Oblicz natężenie prądu na schemacie, jeżeli ε1=6V, ε2=3V, R1=5 Ω R2=10Ω a R3=15Ω.

Zadanie 10

a) Wyznacz natężenie prądu w każdej z przedstawionych na schemacie gałęzi

obwodu elektrycznego.

b) Oblicz spadek napięcia na R3.

Przyjmij do obliczeń następujące wartości:

R1 = 2 Ω        

R2 = 4 Ω        

R3 = 8 Ω

ε1 = 2 V     
ε2 = 6 V         

Zadanie 11. Kuchenka elektryczna ma spiralę wykonaną z drutu konstantanowego o średnicy 0,6 mm.

Moc kuchenki wynosi 400 W, gdy płynie przez nią prąd o natężeniu 4 A.

a)      Jaka jest długość drutu w spirali?

b)      Jaki jest opór drutu spirali?

c)      Jaką moc będą miały 2 takie kuchenki połączone ze sobą szeregowo i równolegle

Metal	ρ 10-6 Ω · m	Metal	ρ 10-6 Ω · m
Nikielin	0,41	Konstantan	0,50

Zadanie 12. Do akumulatora o sile elektromotorycznej E = 50 V i oporze wewnętrznym Rw = 15 Ω podłączono trzy oporniki: R1 = 100 Ω, R2 = 300 Ω i R3 = 160 Ω w sposób, który przedstawia załączony obok rysunek. Obliczyć:

A) natężenie prądu I3 płynącego przez opornik R3;

B) napięcie U1 na oporze R1;

C) natężenie prądu I2 płynącego przez opornik R2.

Zadanie 13.

A) Do źródła prądu stałego o sile elektromotorycznej E = 600 V i oporze wewnętrznym Rw = 25 Ω podłączono grzałkę o oporze R = 100 Ω. Grzałkę zanurzono w wodzie o temperaturze t1 = 20⁰C, masie mw =3,6 kg. Naryso­wać schemat obwodu elektrycznego i obliczyć czas ΔT1, po którym woda zacznie wrzeć. Przyjąć ciepło właściwe wody cw =4,2 · 10³ J/(kg · K). (odp. 525,1 s)

B) Obliczyć czas ΔT2, po którym dwie takie grzałki połączone równolegle ze sobą i podłączone do tego samego źródła prądu zagotują wodę.

Zadanie 14. Do akumulatora o oporze wewnętrznym Rw = 5 Ω i sile elektromotorycznej E = 20 V podłączono opornik o oporze R = 245 Ω. Narysować schemat obwodu elektrycznego i obliczyć: 1) natężenie prądu I0 płynącego w układzie;

2) napięcie UR na oporze R;

3) energię WR wydzielaną na oporze R w czasie t = 1 min.

Zadanie 15.

a) Do akumulatora o oporze wewnętrznym Rw = 25 Ω i sile elektromotorycznej E = 25 V podłączono metalowy drut o stałym polu przekroju poprzecznego i oporze R = 225 Ω. Narysować schemat obwodu elektrycznego i obli­czyć:

1) natężenie prądu I0 płynącego w układzie;

2) napięcie UR na oporze R;

3) moc P prądu wydzielaną na oporze R.

b) Metalowy drut, o którym mowa w punkcie a) pocięto na 15 jednakowych kawałków, które następnie połączono równolegle i podłączono do tego samego akumulatora. Wyznaczyć natężenie prądu I płynącego w obwodzie oraz spadek napięcia na oporze zewnętrznym.

Zadanie 16.

Dwie żarówki o mocach nominalnych P1 = 50 W i P2 = 75 W, na napięcie U0 = 110 V, połączono szeregowo i włączono do sieci o napięciu 220 V. Oblicz moce wydzielające się w każdej z żarówek.

Zadanie 17.
A) Do źródła prądu stałego o sile elektromotorycznej E = 600 V i oporze wewnętrznym Rw = 25 Ω podłączono grzałkę o oporze R = 100 Ω. Grzałkę zanurzono w wodzie o temperaturze t1 = 20⁰C, masie mw =3,6 kg. Naryso¬wać schemat obwodu elektrycznego i obliczyć czas ΔT1, po którym woda zacznie wrzeć. Przyjąć ciepło właściwe wody cw =4,2 • 103 J/(kg • K).
B) Obliczyć czas ΔT2, po którym dwie takie grzałki połączone równolegle ze sobą i podłączone do tego samego źródła prądu zagotują wodę.
Zadanie 18.
Do akumulatora o oporze wewnętrznym Rw = 5 Ω i sile elektromotorycznej E = 20 V podłączono opornik o oporze R = 245 Ω. Narysować schemat obwodu elektrycznego i obliczyć: 1) natężenie prądu I0 płynącego w układzie;
2) napięcie UR na oporze R;
3) energię WR wydzielaną na oporze R w czasie t = 1 min.
Zadanie 19.
a) Do akumulatora o oporze wewnętrznym Rw = 25 Ω i sile elektromotorycznej E = 25 V podłączono metalowy drut o stałym polu przekroju poprzecznego i oporze R = 225 Ω. Narysować schemat obwodu elektrycznego i obli¬czyć:
1) natężenie prądu I0 płynącego w układzie;
2) napięcie UR na oporze R;
3) moc P prądu wydzielaną na oporze R.
b) Metalowy drut, o którym mowa w punkcie a) pocięto na 15 jednakowych kawałków, które następnie połączono równolegle i podłączono do tego samego akumulatora. Wyznaczyć natężenie prądu I płynącego w obwodzie oraz spadek napięcia na oporze zewnętrznym.
Zadanie 20.
Dwie żarówki o mocach nominalnych P1 = 50 W i P2 = 75 W, na napięcie U0 = 110 V, połączono szeregowo i włączono do sieci o napięciu 220 V. Oblicz moce wydzielające się w każdej z żarówek.
Zadanie ze zbioru od 11.3 do 11.6.
Zaznacz przepływ prądu i oblicz opór zastępczy.
Zadanie ze zbioru 12.1.
Oblicz koncentrację jonów.