Física relativista, nuclear, cuántica y de partículas en la PAU de Física (Comunitat Valenciana)

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

Se ilumina la superficie de un metal con luz monocromática y se comprueba que este emite electrones. Nombra y explica el fenómeno ¿Cómo varía la energía cinétic…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

El hipotético módulo espacial de la figura tiene una masa en reposo kg y una longitud propia m. Se mueve en una dirección a lo largo de su longitud con una velo…

Ejercicio 6 · Dificultad 2/5

El yodo-131, I, es un isótopo radiactivo con periodo de semidesintegración de 8,0 días, que se desintegra según . Determina los números atómico y másico del xen…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

El Po se desintegra con un periodo de semidesintegración de 183 s, emitiendo partículas alfa y se transforma en un isótopo del plomo, Pb. Determina razonadament…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Una nave espacial viaja con velocidad m/s desde la Tierra hasta la estrella de Barnard, situada a una distancia años luz. Se mide la duración del viaje en la Ti…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

En la gráfica adjunta se representa el potencial de frenado, , de los electrones emitidos por un metal en función de la frecuencia, , de la luz que incide sobre…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Un puntero láser emite luz monocromática de frecuencia Hz con una potencia mW. ¿Cuál es la energía de un fotón? Calcula cuántos fotones emite el puntero en un m…

Ejercicio C7 · Dificultad 2/5

Supongamos que se realiza la fusión nuclear de un núcleo de deuterio con un núcleo de tritio, H H X Y. Determina y e indica razonadamente qué partículas son e .…

Ejercicio C8 · Dificultad 2/5

Un láser de fluoruro de kriptón, que se utiliza en experimentos de fusión por confinamiento inercial, puede emitir un haz de luz de longitud de onda 248 nm, con…

Ejercicio P4 · Dificultad 3/5

La frecuencia umbral del cátodo de una célula fotoeléctrica es Hz. Dicho cátodo se ilumina con luz de frecuencia Hz. Calcula: Datos: J s; kg; m/s; C.

Ejercicio C7 · Dificultad 2/5

Explica qué es la dualidad onda-corpúsculo y escribe la expresión de la longitud de onda de De Broglie. Calcula la longitud de onda de De Broglie de una espora…

Ejercicio C8 · Dificultad 2/5

Explica brevemente en qué consisten la radiación alfa y la radiación beta y cómo se modifica el núcleo atómico que las emite. Halla razonadamente el número atóm…

Ejercicio P4 · Dificultad 3/5

Los muones son partículas elementales, con carga eléctrica negativa, que se forman en las partes altas de la atmósfera y se mueven a velocidades relativistas ha…

Ejercicio C8 · Dificultad 2/5

La gráfica representa la actividad de una muestra radiactiva en función del tiempo (en días). Utilizando los datos de la gráfica, deduce razonadamente el period…

Ejercicio P4 · Dificultad 3/5

En una experiencia se ilumina, con diferentes longitudes de onda, una placa que tiene dos zonas con metales distintos, titanio y un metal A desconocido. Se mide…

Ejercicio C7 · Dificultad 2/5

Un neutrón tiene una energía cinética relativista de 50 MeV. Determina la relación (cociente) entre la energía total del neutrón y su energía en reposo. Calcula…

Ejercicio C8 · Dificultad 2/5

El potencial de frenado de una célula fotoeléctrica es nulo cuando la luz incidente tiene la longitud de onda umbral nm. Determina la frecuencia umbral. Obtén l…

Ejercicio P4 · Dificultad 3/5

En una excavación arqueológica se ha encontrado un tótem de madera cuyo contenido en C es el 53 % del que tienen las maderas de árboles actuales de la misma zon…

Ejercicio C8 · Dificultad 2/5

Calcula la velocidad que debe tener una partícula para que su energía relativista sea el doble de su energía en reposo. ¿Sería posible que la velocidad de la pa…

Ejercicio P4 · Dificultad 3/5

En un experimento de efecto fotoeléctrico, al incidir luz con longitud de onda nm se obtiene una velocidad máxima de los electrones km/s. Calcula razonadamente:…

Ejercicio C7 · Dificultad 2/5

Al iluminar un determinado cátodo con radiación monocromática de frecuencia Hz se produce efecto fotoeléctrico. Se mide el valor del potencial de frenado y resu…

Ejercicio C8 · Dificultad 2/5

Un núcleo de Co se desintegra según la reacción . Razona qué partícula es . Posteriormente, el núcleo de níquel excitado, , emite dos fotones de energías 1,17 y…

Ejercicio P4 · Dificultad 3/5

El mesón tiene una vida media de s en su sistema de referencia y de s cuando se mueve a velocidad relativista respecto a un sistema de referencia ligado al labo…

Ejercicio C8 · Dificultad 2/5

Escribe las expresiones de la energía total y de la energía cinética de un cuerpo, en relación con su velocidad relativista, explicando la diferencia entre amba…

Ejercicio P4 · Dificultad 3/5

Tras un episodio de «tormenta seca» o calima, se recoge y analiza una muestra de polvo y se concluye que contiene Cs-137, un isótopo radiactivo asociado a algun…

Ejercicio C7 · Dificultad 2/5

Completa, razonando la resolución, los números atómico y másico del núcleo X y del núcleo Ac en la serie radiactiva indicada. Identifica X. ¿Cómo se llama el ti…

Ejercicio C8 · Dificultad 2/5

Una astronauta se encuentra en una nave espacial que se mueve a una velocidad respecto a la Tierra ( es la velocidad de la luz en el vacío). En un cierto moment…

Ejercicio P4 · Dificultad 3/5

Responde a los apartados con ayuda de la figura (actividad en Bq frente al tiempo en días para el Ni-56 y el Cs-131). Dato: masa de un núcleo de Ni: g.

Ejercicio C8 · Dificultad 2/5

Un muon (partícula elemental) generado por un rayo cósmico en la atmósfera, a 10 km de altura, viaja hacia el suelo, donde se determina que su velocidad (consta…

Ejercicio P4 · Dificultad 3/5

Una radiación monocromática de longitud de onda nm incide sobre una fotocélula de cesio, cuyo trabajo de extracción es de eV. Calcula: Datos: C; m/s; J s.

Ejercicio C8 · Dificultad 2/5

La energía relativista de una partícula es veces su energía en reposo. Calcula su velocidad en función de la velocidad de la luz en el vacío, . Si se duplica di…

Ejercicio P4 · Dificultad 3/5

El Rn (radón 222) es un gas radiactivo natural presente en el aire de los espacios cerrados. Se realizan medidas para determinar la masa y la actividad de dicho…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

Escribe la expresión de la longitud de onda de De Broglie y explica su significado. Calcula la longitud de onda de De Broglie de una bacteria que se mueve a una…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

En la nucleosíntesis estelar de estrellas masivas, el núcleo de la estrella, al contraerse, provoca la siguiente desintegración: . Determina razonadamente qué p…

Ejercicio 6.A · Dificultad 3/5

El se utilizaba como fuente de rayos gamma para ciertos tratamientos de radioterapia. Su periodo de semidesintegración es de días. Se dispone de una muestra de…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Una partícula de masa en reposo y energía igual a tres veces su energía en reposo se une a otra de igual masa y energía para formar una única partícula con velo…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Razona cuál debe ser la velocidad de un muon, para que su longitud de onda asociada (de De Broglie) sea igual que la de un electrón que se mueve a una velocidad…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

La energía cinética relativista de un electrón es el doble de su energía en reposo. Calcula su energía total y su velocidad en unidades del SI. Dato: velocidad…

Ejercicio 6.A · Dificultad 3/5

Se ha descubierto una antigua silla egipcia de madera que se desea datar. Se mide la actividad de una muestra debido al presente en la silla y se obtiene que es…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Completa la reacción (determinando y ) sabiendo que la partícula emitida sigue la trayectoria representada en la gráfica cuando pasa por un campo eléctrico unif…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

En una experiencia de efecto fotoeléctrico se ilumina un metal con luz monocromática de y se observa que es necesario aplicar una diferencia de potencial de par…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

La energía cinética de una partícula es un de su energía en reposo. Calcula su energía relativista total en función de su energía en reposo y calcula también la…

Ejercicio 6.A · Dificultad 3/5

En una prueba médica, se le inyecta a un paciente un radiofármaco constituido por un isótopo radiactivo con periodo de semidesintegración . Para obtener la reso…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Explica brevemente en qué consisten la radiación alfa y la radiación beta. Halla razonadamente el número atómico y el número másico del elemento producido a par…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Determina la velocidad a la que debe acelerarse un protón para que su longitud de onda asociada de De Broglie sea de . Calcula también su energía cinética (en e…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

Las partículas emitidas por las sustancias radiactivas pueden ser identificadas observando su desviación al atravesar un campo eléctrico. Razona gráficamente la…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

Actualmente existen varias compañías privadas que aspiran a desarrollar reactores de fusión nuclear para la obtención de energía. Una de ellas, situada en Canad…

Ejercicio 6.B · Dificultad 3/5

En un experimento de efecto fotoeléctrico, la luz puede incidir sobre un cátodo de Cesio (Cs) o de Zinc (Zn). Al representar la energía cinética máxima de los e…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Calcula la energía total en kilovatios-hora ( ) que se obtiene como resultado de la fisión de de , suponiendo que todos los núcleos se fisionan y que en cada re…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

La gráfica de la derecha representa el número de núcleos radiactivos de una muestra en función del tiempo en años. Utilizando los datos de la gráfica, deduce ra…

Ejercicio 6.A · Dificultad 3/5

El cátodo de una célula fotoeléctrica tiene una longitud de onda umbral de . Sobre su superficie incide un haz de luz de longitud de onda . Calcula: Datos: cons…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Indica razonadamente qué partícula se emite en cada uno de los pasos de la siguiente serie radiactiva, e identifícala con algún tipo de desintegración.

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Explica los tipos de radiactividad natural conocidos, indicando los nombres de las partículas que los constituyen. Supongamos que se tiene una sustancia que emi…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

El análisis de de un cuerpo humano perteneciente a una antigua civilización mesopotámica (Periodo Uruk) revela que actualmente presenta el de la cantidad habitu…

Ejercicio 6.A · Dificultad 3/5

En un sincrotrón se aceleran electrones para la producción de haces intensos de rayos X que se utilizan en experimentos de biología, farmacia, física, medicina…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Si un protón y una partícula alfa tienen la misma longitud de onda de De Broglie asociada, ¿qué relación, , hay entre sus energías cinéticas? Datos: masa del pr…

Ejercicio 5.A · Dificultad 3/5

Para el estudio de tumores mediante tomografía de emisión, se utiliza el isótopo radiactivo , que se desintegra según la reacción . Se genera una muestra inyect…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

Un electrón se mueve a una velocidad . Calcula la energía en reposo, la energía total y la energía cinética relativista. Dato: velocidad de la luz en el vacío,…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

En una experiencia de efecto fotoeléctrico, se hace incidir luz de longitud de onda sobre una placa de potasio y se emiten electrones cuya velocidad máxima es .…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Define la energía de enlace por nucleón. La energía de enlace por nucleón del hierro es de y disminuye progresivamente al aumentar el número de nucleones hasta…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Se mide la actividad de una pequeña muestra radiactiva. Los resultados se representan en la figura. Determina cuál es el isótopo radiactivo que constituye la mu…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

Determina la energía de enlace por nucleón (en ) para el núcleo de y para una partícula alfa. ¿Cuál de los dos núcleos será más estable? Datos: masa del protón,…

Ejercicio 6.A · Dificultad 3/5

En las partes altas de la atmósfera, y debido a los rayos cósmicos, se producen unas partículas elementales denominadas muones que se mueven a velocidades relat…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Completa razonadamente la siguiente cadena de desintegración radiactiva. Identifica y obtén los valores , , y . ;

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Calcula la masa total de deuterio necesaria diariamente en una hipotética central de fusión, para que genere una energía de diarios, sabiendo que la energía pro…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

Escribe la expresión de la energía de un fotón indicando el significado de cada símbolo. Supongamos que un fotón choca con un electrón en la superficie de un me…

Ejercicio 6.A · Dificultad 3/5

Un paciente se somete a una prueba diagnóstica en la que se le inyecta un fármaco que contiene un cierto isótopo radiactivo. Éste se fija en el órgano de interé…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

La energía relativista de una partícula que se mueve a una velocidad es el doble de su energía en reposo. Calcula su velocidad. Dato: velocidad de la luz en el…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

En la siguiente gráfica de número atómico frente a número de neutrones, se representan dos desintegraciones y que, partiendo del , producen isótopos de diferent…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

Una astronauta viaja en una nave que se aleja de la Tierra a una velocidad de . En un cierto instante, la astronauta establece comunicación con la Tierra y cant…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

En la evolución de las estrellas, la reacción de fusión por la que el hidrógeno se convierte en helio es . Calcula el correspondiente defecto de masa (en ). En…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Se tienen dos muestras radiactivas diferentes 1 y 2. La cantidad inicial de núcleos radiactivos es, respectivamente y , y sus periodos de semidesintegración son…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Se desea identificar las partículas que emite una sustancia radiactiva. Para ello se hacen pasar entre las placas de un condensador cargado y se observa que una…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

Se quiere realizar un experimento de difracción utilizando un haz de electrones, y se sabe que la longitud de onda de De Broglie óptima de los electrones sería…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

En febrero de este año 2014, en la National Ignition Facility, se ha conseguido por primera vez la fusión nuclear energéticamente rentable a partir de la reacci…

Ejercicio 6.B · Dificultad 3/5

En un experimento de efecto fotoeléctrico, la luz incide sobre un cátodo que puede ser de cerio ( ) o de niobio ( ). Al representar la energía cinética máxima d…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

En un sincrotrón se aceleran electrones para la producción de haces intensos de rayos X que se emplean en experimentos de biología, farmacia, física, medicina y…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

Una nave se aleja de la Tierra con una velocidad de . A su vez, desde la Tierra se emite un haz de luz láser en dirección a la nave. ¿Cuál es la velocidad del h…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

Explica brevemente en qué consisten la radiación alfa y la radiación beta. Halla el número atómico y el número másico del elemento producido a partir del , desp…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Enuncia la hipótesis de De Broglie. Menciona un experimento que confirme dicha hipótesis, justificando la respuesta.

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

¿A qué velocidad debe moverse una partícula relativista para que su energía total sea un mayor que su energía en reposo? Expresa el resultado en función de la v…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

En la gráfica adjunta se representa la energía cinética máxima de los electrones emitidos por un metal en función de la frecuencia de la luz incidente sobre él.…

Ejercicio 6.A · Dificultad 3/5

En una cueva, junto a restos humanos, se ha hallado un fragmento de madera. Sometido a la prueba del se observa que presenta una actividad de desintegraciones/s…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Indica razonadamente qué tipo de desintegración tiene lugar en cada uno de los pasos de la siguiente serie radiactiva:

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Uno de los procesos que tiene lugar en la capa de ozono de la estratosfera es la rotura del enlace de la molécula de oxígeno por la radiación ultravioleta del s…

Ejercicio 5.B · Dificultad 3/5

El cátodo de una célula fotoeléctrica tiene una longitud de onda umbral de . Sobre su superficie incide un haz de luz de longitud de onda . Calcula: Datos: cons…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

La gráfica de la derecha representa el número de núcleos radiactivos de una muestra en función del tiempo en años. Utilizando los datos de la gráfica deduce raz…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Calcula la energía total en kilovatios-hora ( ) que se obtiene como resultado de la fisión de de , suponiendo que todos los núcleos se fisionan y que en cada re…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Un haz de luz tiene una longitud de onda de y una intensidad luminosa de . Sabiendo que la intensidad luminosa es la potencia por unidad de superficie, calcula…

Ejercicio 5.B · Dificultad 3/5

Considera una partícula y un protón con la misma longitud de onda asociada de De Broglie. Supón que ambas partículas se mueven a velocidades cercanas a la veloc…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

Escribe los dos postulados de la teoría de la relatividad especial de Einstein, también conocida como teoría de la relatividad restringida. Explica brevemente s…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Representa gráficamente, de forma aproximada, la energía de enlace por nucleón en función del número másico de los diferentes núcleos atómicos y razona, utiliza…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Escribe la expresión del principio de incertidumbre de Heisenberg. Explica lo que significa cada término de dicha expresión.

Ejercicio 5.B · Dificultad 3/5

Desde la Tierra se lanza una nave espacial que se mueve con una velocidad constante de valor el de la velocidad de la luz. La nave transmite datos a la Tierra m…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

El es un isótopo radiactivo cuyo periodo de semidesintegración es de . Si inicialmente se tiene una muestra con núcleos de este isótopo, ¿cuántos núcleos habrá…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

La longitud de onda de De Broglie de un electrón coincide con la de un fotón cuya energía (en el vacío) es de . Calcula la longitud de onda del electrón y su en…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Una partícula viaja a una velocidad cuyo módulo vale veces la velocidad de la luz en el vacío, ¿cuál es la relación entre su masa relativista y su masa en repos…

Ejercicio 5.B · Dificultad 3/5

En un experimento de efecto fotoeléctrico, cuando la luz que incide sobre un determinado metal tiene una longitud de onda de , el módulo de la velocidad máxima…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

Si la longitud de onda asociada a un protón es de , calcula su velocidad y su energía cinética. Datos: constante de Planck, ; masa del protón, .

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

La gammagrafía es una técnica que se utiliza en el diagnóstico de tumores. En ella se inyecta al paciente una sustancia que contiene un isótopo del Tecnecio que…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Se quiere diseñar un sistema de diagnóstico por rayos X y se ha establecido que la longitud de onda óptima de la radiación sería de . ¿Cuál ha de ser la diferen…

Ejercicio 5.B · Dificultad 3/5

Una célula fotoeléctrica se ilumina con luz monocromática de . Para anular la fotocorriente producida es necesario aplicar una diferencia de potencial de voltio…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

Ajusta las siguientes reacciones nucleares completando los valores de número atómico y número másico que faltan. a) ; b)

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Los periodos de semidesintegración de dos muestras radiactivas son y . Si ambas tienen inicialmente el mismo número de núcleos radiactivos, razona cuál de las d…

Ejercicio 5.A · Dificultad 2/5

Si se duplica la frecuencia de la radiación que incide sobre un metal ¿se duplica la energía cinética de los electrones extraídos? Justifica brevemente la respu…

Ejercicio 5.B · Dificultad 2/5

Calcula la longitud de onda de una línea espectral correspondiente a una transición entre dos niveles electrónicos cuya diferencia de energía es de . Datos: con…

Ejercicio 6.A · Dificultad 2/5

Calcula la longitud de onda de De Broglie de una pelota de que se mueve a y explica su significado. ¿Sería posible observar la difracción de dicha onda? Justifi…

Ejercicio 6.B · Dificultad 2/5

Si la actividad de una muestra radiactiva se reduce un en días, ¿cuál es su periodo de semidesintegración? Justifica brevemente tu respuesta.