Repasar · Física 2.º Bach.

Física relativista, cuántica, nuclear y de partículas

10 ejercicios progresivos, desde lo básico hasta el nivel esperado, con una corrección detallada.

ULUMINE · Física · 2.º de Bachillerato

Repasar: Física relativista, cuántica, nuclear y de partículas

Kit de repaso

Nombre: ……………………………Fecha: ……………………Puntuación: ……… / 10

Ejercicio 1 — Une cada elemento de la izquierda con el de la derecha.
Asocia cada idea con el científico que la propuso.
1. 1. Cuantización de la energía (cuerpo negro)
2. 2. Explicación del efecto fotoeléctrico con fotones
3. 3. Onda asociada a toda partícula en movimiento
4. 4. Principio de incertidumbre
- A. Planck
- B. De Broglie
- C. Heisenberg
- D. Einstein
Ejercicio 2 — Marca «Verdadero» o «Falso».
En el efecto fotoeléctrico, la energía cinética máxima de los electrones emitidos aumenta con la intensidad de la luz.
VerdaderoFalso
Ejercicio 3
Calcula el factor de Lorentz γ para una nave que viaja a 0,8c. Redondea a la centésima.
Recuerda: γ = .
Escribe tus cálculos:
Respuesta: ………………
Ejercicio 4
Una nave mide 100 m en reposo. ¿Qué longitud mide un observador que la ve pasar a 0,6c?
Recuerda: L = , con γ = 1,25 para v = 0,6c.
Escribe tus cálculos:
Respuesta: ……………… m
Ejercicio 5
¿Qué energía equivale a una masa de 2 g? Da el resultado en unidades de 10¹⁴ J.
Recuerda: E = m · c², con m en kilogramos y c = 3 · 10⁸ m/s.
Escribe tus cálculos:
Respuesta: ……………… · 10¹⁴ J
Ejercicio 6
El trabajo de extracción de un metal es W₀ = 3,2 · 10⁻¹⁹ J. Calcula la longitud de onda umbral, en nanómetros, redondeada a la unidad.
Recuerda: W₀ = h · f₀ = , con h = 6,63 · 10⁻³⁴ J·s y c = 3 · 10⁸ m/s.
Escribe tus cálculos:
Respuesta: ……………… nm
Ejercicio 7
Sobre un metal con W₀ = 2,8 eV inciden fotones de 5,0 eV. Calcula el potencial de frenado de los electrones emitidos.
Recuerda: E_{c, máx} = h · f − W₀ y E_{c, máx} = e · V_frenado.
Escribe tus cálculos:
Respuesta: ……………… V
Ejercicio 8 — Completa los huecos.
El cobalto‑60 (⁶⁰₂₇Co) sufre una desintegración β⁻. Completa con números el núcleo hijo (níquel).
Recuerda: en la desintegración β⁻, A no cambia y Z aumenta en 1.
⁶⁰₂₇Co → Ni + ⁰₋₁e + antineutrino. El níquel obtenido tiene A = y Z = .
Ejercicio 9
Calcula la energía de enlace del núcleo de deuterio (²₁H), en MeV, redondeada a la centésima.
Datos: m_p = 1,0073 u ; m_n = 1,0087 u ; m(²H, núcleo) = 2,0136 u ; 1 u equivale a 931,5 MeV.
Recuerda: Δm = Z · m_p + (A − Z) · m_n − m_núcleo.
Escribe tus cálculos:
Respuesta: ……………… MeV
Ejercicio 10
La actividad de una muestra radiactiva pasa de 800 Bq a 100 Bq en 15 horas. Calcula su periodo de semidesintegración.
Recuerda: en cada periodo de semidesintegración, la actividad se reduce a la mitad.
Escribe tus cálculos:
Respuesta: ……………… h

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Repasar: Física relativista, cuántica, nuclear y de partículas

Solucionario detallado — para familias y docentes

Ejercicio 1
Respuesta: 1 → A · 2 → D · 3 → B · 4 → C
Estas cuatro ideas son los pilares de la física cuántica que se estudia en 2.º de Bachillerato.
1. Planck (1900): E = h · f
2. Einstein (1905): h · f = W₀ + E_{c, máx}
3. De Broglie (1924): λ =
4. Heisenberg: Δx · Δp ≥
Ejercicio 2
Respuesta: Faux
La energía cinética máxima depende solo de la frecuencia de la luz: E_{c, máx} = h · f − W₀. La intensidad determina el número de electrones emitidos.
1. Más intensidad ⟹ más fotones ⟹ más electrones.
2. Más frecuencia ⟹ fotones más energéticos ⟹ electrones más rápidos.
Ejercicio 3
Respuesta: 1,67
Con v = 0,8c, el cociente v/c vale 0,8 y las c se simplifican.
1. 1 − 0,8² = 1 − 0,64 = 0,36
2. √0,36 = 0,6
3. γ = ≈ 1,67
Ejercicio 4
Respuesta: 80 m
Los objetos en movimiento se contraen en la dirección del movimiento. L₀ es la longitud propia, medida en reposo.
1. L =
2. L = 80 m
Ejercicio 5
Respuesta: 1,8 · 10¹⁴ J
La equivalencia masa‑energía de Einstein muestra que una masa muy pequeña equivale a una energía enorme.
1. m = 2 g = 2 · 10⁻³ kg
2. E = 2 · 10⁻³ · (3 · 10⁸)² = 2 · 10⁻³ · 9 · 10¹⁶
3. E = 1,8 · 10¹⁴ J
Ejercicio 6
Respuesta: 622 nm
La longitud de onda umbral es la máxima que puede arrancar electrones: con λ mayor, los fotones no tienen energía suficiente.
1. λ₀ =
2. λ₀ ≈ 6,22 · 10⁻⁷ m
3. λ₀ ≈ 622 nm
Ejercicio 7
Respuesta: 2,2 V
Trabajando en electronvoltios, la energía cinética en eV coincide numéricamente con el potencial de frenado en voltios.
1. E_{c, máx} = 5,0 − 2,8 = 2,2 eV
2. V_frenado = 2,2 V
Ejercicio 8
Respuesta: 60 · 28
En la desintegración β⁻, un neutrón del núcleo se transforma en un protón, un electrón y un antineutrino.
1. A: 60 = A + 0 ⟹ A = 60
2. Z: 27 = Z − 1 ⟹ Z = 28
3. ⁶⁰₂₇Co → ⁶⁰₂₈Ni + ⁰₋₁e + antineutrino
Ejercicio 9
Respuesta: 2,24 MeV
La masa del núcleo es menor que la suma de las masas de sus nucleones: ese defecto de masa se convierte en energía de enlace con E = Δm · c².
1. Δm = 1,0073 + 1,0087 − 2,0136 = 0,0024 u
2. E = 0,0024 · 931,5 ≈ 2,24 MeV
Ejercicio 10
Respuesta: 5 h
Se cuenta cuántas veces se ha dividido por 2 la actividad y se reparte el tiempo entre esos periodos.
1. 800 → 400 → 200 → 100 Bq: 3 periodos
2. = 8 = 2³
3. T_1/2 = = 5 h

Repasamos la física del siglo XX: quién propuso cada idea, la relatividad especial, los fotones y el efecto fotoeléctrico, y la física nuclear. Cada enunciado te recuerda la fórmula clave. Fíjate bien en las unidades (eV, J, nm, MeV): son la principal fuente de errores en este bloque.

Ejercicios corregidos: 0 / 10

Ejercicio 1 de 10
Relacionar
Asocia cada idea con el científico que la propuso.
- Cuantización de la energía (cuerpo negro)
- Explicación del efecto fotoeléctrico con fotones
- Onda asociada a toda partícula en movimiento
- Principio de incertidumbre
Ejercicio 2 de 10
Verdadero o falso
En el efecto fotoeléctrico, la energía cinética máxima de los electrones emitidos aumenta con la intensidad de la luz.
¿Verdadero o falso?
VerdaderoFalso
Ejercicio 3 de 10
Cálculo
Calcula el factor de Lorentz γ para una nave que viaja a 0,8c. Redondea a la centésima.
Recuerda: γ = .
Tu respuesta
Ejercicio 4 de 10
Cálculo
Una nave mide 100 m en reposo. ¿Qué longitud mide un observador que la ve pasar a 0,6c?
Recuerda: L = , con γ = 1,25 para v = 0,6c.
Tu respuestam
Ejercicio 5 de 10
Cálculo
¿Qué energía equivale a una masa de 2 g? Da el resultado en unidades de 10¹⁴ J.
Recuerda: E = m · c², con m en kilogramos y c = 3 · 10⁸ m/s.
Tu respuesta· 10¹⁴ J
Ejercicio 6 de 10
Cálculo
El trabajo de extracción de un metal es W₀ = 3,2 · 10⁻¹⁹ J. Calcula la longitud de onda umbral, en nanómetros, redondeada a la unidad.
Recuerda: W₀ = h · f₀ = , con h = 6,63 · 10⁻³⁴ J·s y c = 3 · 10⁸ m/s.
Tu respuestanm
Ejercicio 7 de 10
Cálculo
Sobre un metal con W₀ = 2,8 eV inciden fotones de 5,0 eV. Calcula el potencial de frenado de los electrones emitidos.
Recuerda: E_{c, máx} = h · f − W₀ y E_{c, máx} = e · V_frenado.
Tu respuestaV
Ejercicio 8 de 10
Completar huecos
El cobalto‑60 (⁶⁰₂₇Co) sufre una desintegración β⁻. Completa con números el núcleo hijo (níquel).
Recuerda: en la desintegración β⁻, A no cambia y Z aumenta en 1.
⁶⁰₂₇Co → Ni + ⁰₋₁e + antineutrino. El níquel obtenido tiene A = y Z = .
Ejercicio 9 de 10
Cálculo
Calcula la energía de enlace del núcleo de deuterio (²₁H), en MeV, redondeada a la centésima.
Datos: m_p = 1,0073 u ; m_n = 1,0087 u ; m(²H, núcleo) = 2,0136 u ; 1 u equivale a 931,5 MeV.
Recuerda: Δm = Z · m_p + (A − Z) · m_n − m_núcleo.
Tu respuestaMeV
Ejercicio 10 de 10
Cálculo
La actividad de una muestra radiactiva pasa de 800 Bq a 100 Bq en 15 horas. Calcula su periodo de semidesintegración.
Recuerda: en cada periodo de semidesintegración, la actividad se reduce a la mitad.
Tu respuestah

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