அணு மற்றும் அணுக்கரு இயற்பியல் (12ஆம் வகுப்பு இயற்பியல், சமச்சீர் கல்வி) அத்தியாயத்தின் ஒவ்வொரு புத்தகப் பயிற்சி வினாவும் இங்கே — சரியான விடை தனித்துக் காட்டப்பட்டு, தெளிவான படிப்படியான விளக்கத்துடன். தமிழிலும் ஆங்கிலத்திலும் இலவசமாகப் படிக்கலாம்.
Q1
V வோல்ட் மின்னழுத்தம் மூலமாக முடுக்கப்படும் ஆல்ஃபா துகள் ஒன்று அணு எண் Z கொண்ட அணுக்கருவை நோக்கி மோதலுக்கு உட்பட அனுமதிக்கப்படும் போது, அணுக்கருவிலிருந்து ஆல்பா துகளின் மீச்சிறு அணுகு தொலைவு
- A. \(14.4 \frac{Z}{V} \text{Å}\)சரி
- B. \(14.4 \frac{V}{Z} \text{Å}\)
- C. \(1.44 \frac{Z}{V} \text{Å}\)
- D. \(1.44 \frac{V}{Z} \text{Å}\)
விளக்கம். மீச்சிறு அணுகு தொலைவில், ஆல்பா துகளின் தொடக்க இயக்க ஆற்றல் முழுவதும் ஆல்பா துகள் – அணுக்கரு அமைப்பின் நிலைமின்னழுத்த ஆற்றலாக மாறுகிறது. முடுக்கு மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தித் தொலைவைக் கணக்கிட, ஆங்ஸ்ட்ராம் அலகில் இச்சூத்திரம் கிடைக்கிறது.
Q2
பொதுத் தேர்வில் கேட்கப்பட்டது:
மார்ச் 2023
ஹைட்ரஜன் அணுவில் நான்காவது சுற்றுப்பாதையில் இயங்கும் எலக்ட்ரானின் கோண உந்தம்
- A. h
- B. \(\frac{h}{\pi}\)
- C. \(\frac{4h}{\pi}\)
- D. \(\frac{2h}{\pi}\)சரி
விளக்கம். போரின் குவாண்டமாக்கல் கருதுகோளின்படி, கோண உந்தம் h/2π-இன் முழு எண் மடங்காக இருக்கும். நான்காவது சுற்றுப்பாதைக்கு n = 4 எனப் பிரதியிட, கோண உந்தம் 4h/2π = 2h/π எனச் சுருங்குகிறது.
Q3
பொதுத் தேர்வில் கேட்கப்பட்டது:
மார்ச் 2024
n = 1 க்கு அயனியாக்கும் மின்னழுத்தம் 122.4 V கொண்ட ஹைட்ரஜனைப் போன்ற அணுவின் அணு எண்
விளக்கம். ஹைட்ரஜனைப் போன்ற அணுவின் அயனியாக்கும் ஆற்றல் அதன் அணு எண்ணின் இருமடிக்கு நேர்த்தகவில் உள்ளது. கொடுக்கப்பட்ட மின்னழுத்தத்தை ஹைட்ரஜனின் அடி நிலை ஆற்றலால் (13.6) வகுக்க அணு எண்ணின் இருமடி (9) கிடைக்கிறது; எனவே Z = 3.
Q4
ஹைட்ரஜன் அணுவின் முதல் மூன்று சுற்றுப்பாதைகளின் ஆரங்களின் விகிதம்
- A. 1:2:3
- B. 2:4:6
- C. 1:4:9சரி
- D. 1:3:5
விளக்கம். போர் அணு மாதிரியின்படி, எலக்ட்ரானின் சுற்றுப்பாதை ஆரம் முதன்மை குவாண்டம் எண்ணின் இருமடிக்கு நேர்த்தகவில் உள்ளது. எனவே முதல் மூன்று சுற்றுப்பாதைகளின் ஆரங்களின் விகிதம் இருமடிகளின் வரிசையில் 1:4:9 ஆக அமையும்.
Q5
பொதுத் தேர்வில் கேட்கப்பட்டது:
மே 2022
கேதோடு கதிர்களின் மின்னூட்டம்
- A. நேர்க்குறி
- B. எதிர்க்குறிசரி
- C. நடுநிலை
- D. வரையறுக்கப்படவில்லை
விளக்கம். கேதோடு கதிர்கள் எதிர்க்குறி மின்னூட்டம் கொண்ட எலக்ட்ரான்களால் ஆனவை. மின்புலம் மற்றும் காந்தப்புலத்தில் அவை விலக்கமடையும் திசையை ஆராயும் ஆய்வுகள் மூலம் இது நிறுவப்பட்டது.
Q6
ஜே.ஜே. தாம்சன் e/m ஆய்வில், 2.6 kV மின்னழுத்தத்தில் முடுக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தான மின் மற்றும் காந்தப்புல மதிப்புள்ள \(3.0 × 10^4\) Vm–1 மற்றும் \(1.0 × 10^–3 T\) பகுதியில் செலுத்தப்படும்போது விலக்கமடையாமல் செல்கிறது எனில், எலக்ட்ரானின் மின்னூட்ட எண்
- A. \(1.6 × 10^{10} C kg^{–1}\)
- B. \(1.7 × 10^{11} C kg^{–1}\)சரி
- C. \(1.5 × 10^{11} C kg^{–1}\)
- D. \(1.8 × 10^{11} C kg^{–1}\)
விளக்கம். மின்புலம் மற்றும் காந்தப்புல வலிமைகளின் தகவிலிருந்து (v = E/B) எலக்ட்ரானின் திசைவேகம் கண்டறியப்படுகிறது. ஆற்றல் மாறா விதியைப் பயன்படுத்தி இத்திசைவேகத்தையும் முடுக்கு மின்னழுத்தத்தையும் தொடர்புபடுத்தி மின்னூட்ட எண் கணக்கிடப்படுகிறது.
Q7
Li++, He+ மற்றும் H ஆகியவற்றில் n =2 லிருந்து n = 1க்கு நகர்வு ஏற்படும் போது உமிழப்படும் அலைநீளங்களின் விகிதம்
- A. 1: 2: 3
- B. 1: 4: 9
- C. 3:2:1
- D. 4: 9: 36சரி
விளக்கம். ஒரு குறிப்பிட்ட நகர்விற்கு, உமிழப்படும் கதிர்வீச்சின் அலைநீளம் அணு எண்ணின் இருமடிக்கு எதிர்த்தகவில் உள்ளது. லித்தியம் (Z = 3), ஹீலியம் (Z = 2), ஹைட்ரஜன் (Z = 1) ஆகியவற்றிற்கு 1/Z² மதிப்புகளை ஒப்பிட 4:9:36 என்ற விகிதம் கிடைக்கிறது.
Q8
பொதுத் தேர்வில் கேட்கப்பட்டது:
மே 2022
ஒரு எலக்ட்ரானின் மின்னழுத்தம் \(V = V_0 \ln(r/r_0)\) எனத் தரப்பட்டுள்ளது; இங்கு \(r_0\) ஒரு மாறிலி. போர் அணு மாதிரி பொருந்தும் எனில், n ஆவது சுற்றுப்பாதையின் ஆரம் \(r_n\), முதன்மை குவாண்டம் எண் n-ஐப் பொறுத்து மாறுபடும் விதம்
- A. \(r_n \propto \frac{1}{n}\)
- B. \(r_n \propto n\)சரி
- C. \(r_n \propto \frac{1}{n^2}\)
- D. \(r_n \propto n^2\)
விளக்கம். மையநோக்கு விசையைக் கொடுக்கப்பட்ட மடக்கை மின்னழுத்தத்திலிருந்து பெறப்படும் விசைக்குச் சமப்படுத்தினால் திசைவேகம் மாறிலி எனக் கிடைக்கிறது. போரின் கோண உந்தக் குவாண்டமாக்கலைப் பயன்படுத்தினால் ஆரம் n-க்கு நேர்த்தகவில் மாறுகிறது.
Q9
27Al அணுக்கரு ஆரம் 3.6 ஃபெர்மி எனில் 64Cu அணுக்கரு ஆரம் ஏறக்குறைய (ஃபெர்மியில்)
- A. 2.4
- B. 1.2
- C. 4.8சரி
- D. 3.6
விளக்கம். அணுக்கரு ஆரம் நிறை எண்ணின் முப்படி மூலத்திற்கு நேர்த்தகவில் உள்ளது \((R ∝ A^(1/3))\). செம்பு மற்றும் அலுமினியத்தின் நிறை எண்களின் முப்படி மூலங்களை ஒப்பிட்டு (4/3), கொடுக்கப்பட்ட மதிப்பைப் பயன்படுத்த ஆரம் 3.6 × 4/3 = 4.8 ஃபெர்மி எனக் கிடைக்கிறது.
Q10
பொதுத் தேர்வில் கேட்கப்பட்டது:
மார்ச் 2020
அணுக்கரு ஏறக்குறையக் கோள வடிவமுடையது. எனவே நிறை எண் A கொண்ட அணுக்கருவின் புறப்பரப்பு எதற்கேற்ப மாறுபடும்?
- A. \(A^{2/3}\)சரி
- B. \(A^{4/3}\)
- C. \(A^{1/3}\)
- D. \(A^{5/3}\)
விளக்கம். கோளத்தின் புறப்பரப்பு அதன் ஆரத்தின் இருமடியைச் சார்ந்தது. அணுக்கருவின் ஆரம் நிறை எண்ணின் முப்படி மூலத்திற்கு நேர்த்தகவில் உள்ளதால், புறப்பரப்பு \(A^{2/3}\) க்கு ஏற்ப மாறுபடுகிறது.
Q11
பொதுத் தேர்வில் கேட்கப்பட்டது:
மார்ச் 2026
3Li7 அணுக்கருவின் நிறையானது அதிலுள்ள அனைத்து நியூக்ளியான்களின் மொத்த நிறையை விட 0.042 u குறைவாக உள்ளது எனில், 3Li7 அணுக்கருவின் ஒரு நியூக்ளியானுக்கான சராசரி பிணைப்பாற்றல் ஏறக்குறைய
- A. 46 MeV
- B. 5.6 MeVசரி
- C. 3.9 MeV
- D. 23 MeV
விளக்கம். நிறை குறைபாட்டை ஒரு அணு நிறை அலகிற்கு இணையான ஆற்றலால் (931 MeV) பெருக்க மொத்தப் பிணைப்பாற்றல் கிடைக்கிறது. இதை லித்தியத்தின் நிறை எண்ணால் (7) வகுக்க ஒரு நியூக்ளியானுக்கான சராசரி பிணைப்பாற்றல் ஏறக்குறைய 5.6 MeV எனக் கிடைக்கிறது.
Q12
\(M_p\) என்பது புரோட்டானின் நிறையையும் \(M_n\) என்பது நியூட்ரானின் நிறையையும் குறிக்கும். Z புரோட்டான்களும் N நியூட்ரான்களும் கொண்ட அணுக்கரு ஒன்றின் பிணைப்பாற்றல் B எனில், அவ்வணுக்கருவின் நிறை M(N,Z) ஆனது (இங்கு c என்பது ஒளியின் வேகம்)
- A. M(N,Z) \(= NM_n + ZM_p - Bc^2\)
- B. M(N,Z) \(= NM_n + ZM_p + Bc^2\)
- C. M(N,Z) \(= NM_n + ZM_p - B/c^2\)சரி
- D. M(N,Z) \(= NM_n + ZM_p + B/c^2\)
விளக்கம். தனித்தனி நியூக்ளியான்களின் மொத்த நிறைக்கும் அணுக்கருவின் உண்மையான நிறைக்கும் இடையேயான வேறுபாட்டை c² ஆல் பெருக்கக் கிடைப்பது பிணைப்பாற்றல் ஆகும். இவ்வரையறையை மாற்றி அமைக்க அணுக்கருவின் நிறை M(N,Z) \(= NM_n + ZM_p - B/c^2\) எனக் கிடைக்கிறது.
Q13
(தொடக்க நிறை எண் A மற்றும் தொடக்க அணு எண் Z கொண்ட) கதிரியக்க அணுக்கரு ஒன்று 2 ஆல்பா துகள்கள் மற்றும் 2 பாசிட்ரான்களை உமிழ்கிறது. இறுதி அணுக்கருவின் நியூட்ரான் மற்றும் புரோட்டான் எண்களின் விகிதம்
- A. \(\frac{A-Z-4}{Z-2}\)
- B. \(\frac{A-Z-2}{Z-6}\)சரி
- C. \(\frac{A-Z-4}{Z-6}\)
- D. \(\frac{A-Z-12}{Z-4}\)
விளக்கம். ஒவ்வொரு ஆல்பா சிதைவிலும் நிறை எண் 4 மற்றும் அணு எண் 2 குறைகிறது; பாசிட்ரான் உமிழ்வில் அணு எண் மட்டும் 1 குறைகிறது. இம்மாற்றங்களைக் கணக்கிட, இறுதி அணுக்கருவில் புரோட்டான்கள் Z − 6, நியூட்ரான்கள் (A − 8) − (Z − 6) = A − Z − 2 எனக் கிடைக்கிறது.
Q14
A என்ற கதிரியக்கத் தனிமத்தின் அரை ஆயுட்காலம், B என்ற மற்றொரு கதிரியக்கத் தனிமத்தின் சராசரி ஆயுட்காலத்திற்குச் சமம். தொடக்கத்தில் இரண்டிலும் சம எண்ணிக்கையிலான அணுக்கள் உள்ளன எனில்
- A. தொடக்கத்தில் A மற்றும் B ஒரே சிதைவு வீதத்தைக் கொண்டிருக்கும்
- B. A மற்றும் B எப்போதும் ஒரே வீதத்தில் சிதைவடையும்
- C. A-ஐ விட B வேகமாகச் சிதைவடையும்சரி
- D. B-ஐ விட A வேகமாகச் சிதைவடையும்
விளக்கம். சிதைவு மாறிலி சராசரி ஆயுட்காலத்திற்கும் அரை ஆயுட்காலத்திற்கும் எதிர்த்தகவில் உள்ளது. A-இன் அரை ஆயுட்காலம் B-இன் சராசரி ஆயுட்காலத்திற்குச் சமம் என்பதால், B-இன் சிதைவு மாறிலி அதிகம்; எனவே B வேகமாகச் சிதைவடைகிறது.
Q15
பொதுத் தேர்வில் கேட்கப்பட்டது:
மார்ச் 2025
t = 0 இல் ஒரு கதிரியக்கத் தனிமத்தில் \(N_0\) அணுக்கருக்கள் உள்ளன. அரை ஆயுட்காலத்தின் பாதி நேரத்திற்குப் பிறகு (அதாவது \(t = \frac{1}{2} T_{1/2}\) இல்) மீதமுள்ள அணுக்கருக்களின் எண்ணிக்கை
- A. \(\frac{N_0}{2}\)
- B. \(\frac{N_0}{\sqrt{2}}\)சரி
- C. \(\frac{N_0}{4}\)
- D. \(\frac{N_0}{8}\)
விளக்கம். கதிரியக்கச் சிதைவு விதியில் குறிப்பிட்ட கால இடைவெளியைப் பிரதியிட்டு மீதமுள்ள அணுக்கருக்களின் பின்னம் கணக்கிடப்படுகிறது. அரை ஆயுட்காலத்தின் பாதி நேரத்திற்கு, மீதமுள்ள அளவு \(N_0/\sqrt{2}\) ஆகும்.
