Modern Physics & Quantum Practice Questions (Q11-15) - Physics

CUET UG Physics 18 Aug 2022Shift 1

MCQ (Single Correct) +5 −1

Emission of electron from the surface of metal when radiation of appropriate frequency is allowed to incident on it is called :

उपयुक्त आवृत्ति का विकिरण आपतित होने पर धातु की सतह से इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन की घटना को क्या कहा जाता है :

Nuclear fission नाभिकीय विखंडन Compton effect कॉम्पटन प्रभाव Photoelectric effect प्रकाश-विद्युत प्रभाव Thermionic radiation तापायनिक उत्सर्जन

CUET UG Physics 18 Aug 2022Shift 1

MCQ (Single Correct) +5 −1

An electron, an $\alpha$ particle, a proton and a deuteron have the same kinetic energy. Which of these particles has the shortest De Broglie wavelength :

एक इलेक्ट्रॉन, एक $\alpha$ कण, एक प्रोटॉन और एक ड्यूट्रॉन की गतिज ऊर्जा समान है। इनमें से किस कण की दे ब्रॉग्ली तरंगदैर्घ्य सबसे कम होगी :

Electron इलेक्ट्रॉन Proton प्रोटॉन $\alpha$ Particle $\alpha$ कण Deuteron ड्यूट्रॉन

CUET UG Physics 13 May 2025Shift 2

MCQ (Single Correct) +5 −1

Which of the following statements are correct?

(A) A nucleus of mass number $A$ has a radius $R$ given by the expression $R = R_0 A^{1/3}$

(B) Volume of nucleus is proportional to mass number $A$

(C) The density of nucleus increases with the radius of nucleus

(D) Density of nuclear matter does not depend on its mass number $A$

Choose the correct answer from the options given below:

निम्नलिखित में से कौन-से कथन सही हैं?

(A) द्रव्यमान संख्या $A$ वाले नाभिक की त्रिज्या $R$, व्यंजक $R = R_0 A^{1/3}$ द्वारा दी जाती है

(B) नाभिक का आयतन द्रव्यमान संख्या $A$ के समानुपाती होता है

(C) नाभिक का घनत्व नाभिक की त्रिज्या के साथ बढ़ता है

(D) नाभिकीय पदार्थ का घनत्व उसकी द्रव्यमान संख्या $A$ पर निर्भर नहीं करता है

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए:

(A), (B) and (C) only केवल (A), (B) और (C) (A), (B), (C) and (D) (A), (B), (C) और (D) (A), (B) and (D) only केवल (A), (B) और (D) (B) and (C) only केवल (B) और (C)

Evaluating each nuclear statement:

Statement (A): Nuclear radius follows the empirical scaling $R = R_0 A^{1/3}$ with $R_0 \approx 1.2\,\text{fm}$ $\rightarrow$ Correct.
Statement (B): Nuclear volume $V = \frac{4}{3}\pi R^3 = \frac{4}{3}\pi R_0^3 A \propto A$ $\rightarrow$ Correct.
Statements (C) and (D): Nuclear density $\rho = \frac{\text{Mass}}{\text{Volume}} = \frac{m A}{\frac{4}{3}\pi R_0^3 A} = \frac{3m}{4\pi R_0^3} \approx 2.3 \times 10^{17}\,\text{kg/m}^3$. Since $\rho$ is constant for all nuclei, it is completely independent of mass number $A$ and radius $R$. Therefore, statement (C) is false and statement (D) is correct.

Hence, statements (A), (B) and (D) only are correct. Hence, option 3 is the correct answer.

कथनों का परीक्षण:

कथन (A): नाभिक की त्रिज्या $R = R_0 A^{1/3}$ होती है $\rightarrow$ सही।
कथन (B): नाभिक का आयतन $V = \frac{4}{3}\pi R^3 \propto A$ होता है $\rightarrow$ सही।
कथन (C) व (D): नाभिकीय घनत्व $\rho = \frac{m A}{\frac{4}{3}\pi R_0^3 A} = \frac{3m}{4\pi R_0^3} \approx 2.3 \times 10^{17}\,\text{kg/m}^3$ सभी नाभिकों के लिए नियत रहता है। अतः घनत्व द्रव्यमान संख्या या त्रिज्या पर निर्भर नहीं करता। इसलिए कथन (C) गलत है तथा (D) सही है।

अतः केवल कथन (A), (B) और (D) सही हैं। अतः विकल्प 3 सही उत्तर है।

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CUET UG Physics 13 May 2025Shift 2

MCQ (Single Correct) +5 −1

An electron in the ground state of a hydrogen atom absorbs $12.09\,\text{eV}$ energy. The angular momentum of the electron increases by:

हाइड्रोजन परमाणु की मूल अवस्था में स्थित एक इलेक्ट्रॉन $12.09\,\text{eV}$ ऊर्जा अवशोषित करता है। इलेक्ट्रॉन के कोणीय संवेग में कितनी वृद्धि होगी?

$h/(2\pi)$ $h/(2\pi)$ $2(h/(2\pi))$ $2(h/(2\pi))$ $3(h/(2\pi))$ $3(h/(2\pi))$ $4(h/(2\pi))$ $4(h/(2\pi))$

Energy of the ground state ($n = 1$) of hydrogen is $E_1 = -13.6\,\text{eV}$.
After absorbing $12.09\,\text{eV}$, the energy of the excited state is:
$$E_n = -13.6\,\text{eV} + 12.09\,\text{eV} = -1.51\,\text{eV}$$
From the Bohr energy formula $E_n = -\frac{13.6}{n^2}\,\text{eV}$:
$$-\frac{13.6}{n^2} = -1.51 \implies n^2 = \frac{13.6}{1.51} = 9 \implies n = 3$$
According to Bohr's second postulate, orbital angular momentum is quantized as $L = n \frac{h}{2\pi}$:
Initial angular momentum in state $n = 1$: $L_1 = 1 \left(\frac{h}{2\pi}\right)$
Final angular momentum in state $n = 3$: $L_3 = 3 \left(\frac{h}{2\pi}\right)$
The increase in angular momentum is:
$$\Delta L = L_3 - L_1 = 3 \left(\frac{h}{2\pi}\right) - 1 \left(\frac{h}{2\pi}\right) = 2 \left(\frac{h}{2\pi}\right)$$

Hence, option 2 is the correct answer.

मूल अवस्था ($n = 1$) की ऊर्जा $E_1 = -13.6\,\text{eV}$ होती है。
$12.09\,\text{eV}$ ऊर्जा अवशोषित करने पर उत्तेजित अवस्था की ऊर्जा:
$$E_n = -13.6 + 12.09 = -1.51\,\text{eV}$$
सूत्र $E_n = -\frac{13.6}{n^2}$ से:
$$n^2 = \frac{13.6}{1.51} = 9 \implies n = 3$$
बोहर के क्वांटम प्रतिबंध के अनुसार कोणीय संवेग $L_n = n \left(\frac{h}{2\pi}\right)$ होता है:
- $n = 1$ के लिए: $L_1 = 1\left(\frac{h}{2\pi}\right)$
$n = 3$ के लिए: $L_3 = 3\left(\frac{h}{2\pi}\right)$

कोणीय संवेग में वृद्धि:
$$\Delta L = 3\left(\frac{h}{2\pi}\right) - 1\left(\frac{h}{2\pi}\right) = 2\left(\frac{h}{2\pi}\right)$$

अतः विकल्प 2 सही उत्तर है।

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CUET UG Physics 13 May 2025Shift 2

MCQ (Single Correct) +5 −1

Which of the following statements are correct?

(A) The electrostatic repulsive force between the protons can be greater than the nuclear force to bind the nucleons together inside a nucleus.

(B) The repulsive electrostatic force between protons in smaller nuclei is much smaller than the nuclear force between nucleons inside a nucleus.

(C) The gravitational force between nucleons is much smaller than the nuclear force between the nucleons inside a nucleus.

(D) The binding energy per nucleon between nucleons is almost constant because the nuclear force is a long range force.

Choose the correct answer from the options given below:

निम्नलिखित में से कौन-से कथन सही हैं?

(A) नाभिक के अंदर न्यूक्लिऑनों को एक साथ बांधने के लिए प्रोटॉनों के बीच स्थिरवैद्युत प्रतिकर्षण बल, नाभिकीय बल से अधिक हो सकता है।

(B) छोटे नाभिकों में प्रोटॉनों के बीच प्रतिकर्षी स्थिरवैद्युत बल, नाभिक के अंदर न्यूक्लिऑनों के बीच नाभिकीय बल की तुलना में बहुत कम होता है।

(C) न्यूक्लिऑनों के बीच गुरुत्वाकर्षण बल, नाभिक के अंदर न्यूक्लिऑनों के बीच नाभिकीय बल की तुलना में अत्यंत क्षीण होता है।

(D) न्यूक्लिऑनों के बीच प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा लगभग स्थिर रहती है क्योंकि नाभिकीय बल एक दीर्घ-परासी बल है।

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए:

(A) and (D) only केवल (A) और (D) (B) and (C) only केवल (B) और (C) (C) and (D) only केवल (C) और (D) (A) only केवल

Analyzing each statement regarding nuclear interactions:

Statement (A): The nuclear strong force is approximately 100 times stronger than the electrostatic repulsive force between protons. If the electrostatic force were greater, the nucleus would disrupt instantly $\rightarrow$ (A) is false.
Statement (B): In smaller stable nuclei, the strong attractive nuclear force completely overwhelms the electrostatic Coulomb repulsion between protons $\rightarrow$ (B) is true.
Statement (C): The gravitational force between nucleons is exceedingly weak (approximately $10^{-38}$ times the nuclear strong force) $\rightarrow$ (C) is true.
Statement (D): Binding energy per nucleon is constant due to the saturation property of the nuclear force, which arises because the nuclear force is a short-range force (not long-range) $\rightarrow$ (D) is false.

Therefore, statements (B) and (C) only are correct. Hence, option 2 is the correct answer.

नाभिकीय अन्योन्य क्रियाओं के कथनों का विश्लेषण:

कथन (A): नाभिकीय बल स्थिरवैद्युत प्रतिकर्षण बल से लगभग 100 गुना अधिक प्रबल होता है। अतः (A) गलत है।
कथन (B): छोटे नाभिकों में स्थिरवैद्युत प्रतिकर्षण बल, न्यूक्लिऑनों के बीच प्रबल नाभिकीय आकर्षण बल की तुलना में बहुत क्षीण होता है $\rightarrow$ (B) सही है।
कथन (C): न्यूक्लिऑनों के बीच गुरुत्वाकर्षण बल, नाभिकीय बल की तुलना में नगण्य ($10^{-38}$ गुना) होता है $\rightarrow$ (C) सही है।
कथन (D): प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा का संतृप्ति गुण नाभिकीय बल के लघु-परासी (short-range) होने के कारण होता है, दीर्घ-परासी होने के कारण नहीं $\rightarrow$ (D) गलत है।

अतः केवल (B) और (C) सही हैं। अतः विकल्प 2 सही उत्तर है।

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