АТОМНА І ЯДЕРНА ФІЗИКА
Рівень А
№ 361
Існування електронів у складі атома, підтверджується виникненням катодних променів, явищами фотоефекту та електризації тіл.
Доказами складної будови атома стали відкриття рентгенівського випромінювання та радіоактивності, розсіювання α-частинок на металевій фользі, спектрів випромінювання та поглинання.
№ 362
Енергія іонізації – це найменша енергія, яка потрібна, щоб вирвати електрон від вільного атома в основному стані й віднести його на безкінечність.
№ 363
Дано: λ С = 3 х -108 м/с ΔЕ – ? | Розв’язання: При переході атома з одного енергетичного стану в інший він випустив фотон з енергією:. Hν = ΔΕ. Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання Співвідношенням: Отже, Перевіримо одиницю фізичної величини: Знайдемо числове значення:
Відповідь: енергія атома залишилася на 4 х 10-19 Дж. |
№ 364
Дано: Е С = 3 х 108 м/с λ – ? | Розв’язання: Енергія фотона: E= hν. Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання Співвідношенням: Отже, Перевіримо одиницю фізичної величини: Знайдемо числове значення:
Відповідь: довжина хвилі випромінювання 663 нм, що відповідає червоному кольору. |
№ 365
Дано: E = 2,86 еВ = 4,58 х 10- 19 Дж n = 2 M = 5 H = 6,63 х 10-34 Дж х с С = 3х 108 м/с λ – ? | Розв’язання: Енергія фотона: E= hν. Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання співвідношенням: Отже, Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення:
Відповідь: довжина хвилі 434 н. |
№ 366
Можливі два варіанти:
1) атом випроменить один фотон і зразу перейде в основний стан hv1 = E1 – E3,
2) атом спочатку перейде у стаціонарний стан n – 2, випустивши фотон у енергію hv2 = Е3 – Е2, а потім перейде в основний стан, випустивши фотон у енергію
H = Е3 – Е2.
Отже, атом може випустити 3 фотони з різними енергіями при переході в основний стан.
№ 367
Згідно з законом збереження енергії: енергія, яка необхідна атому, щоб перейти з основного стану в стаціонарний стан n = u має дорівнювати загальній енергії фотонів, які випустив атом, щоб повернутися в основний стан.
(Е4 – E1) = (Е4 – Е3) + (Е3 – E2) + (E2 – E1); hν = hν1 + hν2 + hv3.
№ 368
Щоб встановити хімічний склад крупинки твердої речовини, її необхідно помістити в полум’я, світло від якого прямує в спектроскоп. Одночасно через полум’я пропускають світло від еталонної спектральної трубки. По лініям поглинання, які з’являються в спектрі встановлюють склад і концентрацію хімічної речовини.
№ 369
Речовину вміщують у полум’я або вводять в електричну дугу, щоб перевести її атому у збуджений стан. По довжинам хвиль поглинутих фотонів, які проявляються як лінії поглинання в спектрі, встановлюють хімічний склад речовини.
№ 370
Спектр випромінювання електричної лампи розжарення неперервний. В ньому переважають жовтий і червоний кольори. Більша частина випромінювання лежить в інфрачервоному діапазоні, ультрафіолетова частина випромінювання майже повністю поглинається скляною колбою.
№371
Гелій був вперше виявлений, коли вивчали спектр поглинання сонячного світла. В цьому спектрі виявили лінії Фраунгофера, що відповідають хімічному елементу, який на той час не був відомий на Землі. Звідси походить його назва (з грец. геліос – сонячний). Пізніше Гелій виявили і на Землі.
№ 372
Дано: U – 50 кВ = 5 х 104 В Е = 1,6 х 10-19 Кл Wк – ? | Розв’язання: Кінетична енергія електрона, згідно з законом збереження енергії, дорівнює роботі з переміщення електрона в електричному полі: Wк = eU. Перевіримо одиницю фізичної величини: [Wк] = Кл · В = Дж Знайдемо числове значення: Wк =1,6 х 10-19 х 5 х 104 = 8 х 10-15 (Дж). Відповідь: кінетична енергія електрона 8 х 10-15 Дж. |
№ 373
Дано: ? = 1 х 108 м/с Е = 1,6 х 10-19 Кл Me = 9,1 х 10-31 кг U – ? | Розв’язання: Згідно з законом збереження енергії кінетична енергія електрона дорівнює роботі з його переміщення в електричному полі: Wк = eU. Оскільки кінетична енергія Перевіримо одиницю фізичної величини:
Відповідь: 28 кВ. |
№ 374
Іоносфера Землі містить дуже швидкі електрони, які ударяючись в корпус супутника чи космічного корабля, гальмуються або визивають енергетичні переходи електронів між рівнями внутрішніх або потік атома. Внаслідок цього виникає випромінювання кванта великої енергії, тобто корпус стає джерелом рентгенівського випромінювання.
№ 375
Під час гальмування електронів в екрані виникає м’яке рентгенівське випромінювання. Для захисту глядачів від його дії в скло екрана добавляють свинець, який поглинає рентгенівське випромінювання. Через це дивитися телевізійні передачі цілком безпечно.
№ 376
Рентгенівська плівка чутлива до зовнішнього рентгенівського випромінювання.. Свинець затримує майже будь-яке фонове випромінювання, тому свинцева коробки захищає плівку. Алюміній вільно пропускає рентгенівське випромінювання для отримання зображення.
Рівень В
№ 377
Під час дослідів з розсіювання α-частинок Резерфорд встановив:
1) в об’ємі атома більшість простору порожня.
2) майже вся маса атома сконцентрована в маленькому ядрі.
3) ядро атома має позитивний заряд, який по модулю дорівнює заряду всіх електронів в атомі.
4) електрони рухаються навколо ядра.
№ 378
Постулати Бора були підтверджені у дослідах Дж. Фіранка і Г. Герца. Вони пропускали потік електронів через газ. Виявилося, що атоми поглинають електрони тільки з певного енергією.
№ 379
Дано: E1 = -3,38 eВ = -5,4 х 10-19 Дж λ = 490 нм = 4,9 х 10-7 м H = 6,63 х 10-34 Дж х с С = 3х 108 м/с Е3 – ? | Розв’язання: Перехід атома з першого стаціонарного стану в третій супроводжується коливанням фотона, енергія якого визначається з формули: hv = E3 – E1. Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання співвідношенням:
Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення:
Відповідь: енергія атома у третьому збудженому стані. |
№ 380
Дано: Е4 = -0,85 еВ = -1,36 х 10-19 Дж Е2 = -3,38 еВ = -5,41 х 10-19 Дж h = 6,63 х 10-34 Дж х с С = 3 х 108 м/с λ – ? | Розв’язанню: Перехід атома з четвертого стаціонарного стану в другий супроводжується випромінюванням фотона, енергія якого визначається з формули: hv = E4 – E2 Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання співвідношенням: Отже, Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення:
Відповідь: довжина хвилі 491 нм. |
№ 381
Дано: R = 212 нм = 212 х 10-12 м e = 1,6 х 10-19 Кл N = 2
Wк – ? | Розв’язання: За теорією Бора електрон в атомі Гідрогену обертається по коловій орбіті з доцентровим прискоренням, якого йому надає кулонівська сила: meag = Fк Оскільки Кінетична енергія електрона дорівнює: Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення:
Відповідь: кінетична енергія електрона в другому стаціонарному стані 3,4 еВ. |
то 
№ 382
Дано: ΔΕ = 14,5 еВ = 23,2 x 10-19 Дж H = 6,63 х 10-34 Дж x с С = 3 x 108 м/с λ – ? | Розв’язання: Для iонізації атома необхідно, щоб атом поглинув фотон з енергією hv = ΔЕ. Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання співвідношенням: Отже, Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення:
Відповідь: довжина хвилі випромінювання 85,7 нм. |
№ 383
Дано: P = 50 мВт = 5 х 10-2 Вт t = 1 хв = 60 с N = 9,5 x 1018 H = 6,63 x 10-34 Дж х с С = 3 х 108 м/с. λ – ? | Розв’язання: Енергія лазера E = Pt. З іншого боку енергія лазера дорівнює енергії всіх випромінених фотонів: Е = hν xΝ. Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання Співвідношенням: Отже, Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення:
Відповідь: лазер працює на довжині хвилі 630 нм. |
№ 384
Дано: N1 = 1 П2 = 2
| Розв’язання: За постулатом Бора момент імпульсу електрона:
Лінійна швидкість пов’язана з частотою обертання співвідношенням: За теорією Бора електрон у атомі Гідрогену обертається по коловій орбіті з доцентровим прискоренням, якого йому надає кулонівська сила: mаg = F. Оскільки
Тоді Отже, Відповідь: частота обертання електрона зменшиться у 8 разів. |
то 
№ 385
1) Хімічний склад речовини можна визначити тільки з лінійчатого спектру.
2) Суцільний, спектр випромінюють нагріті тверді тіла, рідини та гази під високим тиском.
3) Частота, на яку припадає максимум інтенсивності, залежить від температури тіла.
№ 386
Встановити солі яких металів присутні у воді, в невеликих кількостях, можна за допомогою спектрального аналізу.
№ 387
Дано: E = 14 еВ R = 13,6 еВ N1 = 1 λ – ? | Розв’язання: Вся енергія електрона поглинається атомом водню, який збуджується і переходить з основного енергетичного стану n1, в стан n2. Енергія переходу визначається з формули Пальмера: Отже, n2 → ∞ , Буде тільки одна лінія серії Лаймана. Якщо взяти R = 1,1·107 м -1, то
Відповідь: з’явиться спектральна лінія 91 нм. |
№ 388
Згідно з правилом Кірхгофа речовина в атомарному газоподібному стані при даній температурі випускає і поглинає хвилі однакових частот.
№ 389
За допомогою спектрального аналізу можна встановити хімічний склад речовини, порівнюючи отриманий лінійчатий спектр із спеціальними таблицями чи атласами спектральних ліній. За яскравістю спектральних ліній встановлюють концентрацію елемента в даній суміші речовин.
За розподілом енергії в неперервному спектрі за довжиною хвиль встановлюють температуру тіла.
№ 390
Теорію Бора можна з успіхом застосувати тільки до атома Гідрогену, його ізотопів або воднеподібних іонізованих атомів, тобто до атомів з одним електроном на орбіті. Теорія Бора грунтується на класичній фізиці, але електрон має хвильову природу, рухається не по коловій орбіті, а утворює навколо ядра “хмару”. У воднеподібних атомів така “хмара” має вигляд сфери з радіусом, що відповідає радіусу першої борівської орбіти. Через це спектр випромінювання атома Гідрогену збігається з розрахованим на основі теорії Бора.
Рівень А
№ 391
Кількість нуклонів: А – 23; кількість протонів: Ζ – 13; кількість нейтронів:
N = А – Ζ – 23у 13 = 10; кількість електронів: 13.
Кількість нуклонів: А = 107; кількість протонів: Z = 47; кількість нейтронів:
N = А – Z = 107 – 47 – 60; кількість електронів: 47.
Кількість нуклонів: А = 126; кількість протонів: Z – 53; кількість нейтронів:
N – А – Z – 126 – 53 – 73; кількість електронів: 53.
Кількість нуклонів: А = 223; кількість протонів: Z = 87; кількість нейтронів:
N – А – Z = 223 – 87 = 136; кількість електронів: 87
Кількість нуклонів: А = 238; кількість протонів: Z = 92;· кількість нейтронів:
N = А – Z = 146; кількість електронів: 92.
Кількість нуклонів: А = 256; кількість протонів: Z = 101; кількість нейтронів:
N – А – Z – 155; кількість електронів: 101.
№ 392
Кількість нуклонів: А = 5; кількість протонів: Z – 2; кількість нейтронів:
N = А – Z = 5 – 2 = 3; кількість електронів: 2.
Кількість нуклонів: А = 4; кількість протонів: Z = 2і кількість нейтронів:
N = А – Z = 4 – 2 = 2; кількість електронів; 2.
Кількість нуклонів: А = 3; кількість протонів: Z = 2; кількість нейтронів:
N=A – 2 = 3 – 2 = 1; кількість електронів: 2.
№ 393
Кількість нуклонів: А = 226; кількість протонів: Z = 88; кількість нейтронів:
N – A – Z – 226 – 88 = 138; кількість електронів: 88.
№ 394
Кількість нуклонів: А – 209; кількість протонів: Z = 84; кількість нейтронів:
N = А – Z = 209 – 84 – 125.
№ 395
Кількість нуклонів: А = 22; кількість протонів: Z = 11; кількість нейтронів:
N – A – Z = 22 – 11 = 11.
№ 396
Кількість нуклонів: А = 209; кількість протонів: Z = 82; кількість нейтронів:
N = А – Z = 209 – 82 – 127.
№ 397
Дано: Me = 0,00055 а. о. м. Mр = 1,00728 а. о. м. Mn = 1,00866 а. о. м. MLi = 7,01601 а. о. м. С = 3 х 108 м/с Δm – ? Е ЗВ – ? | Розв’язання: Дефект мас Δm = Zmp + Nmn – mя Δm = Zmp + Nmn – mLi + Zme Знайдемо склад ядра: Кількість нуклонів: А = 7. Кількість протонів: Z = 3. Кількість нейтронів: N = А – Z = 7-3 = 4. Енергія зв’язку ядра визначається як Eзв = Δmтс2· Знайдемо числові значення: Δm = З x 1,00728 + 4 х 1,00866 – 7,01601 + 3 х 0,00055 = = 0,042 (а. о. м ). Δт = 0,042 х 1,66 х 10-27 = 7 х 10-29 (кг). Eзв = 7 х 10-29 х (3 х 108)2 = 63 х 10-13 (Дж).
Відповідь: дефект мас 0,04 а. о. м., енергія зв’язку 37,5 МеВ. |
№ 398
Дано:
Mр = 1,00728 а. о. м. Mn = 1,00866 а. о. м. Mс = 12 а. о. м. С = З х 108 м/с Mc = 0,00055 а. о. м. Δm – ? Eзв – ? | Розв’язання: Дефект мас Δm = Zmp + Nmn – mя. Знайдемо склад ядра: Кількість нуклонів: А = 12. Кількість протонів: Z = 6. Кількість нейтронів: N = А – Z = 12 – 6 = 6. Мінімальна енергія, яка потрібна для розщеплення ядра на окремі нуклони – це енергія зв’язку Eзв = Δmс2. Знайдемо числові значення: Δm = 6 х 1,00728 + 6 х 1,00866 – 12 + 6 х 0,00055 = = 0,102 (а. о. м.). Δm = 0,102 х 1,66 х 10-27 = 0,169 х 10-27 (кг). Eзв = 0,169 х 10-27 х (3 х 108)2 = 1,521 х 10-11 (Дж).
Відповідь: дефект мас 0,102 а. о. м., енергія зв’язку 95 МеВ. |
№ 399
Дано:
T = 1 доба Т – ? | Розв’язання: Період піврозпаду знайдемо з закону радіоактивного розпаду: Отже, Знайдемо числове значення: Відповідь: період піврозпаду 8 годин. |
№ 400
Дано: T = 30 років
T – ? | Розв’язання: Інтервал часу, за який кількість ядер зменшиться в 4 рази, знайдемо із закону радіоактивного розпаду:
Отже, Знайдемо числове значення: t = 2 х 30 = 60 (років). Відповідь: кількість ядер зменшиться в 4 рази через 60 років. |
№ 401
Дано: N0 = 3 х 1017 Т = 5,6 доби T = 8,4 доби N – ? | Розв’язання: Кількість ядер, яка залишиться в зразку, знайдемо із закону радіоактивного розпаду: Знайдемо числове значення:
Відповідь: у зразку залишиться 1,1 х 1017 ядер. |
№ 402
Дано: Т = 27,7 року
T – ? | Розв’язання: Інтервал часу, за який у зразку залишиться 25 %, знайдемо із закону радіоактивного розпаду:
Знайдемо числове значення: t = 2 х 27,7 = 55,4 (року). Відповідь: через 55,4 року у зразку залишиться 25 % ядер. |
Отже, 
t = 2 Т.№ 403
№ 404
Дано: MLi = 7,01601 а. о. м. MHe = 4,0026 а. о. м. MB = 10,01294 а. о. м. Mn = 1,00866 а. о. м.
Q – ? | Розв’язання: Енергетичний вихід ядерної реакції визначається з формули: Q = Δmc2, де Δm – різниця мас спокою ядер частинок до реакції і після реакції: Δm = (mLi + mНе) – (mB – mn) Отже, Q = (mLi + mHe – mв – mn) с2 Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення: Q = (7,01601 + 4,0026 – 10,01294 – 1,00866) х 931,5 = = -2,79 (МеВ) Відповідь: енергетичний вихід ядерної реакції -2,79 МеВ, енергія поглинається. |
№ 405
Див. № 404
Для того, щоб відбулась ядерна реакція необхідно, щоб енергетичний вихід цієї реакції: Q ≥ 0
Отже, найменша енергія, яку має мати α-частинка, дорівнює 2,79 МеВ.
Відповідь: α-частинка має мати енергію 2,79 МеВ.
№ 406
Дано: MLi = 7,01601 а. о. м. Mн = 2,0141 а. о. м. Mве = 8,00531 а. о. м. Mn = 1,00866 а. о. м.
Q – ? | Розв’язання: Енергетичний вихід ядерної реакції визначається з формули: Q = Δmтс2, де Δm – різниця мас спокою ядер частинок до реакції і після реакції: Δm = (mLi + mн) – (mве – mn). Отже, Q = (mLi + mн – mве – mn) с2. Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення: Q = (7,01601 + 2,0141 – 8,00531 – 1,00866) х 931,5 = = 15 (МеВ). Відповідь: під час ядерної реакції виділяється 15 МеВ енергії. |
№ 407
Це пояснюється тим, що різні β-частинки зустрічають на своєму шляху різну кількість атомів, які іонізуються під їх впливом.
№ 408
Z = 0,
Z = 43,
Z = 61,
Z = 93,
– Нейтрон
43Тс – Технецій
61Рm – Прометій
93Np – Нептуній і т. д.
№ 409
Технецій отримали шляхом бомбардування Молібдену ізотопом водню – Дейтерієм. В наслідок цієї реакції викидається Нейтрон.
Рівень В
№ 410
Під час γ-випромінювання не відбувається зміни заряду, а маса ядра змінюється надзвичайно мало.
№ 411
При випусканні протона зарядове і масове число зменшуються на одиницю. Отже, елемент зміщується на одну клітинку до початку Періодичної таблиці елементів.
При випусканні нейтрона зарядове число ядра не змінюється, а масове зменшується на 1. Отже, елемент перетворюється на ізотоп цього є елемента.
При випусканні позитрона зарядове число ядра зменшується на 1, а масове не змінюється. Отже, елемент зміщується на одну клітинку до початку Періодичної таблиці елементів.
№ 412
Дано:
Mр = 1,00728 а. о. м. Mn = 1,00866 а. о. м. Me = 0,00055 а. о. м. MPu= 238,04955 а. о. м:
Δm – ?
| Розв’язання: Дефект маси визначається з формули: Δm = Zmp + Nmn – mя. Оскільки атом складається з ядра та електронів на орбітах, то mя = mPu – Zme. Отже, Δm = Z (mp + me ) + Nmn – mPu. Знайдемо склад ядра: Кількість нуклонів: А = 238. Кількість протонів: Z = 94. Кількість нейтронів: N = А – Z = 238 – 94 = 144. Енергія зв’язку ядра визначається як Езв = Δmс2 Перевіримо одиниці фізичних величин: [Δm] = а. о. м.,
Знайдемо числові значення: Δm = 94 (1,00728 + 0,00055) + 144 х 1,00866 – 238,04955 = = 1,93 (а. о. м.). Езв = 1,93 x 931,5 = 1801,06 (МеВ).
Відповідь: дефект мас 1,93 а. о. м., енергія зв’язку на нуклон 7,57 МеВ. |
№ 413
Дано:
Mp = 1,00728 а. о. м. Mn = 1,00866 а. о. м. Me = 0,00055 а. о. м. MSn = 117,9016 а. о. м.
Δm – ?
| Розв’язання: Дефект маси визначається з формули: Δm = Ζmp + Nmn – mя. Оскільки атом складається з ядра та електронів на орбітах, то mя = mSn – Zme. Отже, Δm = Z(mp + me ) + Nmn – mSn. Знайдемо склад ядра: Кількість нуклонів: А = 118. Кількість протонів: Z = 50. Кількість нейтронів: N = А – Z = 68. Енергія зв’язку ядра визначається як Езв = Δmс2. Перевіримо одиниці фізичних величин: [Δm] = а. о. м.,
Знайдемо числові значення: Δm = 50(1,00728 + 0,00055) + 68 х 1,00866 – 117,9016 = = 1,074 (а. о. м.). Езв = 1,074 х 931,5 = 1000,69 (МеВ).
Відповідь: дефект мас 1,074 а. о. м., енергія зв’язку на нуклон 8,5 Ме В. |
№ 414
Де х – кількість α-розпадів, y – кількість β-розпадів
Застосовуючи закон збереження зарядових чисел, можна записати: 90 = 83 + 2х – у Застосовуючи закон збереження масових чисел, отримаємо: 232 = 212 + 4х.
Розв’яжемо рівняння: 4х – 232 – 212 = 20, 
90 = 83 + 10 – у, у = 83 + 10 – 90 = З
Відповідь: відбулося 5 α-розпадів і 3 β-розпади.
№ 415
Згідно з законом збереження зарядових чисел: 92 = z + 10 – 2, z = 84.
Згідно з законом збереження масових чисел: 235 = А + 20, А = 215.
Тоді 
Відповідь: перетворився на ізотоп 
№ 416
Згідно з законом збереження зарядових чисел: 92 = z + 2 – 2, z = 92.
Згідно з законом збереження масових чисел: 238 = А + 4, А= 234.
Тоді 
Відповідь: перетворився на ізотоп 
№ 417
Дано: А = 35,5 А1 = 35 А2 = 37 N1 – ? N2 – ? | Розв’язання: Сума відсоткових вмістів ізотопів має дорівнювати 100 % n1 + n2 = 1, n2 (1 – n1). Оскільки А = n1Α1+ n2Α2, то А = n1Α1 + (1 – n1)А2. А = n1А1 + А2 – n1Α2.
N2 = 1 – 0,75 = 0,25 = 25 % . Відповідь: відсотковий вміст ізотопу А ізотопу |
№418
Дано: T = 18 діб T = 6 діб
| Розв’язання: Відсоткова частка ядер, що розпалася, дорівнює:
Згідно з законом радіоактивного розпаду:
Відповідь: розпадеться 87,5 % ядер. |
№ 419
Дано: Т = 5,26 року T = 7,89 року M0 = 30мкг = 3 х 10-8 кг ma = 60 а. о. м. = = 99,6 х 10-27 кг N′ – ? | Розв’язання: Кількість ядер, що розпалися, дорівнює: Де m′ = m0 – m. Оскільки m – N, то закон радіоактивного розпаду можна записати v вигляді: Отже, Тоді Перевіримо одиниці фізичної величини: Знайдемо числове значення:
Відповідь: розпадається 1,96 х 1017 ядер. |
№ 420
Дано: Т = 64 год T = 24 год
| Розв’язання:
Інтенсивність радіоактивного препарату пропорційна кількості атомів: А = -λN, А0 = -λN0, де λ – стала розпаду. Отже, Із закону радіоактивного розпаду Знайдемо числове значення: Отже, Відповідь: інтенсивність радіоактивного випромінювання залишиться на 23 %. |
№ 421
1) 
Застосовуючи закон збереження зарядових чисел, можна записати:
6 + 1 = 6 + z, z = 1
Застосовуючи закон збереження масових чисел, можна записати:
12 + 1 = 13 + А. А = 0.
Отже, 
– позитрон.
Застосовуючи закон збереження зарядових чисел,-можна записати:
25 + z = 26, z = 1.
Застосовуючи закон збереження масових чисел, можна записати:
55 + А = 55 + 1, А = 1.
Отже, 
– протій
№ 422
Оскільки нейтрони електрично нейтральні, то на них не діють кулонівські сили. Отже, їм лише проникнути в ядро атома.
№ 423
Дано:
MHe = 4,0026 а. о. м. Mn = 1,00866 а. о. м.
Q-? | Реакція синтезу має вигляд:
Розв’язання : Енергетичний вихід ядерної реакції визначається з формули: Q = Δmс2, де Δm – різниця мас спокою ядер частинок до і після реакції: Отже, Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення: Q = (2,0141 + 3,01605 – 4,0026 – 1,00866) 931,5 = = 17,6 (МеВ). Відповідь: під час термоядерної реакції синтезу виділяється 17,6 МеВ. |
№ 424
Дано·. MN =14,00307 а. о. м. MHе = 4,0026 а. о. м. M0 = 16,99913 а. о. м. Mp = 1,00728 а. о. м.
Q – ? | Рівняння ядерної реакції має вигляд:
Розв’язання: Енергетичний вихід ядерної реакції визначається з формули: Q = Δmс2, де Δm – різниця мас спокою ядер частинок до і після реакції: Δm = (mn + mHe ) – (m0 – mp). Отже, Q = (mN + mHe – m0- mp)с2. Перевіримо одиницю фізичної величини: Знайдемо числове значення: Q = (14,00307 + 4,0026 – 16,99913 – 1,00728) 931,5 = = – 0,69 (МеВ). Відповідь: у цій реакції поглинається 0,69 МеВ енергії. |
№ 425
Дано: MMg = 24.98584 а. о. м. Mн =1,00783 а. о. м. MNa = 21,99444 а. о. м. MHe = 4,0026 а. о. м.
Q – ? |
Застосовуючи закон збереження зарядових чисел, можна записати: Z + 1 = 11 + 2, z = 12. Застосовуючи закон збереження масових чисел, можна записати: A + 1 = 22 + 4, A = 25. Отже, Рівняння ядерної реакції має вигляд: Розв’язання: Енергетичний вихід ядерної реакції визначається з формули: Q = Δmс2, де Δm – різниця мас спокою ядер частинок до і після реакції: Δm = (mMg + mн) – (mNa – mHе). Отже, Q = (mMg + mH – mNа – mHe)c2. Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення: Q = (24,98584 + 1,00783 – 21,99444 – 4,0026) 931,5 = = -3,14 (МеВ). Відповідь: у цій реакції поглинається 3,14 МеВ енергії. |
№426
Дано:
Mn = 1,00866 а. о. м.
E – ? | Розв’язання: Найменша енергія γ-кванта, потрібна для проведення реакції, має бути такою, щоб енергетичний вихід ядерної реакції дорівнював Q = Δmс2 + Е = 0, де Δm – різниця мас спокою ядер частинок до і після реакції: Отже, Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення: Е = (-2,0141 + 1,00783 + 1,00866) 931,5 = 2,2 (МеВ) Відповідь: енергія γ-кванта має бути 2,2 МеВ. |
№ 427
Дано: Mе =9,1 х 10-31 кг H = 6,63 х 10-34 Дж х с С = 3 х 108 м/с λ – ? | Розв’язання: Згідно з законом взаємозв’язку маси та енергії Е = 2meс2 Енергія γ-кванта визначається з формули Еγ = hv Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання Співвідношенням: Перевіримо одиницю фізичної величини:
Зняйттемо числове значення:
Відповідь: довжина хвилі 2,4 пм. |
№ 428
Золото отримують шляхом бомбардування ртуті 
нейтронами. В наслідок цього вона перетворюється на нестабільний ізотоп
Через певний час він спонтанно перетворюється на ізотоп золота 
випромінюючи протій.
Процес отримання золота шляхом бомбардування ртуті нейтронами економічно не вигідний.
Ізотоп 
– радіоактивний і через певний час знову перетвориться на ртуть.
Що я знаю і вмію робити
1.
Нагріте тверде тіло випромінює суцільний спектр. Для того, щоб отримати лінійчатий спектр необхідно освітити тіло випромінюванням від еталонної спектральної трубки.
2.
Зі збільшенням густини газу збільшується концентрація молекул речовини. В Наслідок цього збільшиться яскравість ліній спектру.
3.
де х – кількість α-розпадів; у – кількість β-розпадів.
Застосовуючи закон збереження зарядових чисел, можна записати: 92 = 84 + 2х – у.
Застосовуючи закон збереження масових чисел, можна записати: 238 = 210 + 4х. Розв’яжемо ці рівняння: 4х – 28, х = 7. 92 = 84 + 14 – у, у = 6.
Відповідь: відбулося 7 α-розпадів і 6 β-розпадів.
4.
При будь-якому перетворенні елементарних частинок виконуються закони збереження маси, енергії, електричного заряду, імпульсу, моменту імпульсу.
5.
1) 
Згідно з законом збереження зарядових чисел: 7 + z = 8 + 1, z = 2. .
Згідно з законом збереження масових чисел: 14 + А = 17 + 1. А = 4.
Отже, 
– α-частинка
2) 
Згідно з законом збереження зарядових чисел: 7 + z = 8, z = 1.
Згідно з законом збереження масових чисел: 14 + А = 15. A = 1.
Отже, 
– протій (протон)
3) 
Згідно з законом збереження зарядових чисел: 7 + z = 5 + 2, z = 0.
Згідно з законом збереження масових чисел: 14 + А = 11 + 4, А = 1.
Отже, 
– нейтрон.
6.
Дано:
Mр = 1,00728 а. о. м. Mn = 1,00867 а. о. м. Mе = 0,00055 а. о. м. M0 = 16,99913 а. о. м.
Езв – ? | Розв’язання: Енергія зв’язку визначається з формули: Е = Δmс2, де Δm – дефект мас, який визначається як Δm = Zmp + Nmn – mя Оскільки атом складається з ядра та електронів на орбітах, то mя = m0 – Ζm0. Отже, Δm = Zmp + Nmn – m0 + Zm0 = Z(mp + me ) + Nmn – m0. Знайдемо склад ядра: Кількість нуклонів: А = 17. Кількість протонів: Z = 8. Кількість нейтронів:’N = А – Z – 9. Eзв = (Z(mр + me) + Nmn – m0)c2. Перевіримо одиницю фізичної величини: Знайдемо числове значення: Eзв = (8 (1,00728 + 0,00055) + 9 х 1,00867 – 16,99913) х x 931,5 = 131,8 (МеВ) Відповідь: для розщеплення ядра необхідно 131,8 МеВ енергії. |
7.
Дано: MN = 14,00307 а. о. м. MHe = 4,0026 а. о. м. M0 = 16,99913 а. о. м. MH = 1,00783 а. о. м.
Q – ? | Розв’язання: Енергетичний вихід ядерної реакції визначається з формули: Q = Δmс2, де Δm — різниця мас спокою ядер частинок до і після реакції: Δm – (mΝ + mHe) – (mo – mH). Отже, Q = (mΝ + mHe – m0 – mн)с2. Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення: Q = (14,00307 + 4,0026 -16,99913 – 1,00783) 931,5 = = -1,2 (МеВ) Відповідь: енергетичний вихід ядерної енергії -1,2 МеВ. |
8.
Дано: ML= 6,01513 а. о. м. MH = 2,0141 а. о. м. MНe = 4,0026 а. о. м.
Q – ? | Розв’язання: Енергетичний вихід ядерної реакції визначається з формули: Q = Δmс2, де Δm – різниця, мас спокою ядер частинок до і після реакції: Δm = (mL + mH – mHe). Отже, Q = (mL + mH – 2mHe)c2. Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення: Q = (6,01513 + 2,0141 – 2 х 4,0026) 931,5 =22,4 (МеВ). Відповідь: енергетичний вихід ядерної енергії 22,4 МеВ. |
9.
Дано: ML = 7,01601 а. о. м. MН= 2,0141 а. о. м. MВс = 8,00531 а. о. м. Mn = 1,00866 а. о. м.
Q – ? | Розв’язання: Енергетичний вихід ядерної реакції визначається з формули: Q = Δmс2, де Δm – різниця мас снокою ядер частинок до і після реакції: Δm = (mL + mH) – (mВс+ mn). Отже, Q = (mL + mH – 2mHe)с2. Перевіримо одиницю фізичної величини:
Знайдемо числове значення: Q = (7,01601 + 2,0141 – 8,00531 – 1,00866) 931,5 =15 (МеВ). Відповідь: у цій реакції виділяється 15 МеВ енергії. |
10.
Дано: T = 8 год
T2 = 24 год
| Розв’язання: Згідно з законом радіоактивного poзпaду кількість радіоактивного потоку через часt1дорівнює А через час t2 Оскільки t2 = 3t, то
Відповідь: кількість радіоактивного ізотопу зменшилась в 9 разів. |
11.
Дано: Т1 = 10 хв Т2 = 40 хв T = 2 год = 120 хв N01 = N02 = N0
| Розв’язання: Згідно з законом радіоактивного розпаду кількість радіоактивних атомів у першому зразку дорівнює:
А в другому зразку: Оскільки То Відповідь: у другому зразку буде в 512 разів більше радіоактивних атомів, ніж у першому. |
12.
Дано: N0 = 103
N – ? | Розв’язання: Згідно з законом радіоактивного розпаду кількість радіоактивних ядер через час t дорівнює: Отже, Знайдемо числове значення: Відповідь: у радіоактивному препараті залишиться 0,7 х 103 ядер. |
13.
Дано: M0 = 1,67 х 10-27 кг R0 = 1,4 х 1015 м ρ – ? | Розв’язання: Густина речовини визначається з формули: Маса ядра складається з мас нуклонів, які входять в його Склад: m = m0А. Будемо вважати, що нуклони щільно упаковані в сферу радіусом: Отже, Перевіримо одиницю фізичної величини: Знайдемо числове значення: Відповідь: густина ядерної речовини становить близько |
14.
Реакція перетворення нейтрона на протон має вигляд: п → р + е – + v.
При такому перетворенні виконується закон збереження заряду. Адже нейтрон не має заряду, тому сумарний заряд частинок після перетворення має також дорівнювати нулю.
Тестові завдання
Варіант І
1. А; 2. В; 3. А; 4. В: 5. Б; 6. Г; 7. А; 8. Д; 9. А; 10. В; 11. Д; 12. В; 13. А; 14. Б; 15. Б; 16. А; 17. В; 18. Г; 19. В.
Варіант II
1. Б; 2. Б; 3. Г; 4. А; 5. Д; 6. Б; 7. В; 8. В; 9. Б; 10. Б; 11. Г; 12. Б; 13. А; 14. А; 15. В; 16. А; 17. Д; 18. А;
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...