Тема №8203 Ответы к задачам по физике Генденштейн (Часть 3)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике Генденштейн (Часть 3) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике Генденштейн (Часть 3), узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

12.12. Сравните энергии фотонов видимого света, инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского излучений.
12.13. На поверхность металла падают фотоны с энергией
2 эВ. Может ли свободный электрон в металле поглотить энергию
1 эВ? 2 эВ? 3 эВ? 4 эВ?
12.14. Красная граница фотоэффекта для никеля равна 248 нм.
Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении никеля светом
с длиной волны 300 нм? 200 нм?
12.15. Какова работа выхода электронов из металла, если под
действием фотонов с энергией 4 эВ с поверхности металла вылетают фотоэлектроны с максимальной кинетической энергией
1,8 эВ?
12.16. При фотоэффекте с поверхности металла вылетают
электроны с максимальной кинетической энергией 1,2 эВ. Какова энергия падающих на поверхность фотонов, если работа выхода электронов из данного металла 1,5 эВ? Является ли падающее
на поверхность излучение видимым светом?
г-W l Второй уровень
12.17. Найдите энергию фотона видимого света с длиной волны 500 нм. Выразите ответ в джоулях и электрон-вольтах.
12.18. Найдите энергию фотона видимого света с длиной волны 600 нм. Выразите энергию в джоулях и в электрон-вольтах.
12.19. Определите красную границу фотоэффекта Атах:
а) для цинка;
б) для оксида бария.
12.20. Как изменяются максимальная кинетическая энергия
фотоэлектронов и задерживающее напряжение при уменьшении
длины волны излучения, вызывающего фотоэффект?
12.21. Как изменяются при удалении источника света от вакуумного фотоэлемента:
а) максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов;
б) количество фотоэлектронов, ежесекундно вылетающих с
поверхности катода?
12.22. Работа выхода электронов из натрия равна 3,6 • 10“19 Дж.
Возникает ли фотоэффект при облучении натрия видимым излучением? инфракрасным?
12.23. При освещении поверхности металла светом частотой
5 • 1014 Гц вылетают фотоэлектроны. Какова работа выхода электронов из металла, если максимальная кинетическая энергия
фотоэлектронов 1,2 эВ?
61
12.24. Определите наибольшую скорость электронов, вылетевших из цезия при освещении его светом частотой 7,5 • 1014 Гц.
12.25. Работа выхода электронов из кадмия равна 4,08 эВ. Какова частота света, если максимальная скорость фотоэлектронов
7,2 • 105 м/с?
12.26. Каково задерживающее напряжение для электронов,
вырванных ультрафиолетовым излучением с длиной волны
0,1 мкм из вольфрамовой пластины?
12.27. Измеренное при фотоэффекте значение задерживающего напряжения равно 2,4 В. Найдите длину волны падающего на
поверхность излучения, если работа выхода электронов из металла 2,4 • 10-19 Дж.
12.28. Какова максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих при действии на поверхность цинка ультрафиолетового
излучения с длиной волны 150 нм?
12.29. Падающий на поверхность катода желтый свет вызывает фотоэффект. Обязательно ли возникнет фотоэффект при освещении катода синим светом? оранжевым светом?
г-НЦ Третий уровень
12.30. На сколько надо изменить частоту падающего на поверхность металла излучения, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов увеличилась от 500 до 800 км/с?
12.31. Какова максимальная скорость фотоэлектронов при
действии на катод света длиной волны 450 нм, если красная граница фотоэффекта для данного катода 600 нм?
12.32. На рисунке представлен результат экспериментального
исследования зависимости максимальной кинетической энергии
фотоэлектронов от частоты падающего на катод фотоэлемента света. Используя эти результаты, определите (в электрон-вольтах) работу выхода электронов и максимальную кинетическую энергию
фотоэлектронов при частоте падающего света 7 • 1014 Гц.
62
(^) 12.33. Фотоэлектроны, вырванные с поверхности металла излучением частотой Vj = 2 • 1015 Гц, полностью задерживаются тормозящим электрическим полем при напряжении U1 = 7 В, а излучением частотой v2 = 4 • 1015 Гц — при напряжении U2 = 15 В.
Какое значение постоянной Планка получается на основе этих
экспериментальных данных?
12.34. Когда на поверхность металла действует излучение
длиной волны 500 нм, задерживающее напряжение равно 0,6 В.
Каково задерживающее напряжение при действии на эту поверхность излучения длиной волны 350 нм?
Еще, быть может, каждый атом —
Вселенная, где сто планет;
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.
В. Брюсов
13. СТРОЕНИЕ АТОМА.
АТОМНЫЕ СПЕКТРЫ. ЛАЗЕРЫ
hVkn = Е Н Е
УСТНАЯ РАЗМИНКА
13.1. На основании каких экспериментальных данных Резерфорд сформулировал планетарную модель атома?
13.2. Ядро атома и электроны имеют разные знаки зарядов и,
следовательно, притягиваются друг к другу. Объясните в рамках планетарной модели атома, почему электроны не падают на
ядро.
13.3. Можно ли применять закон Кулона для вычисления
силы взаимодействия альфа-частицы с ядром атома золота в опыте Резерфорда?
13.4. Какие классические представления о движении и взаимодействии частиц лежат в основе теории Бора?
13.5. В чем заключается противоречие между планетарной моделью атома по Резерфорду и законами классической физики?
13.6. В чем заключаются противоречия между постулатами
Бора и законами классической физики?
13.7. При каком условии атом не излучает энергию?
13.8. В результате каких происходящих в атоме изменений
возникает излучение?
63
13.9. Какие изменения происходят в атоме в результате поглощения излучения?
13.10. В каком состоянии находится вещество, имеющее линейчатый спектр испускания?
13.11. Чем определяется частота излучения атома по теории
Бора?
13.12. Какую среду называют активной?
13.13. Что можно сказать о фотонах, входящих в состав пучка
лазерного излучения?
-г П Первый уровень
13.14. Укажите, при каких переходах атом излучает энергию,
а при каких — поглощает:
а) переход с первого энергетического уровня на четвертый;
б) переход со второго энергетического уровня на первый;
в) переход со второго энергетического уровня на третий;
г) переход с третьего энергетического уровня на первый.
13.15. При переходе атома с одного энергетического уровня на
другой испущен фотон энергией 1,5 эВ. Увеличилась или уменьшилась в результате перехода энергия атома? на сколько?
13.16. При переходе атома с одного энергетического уровня
на другой поглощен фотон частотой 6 • 1014 Гц. Увеличилась или
уменьшилась в результате перехода энергия атома? На какое
значение?
13.17. При облучении атом водорода перешел из первого энергетического состояния в третье. При возвращении в исходное состояние он сначала перешел из третьего состояния во второе, а
затем из второго в первое. Сравните энергии фотонов, поглощенных и излученных атомом.
13.18. Минимальная частота излучения, которое может поглотить атом, находящийся на первом энергетическом уровне, равна
2 • 1015 Гц. Каково «расстояние» в джоулях между первым и вторым энергетическими уровнями атома?
r-d~l Второй уровень
13.19. Какие из разреженных газов дают линейчатые спектры
испускания и поглощения: метан, неон, углекислый газ, гелий,
радон, водяной пар, пары ртути, сернистый газ?
13.20. Какое вещество дает линейчатые спектры испускания
и поглощения:
а) твердый кислород;
б) жидкий кислород;
64
в) разреженный атомарный кислород;
г) озон 0 3;
д) кислород 0 2?
13.21. В люминесцентных лампах пары ртути при прохождении тока испускают ультрафиолетовое излучение. Находящийся
с внутренней стороны стенок баллона лампы слой люминофора
поглощает это излучение и испускает видимый свет. Сплошным
или линейчатым является спектр ультрафиолетового излучения?
13.22. Какой спектр — непрерывный или линейчатый — можно наблюдать с помощью спектроскопа от следующих источников: спирали электрической плитки, раскаленного куска металла, газовой горелки?
13.23. При пропускании тока через пары ртути энергия атома
ртути после столкновения с электроном увеличивается на 4,9 эВ.
Какова длина волны излучения, которое испускают атомы ртути после этого?
13.24. На рисунке показаны энергетические уровни атома.
Стрелками обозначены переходы между уровнями. При каком переходе происходит поглощение излучения? испускается излучение с максимальной длиной волны? испускается излучение с максимальной частотой?
13.25. Какую роль в работе лазера играют метастабильные
уровни атомов?
13.26. Почему при использовании вынужденного излучения
удается получить практически не расходящийся световой пучок?
г-^1 Третий уровень
(^) 13.27. Атом водорода при переходе из одного стационарного
состояния в другое испускает последовательно два кванта с длинами волн А, = 4050 нм и Х2 = 97,2 нм. Определите изменение
энергии атома.
3 — Л. Э. Генденштейн 11 кл. ч. 2 65
13.28. На рисунке показаны энергетические уровни атома.
Стрелками обозначены переходы между уровнями. Пусть X. — длина
волны излучения, испускаемого или поглощаемого при соответствующем переходе. Выразите:
а) Х4 через Х2 и Х3;
б) Л3 через Л, и Лв;
в) Л_ через Л2 и Л6.
't 'k , k
3 4
i
5
k
6
i
2
>r
13.29. На рисунке приведены три спектра излучения. Верхний спектр принадлежит некоторому чистому газу, два остальных — спектрам газовых смесей. В какой из смесей содержится
газ, спектр которого представлен на верхнем рисунке? Объясните свой ответ.
Ill III
13.30. Сколько фотонов испускает за полчаса лазер, если
мощность его излучения 2 мВт? Длина волны излучения
750 нм.
13.31. Разность энергий двух уровней (метастабильного и невозбужденного), используемых при работе лазера, равна 2,1 эВ.
Какова длина волны лазерного излучения? Какова мощность
излучения лазера, если каждую секунду испускается 1016 фотонов?
66
Конечно, здесь есть своя трудность: квантовомеханическое поведение вещей чрезвычайно странно.
Р. Фейнман
14. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА
X = — , Ар ■ Ах > h
Р
УСТНАЯ РАЗМИНКА
14.1. Какие объекты, согласно представлениям классической
физики, имеют волновую природу, а какие — корпускулярную?
14.2. Что такое корпускулярно-волновой дуализм?
14.3. Приведите примеры проявления волновых и корпускулярных свойств света.
14.4. Приведите примеры проявления корпускулярных и волновых свойств электрона.
14.5. Как частица или как волна ведет себя электрон: а) в телевизионной трубке; б) в электронном микроскопе; в) в атоме?
14.6. Приведите примеры явлений, которые хорошо объясняет волновая теория света.
14.7. Приведите примеры явлений, которые можно объяснить
используя представление о световых квантах.
- г Л Первый уровень
с Е
14.8. Частоту света можно записать двояко: а) v = —; б) v = —,
A h
где X — длина волны, Е — энергия кванта, h — постоянная Планка. Какая из этих формул является следствием волновой теории,
а какая — квантовой?
14.9. Какие «волновые» и «корпускулярные» характеристики
света связывает формула Планка Е = hv?
14.10. Почему в квантовой механике понятие траектории не
имеет смысла?
14.11. Зависит ли длина волны де Бройля, связанной с частицей, от массы и скорости этой частицы?
г ^ Л Второй уровень
14.12. Как проявляется соотношение неопределенностей в микромире?
14.13. Может ли микрочастица с точки зрения соотношения
неопределенностей покоиться?
14.14. Чем массивнее частица, тем легче предсказать ее положение. Как это объяснить?
3* 67
14.15. Почему соотношение неопределенностей несущественно
для макроскопических тел?
14.16. Определите длину волны де Бройля, связанной с пылинкой массой 0,001 мг, которая движется со скоростью 5 м/с.
О чем свидетельствует полученный ответ?
14.17. Вычислите длину волны де Бройля, которая соответствует электрону, движущемуся со скоростью 107 м/с.
■-Hi Третий уровень
14.18. Как на основе соотношения неопределенностей сделать
заключение о том, что электрон в атоме не может двигаться по
круговой орбите?
14.19. Как в одном и том же объекте могут сочетаться свойства неделимых частиц и распределенных в пространстве волн?
14.20. Вычислите длину волны де Бройля, соответствующей
электрону после разгона в электронно-лучевой трубке при анодном напряжении 2 кВ.
14.21. Через узкую щель пролетают электроны, испускаемые
электронной пушкой. Можно ли точно предсказать угол отклонения очередного электрона? Что позволяют предсказать законы
квантовой механики?
14.22. Какие из перечисленных понятий теории Бора используются и в современной квантовой механике:
а) орбита электрона; в) скорость электрона;
б) энергия атома; г) частота обращения электрона?
Во всем мне хочется дойти
До самой сути...
До оснований, до корней,
До сердцевины.
Б. Пастернак
15. АТОМНОЕ ЯДРО. РАДИОАКТИВНОСТЬ
z X -> az: 42Y + tHe, AZX -> Z* Y + _»«, N - N0 ■ 2 ?
УСТНАЯ РАЗМИНКА
15.1. Используя Периодическую систему химических элементов Д. И. Менделеева, определите количество протонов, нейтронов и электронов в атомах углерода, фтора, галлия, молибдена.
15.2. Используя Периодическую систему химических элементов Д. И. Менделеева, определите количество протонов, нейтронов и электронов в атомах азота, фосфора, индия, кадмия.
68
15.3. Существует ли атомное ядро, заряд которого меньше заряда протона?
15.4. В ядре атома химического элемента 23 протона и 28 нейтронов. Назовите этот элемент.
15.5. Назовите химический элемент, в атомном ядре которого
содержатся:
а) 7 протонов и 7 нейтронов;
б) 18 протонов и 22 нейтрона;
в) 51 протон и 71 нейтрон;
г) 101 протон и 155 нейтронов.
15.6. В ядре какого элемента содержится 14 протонов и столько же нейтронов? В ядрах каких элементов содержится равное
число протонов и нейтронов?
15.7. В ядре атома серебра 108 частиц. Вокруг ядра обращается
47 электронов. Сколько в ядре этого атома нейтронов и протонов?
15.8. На рисунках схематически показаны некоторые ядра.
Какие из них принадлежат изотопам одного и того же химического элемента? Назовите соответствующие изотопы.
15.9. Чем отличаются по составу ядра изотопов бериллия ^Ве
15.10. Сравните свойства ядерных и электрических сил.
15.11. Могут ли только электрические силы удерживать нуклоны в ядре?
15.12. Что представляют собой альфа-излучение, бета-излучение
и гамма-излучение? Какова их проникающая способность?
15.13. Какое из радиоактивных излучений не отклоняется
магнитным и электрическим полями?
15.14. Как изменяются масса и заряд ядра в результате испускания альфа-частицы?
15.15. Как изменяются масса и заряд ядра в результате испускания бета-частицы?
15.16. Может ли при радиоактивном распаде ядра наблюдаться:
а) увеличение заряда и массы ядра;
б) увеличение заряда и уменьшение массы;
в) уменьшение заряда и увеличение массы;
г) уменьшение заряда и массы?
69
15.17. Можно ли повлиять на скорость радиоактивного распада внешними воздействиями: нагреванием, электрическим или
магнитным полем, механическими воздействиями?
15.18. Распадутся ли через сутки все ядра изотопа, период полураспада которого равен 2 ч?
15.19. Почему радиоактивность урана за несколько лет заметно не изменяется?
15.20. Можно ли предсказать момент распада радиоактивного
ядра?
- г Н Первый уровень
15.21. Пользуясь Периодической системой химических элементов Д. И. Менделеева, определите состав ядра кобальта. Запишите соответствующее символическое обозначение *Х.
15.22. Какое ядро образуется в результате а-распада полония-212?
15.23. При (3-распаде из ядра свинца-210 вылетают электрон и
антинейтрино. Какое ядро образуется в результате (3-распада?
15.24. Во что превращается ядро натрия-22 в результате
p-распада? Запишите уравнение реакции.
15.25. Во сколько раз уменьшается количество атомов радиоактивного элемента за два периода полураспада?
15.26. Во сколько раз уменьшается количество атомов радиоактивного элемента за пять периодов полураспада?
15.27. Количество атомов радиоактивного элемента уменьшилось в 1000 раз. Сколько прошло периодов полураспада? Дайте
приблизительный ответ.
■-«П Второй уровень
15.28. Назовите химический элемент, заряд ядер атомов которого равен:
а) 4 ■ 10 18 Кл; б) 5,6 • 1 0 18 Кл; в) 8,8 • 10“18 Кл.
15.29. Чему равны заряды ядер атомов элементов с порядковыми номерами 1, 5 и 20 в Периодической системе химических
элементов Д. И. Менделеева?
15.30. Во сколько раз размеры атома превышают размеры
ядра? Во сколько раз объем атома больше объема ядра? Дайте
приблизительные ответы.
15.31. Одинаковы ли ядерные силы, действующие между двумя протонами, между двумя нейтронами, между протоном и нейтроном?
70
15.32. Излучение радиоактивного препарата, находящегося на
дне канала в куске свинца, расщепляется в однородном магнитном
поле на три пучка (см. рисунок). Какой из этих пучков образован
а-частицами? р-частицами? у-излучением? Магнитная индукция
поля направлена от нас перпендикулярно плоскости рисунка.
15.33. Узкий пучок р-излучения в однородном магнитном
поле заметно расширяется. О чем это свидетельствует?
15.34. Почему распад и деление тяжелых ядер происходят при
любой температуре, а реакции синтеза легких ядер — только при
достаточно высоких температурах?
15.35. Запишите реакции а-распада урана 2:“ U и р-распада
15.36. Запишите уравнение распада ядра плутония-239, в результате которого образуется ядро урана-235. Какая частица вылетает при распаде?
15.37. Ядро полония 218в4Ро образовалось после двух последовательных а-распадов. Из какого ядра оно образовалось?
15.38. Какой изотоп образуется из урана 239®U после двух
Р-распадов и одного а-распада?
15.39. Ядро тория 23g20Th претерпевает три а-распада и два
Р-распада. Определите порядковый номер и массовое число образовавшегося ядра и назовите его.
15.40. Во что превратится ядро изотопа урана 2g!2U после шести а-распадов и трех р-распадов?
15.41. Период полураспада иода-131 равен 8 сут. Сколько процентов начального количества атомов иода-131 останется через
24 сут?
15.42. Период полураспада селена-75 равен 120 сут. Сколько
процентов атомов этого изотопа распадется за 840 сут?
15.43. Масса радиоактивного изотопа серебра за 810 сут
уменьшилась в 8 раз. Определите период полураспада данного
изотопа.
15.44. Каков период полураспада радиоактивного изотопа,
если за 12 ч в среднем распадается 7500 атомов из 8000?
15.45. Период полураспада радиоактивного изотопа равен
20 мин. Через какое время в образце массой 4 г останется 500 мг
данного изотопа?
1
2
свинца 28®РЬ,
71
15.46. Период полураспада цезия-134 равен 2 года. За какое
время количество этого изотопа в образце уменьшается в 8000 раз?
Дайте приблизительный ответ.
■~Г~Я Третий уровень
15.47. Плотность как легких, так и тяжелых ядер почти одинакова. Какой вывод можно сделать о расположении нуклонов в
ядре?
(^) 15.48. Какое ядро с одинаковым числом нейтронов и протонов
имеет радиус в полтора раза меньший, чем ядро алюминия ^Т,А1?
15.49. Как вы считаете, существуют ли между нуклонами в
атомных ядрах силы отталкивания?
15.50. Два образца содержали в начальный момент одинаковое количество радиоактивных атомов. Через сутки количество
радиоактивных атомов в первом образце оказалось в 2 раза больше, чем во втором. Найдите период полураспада атомов второго
образца, если для атомов первого образца он равен 8 ч.
(^) 15.51. Радиоактивный атом тория 2'^Th превратился в атом
висмута 218|Bi. Сколько произошло а- и (3-распадов в ходе этого
превращения?
15.52. Сколько а- и (3-распадов происходит при превращении
радия-226 в свинец-206?
15.53. Для искусственно созданного радиоактивного изотопа
нептуния 2|gNp конечным (стабильным) продуктом распада является висмут-209. Определите общее количество распадов при
таком превращении.
15.54. Из 10 млрд атомов нестабильного изотопа за час распалось 2,5 млрд. Какое количество атомов уцелеет еще через час:
больше или меньше 5 млрд?
Мы тайны эти скоро вырвем у ядра,
На волю пустим джинна из бутылки.
В. Высоцкий
16. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ ЯДЕР
Е = ДМ • с2 = (Zm + Nm - М ) ■ с2 СВ v р п я '
УСТНАЯ РАЗМИНКА
16.1. Как зависит «прочность» ядер атомов от их энергии
связи?
16.2. Дефект масс ученик пояснил уменьшением масс частиц,
образовавших ядро. Так ли это?
72
16.3. Определите, не пользуясь справочными таблицами, энергия связи какого из ядер больше: лития ^Li или бериллия ^Ве.
16.4. Как изменится масса системы из свободных протона и
нейтрона после соединения их в атомное ядро?
16.5. Какие законы сохранения выполняются при ядерных
реакциях?
16.6. При каком условии ядерные реакции идут с выделением
энергии?
16.7. При каком условии ядерные реакции идут с поглощением энергии?
16.8. Почему нейтроны оказываются наиболее удобными частицами для бомбардировки атомных ядер?
16.9. Какую роль выполняют графит и вода в ядерных реакторах?
16.10. Как осуществляют управление ядерной реакцией?
16.11. Почему для термоядерного синтеза используют легкие
атомные ядра?
-г Н Первый уровень
16.12. Энергии связи ядер железа-56 и урана-238 равны соответственно 492 и 1802 МэВ. Какое из них более устойчиво? Почему?
16.13. Пользуясь справочными таблицами, определите
(в а.е.м.) массу ядер гелия jHe, лития gLi, алюминия jgAl.
16.14. Пользуясь справочными таблицами, найдите дефект
масс ядра азота 1*N.
16.15. Пользуясь справочными таблицами, найдите дефект
масс ядра лития gLi.
16.16. Пользуясь справочными таблицами, определите дефект
масс ядер гелия jHe, алюминия ^А1.
16.17. Произошел самопроизвольный распад ядра. Выделилась
или поглотилась энергия во время этого распада? Ответ обоснуйте.
16.18. При бомбардировке лития (gLi) протонами определенной энергии образуется бериллий ЦВе). Какая частица вылетает
при этой реакции? Запишите уравнение реакции.
16.19. Какими частицами необходимо бомбардировать ядро
азота (“ N), чтобы получить изотоп углерода (14С) и протон? Запишите уравнение реакции.
16.20. Допишите уравнение ядерной реакции:
1980Hg + Jra -» ? + 1978A u.
73
16.21. Допишите уравнение ядерной реакции:
9Ве + ? -> »вс + \п.
16.22. Допишите уравнение ядерной реакции:
147N + ? -> “ В + 42Не.
16.23. Допишите уравнение ядерной реакции:
? + *Н -> 22Na + 4Не.
16.24. При облучении мишени протонами образуется магний-24 и вылетают а-частицы. Запишите уравнение происходящей ядерной реакции.
16.25. При облучении ядрами дейтерия мишени из молибдена-95 наблюдается вылет нейтронов. Запишите уравнение происходящей ядерной реакции.
с Л Второй уровень
(^ ) 16.26. Определите энергию связи ядра радия-226.
16.27. Напишите цепочку ядерных превращений ядра урана
2||U, захватившего нейтрон, в плутоний 2|®Ри, учитывая, что все
вновь образованные ядра испытывают радиоактивный распад с
испусканием электрона.
16.28. Ядро урана 2|62U поглощает один нейтрон и делится на
два осколка, испуская четыре нейтрона. Один из осколков — ядро
цезия 13576C s. Ядром какого изотопа является второй осколок?
16.29. Найдите энергию связи ядра урана 2g|U.
16.30. У какого из элементов удельная энергия связи больше:
а) с массовым числом 200 или 100;
б) с массовым числом 20 или 80?
16.31. Почему удельная энергия связи в тяжелых ядрах убывает с увеличением массового числа?
16.32. Какова энергия связи ядра кремния ;“ Si?
16.33. Какова энергия связи ядра углерода 13вС?
16.34. Какова удельная энергия связи ядра алюминия 2дА1?
16.35. Какова удельная энергия связи ядра радия 22®Ra?
16.36. В процессе термоядерного синтеза 5 • 104 кг водорода
превращаются в 49 644 кг гелия. Определите, сколько энергии
выделяется при этом.
16.37. При образовании ядра гелия-4 из двух ядер дейтерия
освобождается энергия 23,8 МэВ. На сколько масса образовавшегося ядра меньше массы двух ядер дейтерия?
16.38. Один нейтрон может вызвать в куске урана цепную реакцию с выделением огромного количества энергии. Откуда же
берется этот нейтрон?
74
(^ ) 16.39. Выделяется или поглощается энергия при следующей
ядерной реакции:
147N + 42Не -» 1Т80 + JH?
16.40. Выделяется или поглощается энергия в ядерной реакции:
ILi + "Не -> 1®В + In?
ггтЯ Третий уровень
16.41. Почему природный уран не является атомным горючим
и хранение его не связано с опасностью взрыва?
(^ ) 16.42. При а-распаде неподвижного ядра радия-226 образуется
ядро радона-222. Какова скорость образовавшегося ядра радона?
16.43. На сколько энергия связи ядра атома изотопа углерода *|С больше энергии связи ядра его другого изотопа 12С, если
разность масс соответствующих атомов этих изотопов составляет
3,0106 а.е.м.?
16.44. Определите наименьшую энергию, необходимую для
разделения ядра углерода на три одинаковые частицы.
16.45. Как посредством ядерной реакции осуществить мечту
алхимиков — из ртути получить золото?
16.46. Определите энергетический выход ядерной реакции:
73Li + 2jH -» \п + «Be.
16.47. Определите энергетический выход ядерной реакции:
|Li + ;н -> 'Не + |Не.
16.48. В результате попадания а-частицы в ядро бериллия ®Ве
вылетает нейтрон (именно так он и был открыт). Запишите уравнение соответствующей ядерной реакции. Каков ее энергетический выход?
(^ ) 16.49. Определите энергетический выход ядерной реакции
14N + 4Не —> 'Н + 170, если удельная энергия связи ядра азота
равна 7,48 МэВ/нуклон, ядра гелия — 7,075 МэВ/нуклон, а ядра
кислорода — 7,75 МэВ/нуклон.
16.50. Какая энергия выделяется при термоядерной реакции:
2Н + ^Н -» 42Не + In?
(^ ) 16.51. Период полураспада плутония-238 Т = 86 лет. При распаде каждого ядра этого изотопа выделяется энергия Е0 = 5,5 МэВ.
Сколько энергии выделится за время t = 43 года в образце, содержащем тп = 238 мг плутония?
75
16.52. При делении одного ядра урана-235 на два осколка выделяется энергия 200 МэВ. Какая энергия освобождается
при «сжигании» в ядерном реакторе 1 г этого изотопа? Сколько
каменного угля нужно сжечь, чтобы получить столько же энергии? Удельная теплота сгорания каменного угля 29 МДж/кг.
16.53. Определите массу воды, которую можно нагреть от
20 до 100 °С и выпарить за счет энергии, выделяющейся при делении 9,4 г урана-235. Считайте, что при каждом делении ядра
урана выделяется энергия 200 МэВ; удельная теплоемкость воды
4,2 кДж/(кг • К), ее удельная теплота парообразования 2,3 МДж/кг.
Потери энергии не учитывайте.
16.54. КПД атомной электростанции мощностью 600 МВт равен 28 % . Найдите массу ядерного горючего (урана-235), которое расходует электростанция каждые сутки. Считайте, что при
каждом делении ядра урана выделяется энергия 200 МэВ.
16.55. Найдите КПД атомной электростанции мощностью
500 МВт, если каждые сутки она расходует 2,35 кг урана-235.
Считайте, что при каждом делении ядра урана выделяется энергия 200 МэВ.
Быть может, эти электроны —
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
В. Брюсов
17. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
17.1. Означает ли распад частицы на две (или большее количество других частиц), что она состояла из нескольких частиц?
17.2. Какие фундаментальные физические законы разрешают (или запрещают) те или иные превращения элементарных частиц?
17.3. Каким взаимодействием обусловлены ядерные силы
между нуклонами в атомных ядрах?
17.4. Какие частицы участвуют в сильных взаимодействиях?
17.5. Какие частицы называют лептонами?
17.6. Какое взаимодействие характеризует процессы, происходящие с лептонами? Приведите примеры таких процессов.
17.7. Что понимают под веществом и антивеществом?
17.8. Какие элементарные частицы называют стабильными?
Назовите стабильные частицы.
76
17.9. Нарисуйте схемы атомов гелия и антигелия, укажите, из
каких элементарных частиц они состоят.
17.10. При аннигиляции медленно движущихся электрона и
позитрона образовалось два у-кванта. Под каким углом друг к
другу они разлетелись?
г-«П Второй уровень
17.11. И атом водорода, и нейтрон могут распадаться на протон и электрон. Почему же атом водорода не считают элементарной частицей, а нейтрон причисляют к ним?
17.12. Какая энергия выделилась бы при полной аннигиляции
1 кг вещества и 1 кг антивещества?
17.13. Определите энергию, которая выделяется при аннигиляции электрона и позитрона.
17.14. Какая энергия выделяется при аннигиляции нейтрона
и антинейтрона?
17.15. Какая энергия выделяется при аннигиляции протона и
антипротона?
■—Г~Я Третий уровень
17.16. При распаде свободного нейтрона рождаются протон и
другие частицы. Почему же распад свободного протона с образованием нейтрона невозможен?
17.17. Элементарная частица пи-нуль-мезон (я0), масса которой
в 264 раза больше массы электрона, распадается на два у-кванта.
Найдите частоту у-излучения, считая частицу до распада неподвижной.
17.18. При какой частоте излучение при взаимодействии с веществом способно вызвать рождение пары электрон-позитрон?
17.19. При аннигиляции электрона и позитрона образовались
два у-кванта. Найдите длину волны возникшего излучения, пренебрегая кинетической энергией частиц до реакции.
(^) 17.20. Может ли свободный электрон поглотить фотон?
17.21. Может ли один у-квант в вакууме превратиться в пару
электрон-позитрон?
■г£] Первый уровень
СТРОЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ
Остановивший Солнце — двинувший Землю.
Надпись на могиле Коперника
18. СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА
УСТНАЯ РАЗМИНКА
18.1. Можно ли увидеть с Земли любую точку поверхности
Луны?
18.2. У каких планет средняя плотность больше: планет земной группы или планет-гигантов?
18.3. Какой радиус Земли больше: полярный или экваториальный? Почему?
18.4. Куда направлены хвосты комет относительно Солнца?
18.5. Между орбитами каких планет расположен пояс астероидов?
18.6. За счет каких источников энергии излучает Солнце?
18.7. Имеет ли Солнце поверхность в обычном для нас понимании этого слова?
-г Н Первый уровень
18.8. Какие основные химические элементы и в каком соотношении входят в состав Солнца?
18.9. Откуда возникли кратеры на поверхности Луны?
18.10. В чем причины более высокой температуры атмосферы
Венеры по сравнению с земной?
18.11. Что представляют собой кольца Сатурна?
18.12. О чем свидетельствует тот факт, что температуры поверхностей планет-гигантов выше, чем должны быть за счет
падающей на них энергии Солнца?
18.13. Какие звезды имеют более высокую температуру
поверхности: красные или голубые?
18.14. О чем свидетельствует наличие гранул в фотосфере
Солнца?
18.15. Каких химических элементов больше всего на Солнце?
18.16. Сколько времени будет еще существовать Солнце?
78
18.17. В чем сущность определения расстояний до планет Солнечной системы методом параллакса?
18.18. Почему поверхность Марса имеет красноватый цвет?
18.19. Можно ли разглядеть с Земли детали ландшафта Венеры с помощью оптического телескопа?
18.20. Почему кольца Сатурна могут «исчезать» для земных
наблюдателей? Проиллюстрируйте свой ответ рисунком.
18.21. Нарисуйте орбиту кометы и саму комету, летящую
«хвостом вперед».
18.22. В чем схожи кипящая вода и солнечные гранулы?
18.23. Почему Солнце не взрывается, как термоядерная бомба?
18.24. Каковы различия в переносе энергии от ядра к поверхности Солнца для различных зон внутри Солнца?
■-|~Я Третий уровень
18.25. Где нужно расположить телескопы на поверхности Земли, чтобы методом параллакса наиболее точно определить расстояние до Марса?
18.26. Как из наблюдений Луны с помощью даже небольшого телескопа можно сделать вывод, что период обращения Луны
вокруг своей оси равен периоду ее обращения вокруг Земли?
18.27. Астронавт с поверхности Луны несколько земных суток
наблюдает за Землей. Что он увидит?
@ 18.28. Фобос и Деймос вращаются вокруг Марса в одном направлении и в одной плоскости. Почему же на марсианском небе
эти спутники движутся в противоположных направлениях?
18.29. Камень падает с высоты 10 м. Где падение произойдет
быстрее — на Земле или на Марсе? Поясните свой ответ.
18.30. Пылинка опускается с высоты 10 м. Где этот процесс
займет меньше времени — на Земле или на Марсе? Поясните
свой ответ.
(^ ) 18.31. Атмосферное давление на Марсе в 150 раз меньше, чем
на Земле. Сравните массу атмосферы Марса с массой атмосферы Земли. Считайте, что радиус Марса в 2 раза меньше радиуса
Земли, а его масса меньше массы Земли в 9 раз.
18.32. Объясните, почему полосы на поверхности Юпитера
параллельны его экватору.
18.33. Какие особенности Солнца и Солнечной системы
способствовали возникновению и развитию жизни на Земле?
г-У1 Второй уровень
79
18.34. Известно, что в ядре Солнца вследствие термоядерных
реакций образуются нейтрино и у-кванты, которые человеческий
глаз не фиксирует. Почему же мы тогда видим Солнце?
@ 18.35. Предложите метод определения массы Солнца.
18.36. Оцените среднюю плотность Солнца, пользуясь приведенными на форзаце сведениями.
Ведь, если звезды зажигают —
значит — это кому-нибудь нужно?
В. Маяковский
19. МИР ЗВЕЗД
УСТНАЯ РАЗМИНКА
19.1. Из чего образуются звезды?
19.2. Как называется ближайшая к Солнцу звезда?
19.3. Как изменяется суммарный блеск двойной звездной
системы, когда одна звезда заслоняет другую?
19.4. В каком созвездии находится переменная звезда типа
цефеид, от которой происходит название этого типа звезд?
19.5. Что означает термин «новая звезда»? Действительно ли
эта звезда «только что» образовалась?
19.6. Что означает термин «сверхновая звезда»? Обязательно
ли такая звезда моложе «новой»?
19.7. Какой будет конечная стадия эволюции Солнца: белый
карлик, нейтронная звезда или черная дыра?
■*=□ Первый уровень
19.8. Из каких химических элементов в основном состоят
звезды?
19.9. Каким образом измеряют расстояния до ближайших
звезд?
19.10. Как определяют расстояния до далеких звезд?
19.11. Какие силы приводят к образованию звезд из скоплений
газа?
19.12. Могут ли иметь одинаковые размеры две звезды, которые имеют одинаковые температуры поверхностей, но существенно отличаются по светимости?
19.13. Какую характеристику звезды подчеркивает термин
«красный гигант» — большую массу или большие размеры?
80
19.14. Какие процессы в системе двойных звезд могут приводить к взрывам «новых» звезд?
19.15. Почему цефеиды называют «маяками Вселенной»?
19.16. Какие из звезд имеют наименьшие характерные размеры: белые карлики или нейтронные звезды?
19.17. Что означает термин «нейтронная звезда»? Каким образом возникают такие звезды?
19.18. Действительно ли черные дыры являются черными?
Почему их так назвали?
■-■П Второй уровень
19.19. Почему прекращается сжатие межзвездного газа, приводящее к образованию звезды?
19.20. Где на диаграмме «температура — светимость» находится главная последовательность звезд?
19.21. Масса каких звезд больше: белых гигантов или красных гигантов?
19.22. Две звезды имеют одинаковую светимость, но разные
температуры поверхностей. Какая из этих звезд больше?
19.23. Почему у большинства звезд ядерные реакции происходят в ядре, а не вблизи от поверхности?
19.24. Что означает термин «белый карлик»?
19.25. Какие изменения происходят с цефеидами во время их
пульсаций?
19.26. Как по наблюдениям за цефеидами можно определить
расстояние до звездных скоплений, в которых эти цефеиды
находятся?
19.27. Какова природа энергии вспышки новой звезды?
19.28. В ходе каких процессов образуются тяжелые элементы?
19.29. Откуда известно, что Солнце — это звезда второго или
третьего поколения?
■-Г~|И Третий уровень
19.30. Объясните принцип определения расстояний до звезд
по годичным параллаксам.
19.31. Нарисуйте распределение звезд на диаграмме «температура — светимость» и укажите положение белых карликов и
красных гигантов.
19.32. Видимая яркость двух звезд, находящихся на расстоянии 100 и 600 световых лет от Солнечной системы, одинакова.
Во сколько раз отличаются светимости этих звезд?
81
19.33. Видимая яркость двух цефеид, имеющих одинаковый
период, отличается в 25 раз. Что можно сказать о расстояниях
до этих цефеид?
19.34. Известно, что 90 % всех звезд — это звезды главной
последовательности. Почему красных гигантов гораздо меньше,
чем звезд главной последовательности?
19.35. У каких звезд водород «горит» не в ядре, а ближе к
поверхности?
19.36. Почему энергия ядерных реакций на поверхности новой звезды вызывает сбрасывание оболочки, а энергия ядерных
реакций в ядре Солнца не приводит к его разрушению?
19.37. Опишите качественно, что происходит со звездой, которая стала сверхновой.
19.38. Почему звезды большей массы быстрее эволюционируют, чем менее массивные звезды?
19.39. В недрах белых карликов не происходят никакие ядер-
ные реакции. За счет какой энергии светятся эти звезды?
Мы одни во Вселенной, быть может,
И собратьев по разуму нет,
И на все, что томит и тревожит,
У себя лишь найдем мы ответ.
В. Шефнер
20. ГАЛАКТИКИ. ВСЕЛЕННАЯ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
20.1. Кто начал первые исследования Галактики как звездной
системы?
20.2. Что установил американский астроном Хаббл, наблюдавший туманность Андромеды?
20.3. Откуда происходит название «Млечный Путь»?
20.4. Имеем ли мы возможность визуально наблюдать ядро
Галактики?
20.5. Какие типы галактик вам известны?
20.6. Назовите ближайшую к Солнечной системе на небе
северного полушария галактику.
20.7. Назовите ближайшие к Солнечной системе галактики.
В каком полушарии их можно наблюдать?
20.8. В какую сторону спектра смещены спектральные линии
у подавляющего большинства галактик?
82
20.9. Какие наблюдения указывают на то, что Вселенная расширяется?
20.10. В состав какой группы галактик входит наша Галактика?
20.11. Какие наблюдения указывают на то, что на начальной
стадии Вселенной вещество имело очень высокую температуру?
- г П Первый уровень
20.12. Какой вид имеет Галактика?
20.13. Сколько времени нужно свету, чтобы пересечь Галактику по ее диаметру?
20.14. Какой объект, по одной из гипотез, находится в центре
Галактики?
20.15. Что Вам известно о месте Солнца в Галактике?
20.16. За какое время Солнце делает оборот вокруг центра Галактики (иными словами — какова продолжительность галактического года)?
20.17. К какому типу галактик принадлежит туманность Андромеды?
20.18. В галактиках каких типов практически не происходит
звездообразование?
20.19. Какие галактики населены преимущественно молодыми звездами?
20.20. Как называется коэффициент пропорциональности в
законе Хаббла?
20.21. Почему наблюдаемые смещения спектральных линий
указывают на то, что Вселенная расширяется?
20.22. С какой характеристикой галактик связано красное
смещение линий в их спектрах?
20.23. На каких расстояниях от Солнечной системы находятся квазары?
20.24. И квазары и звезды наблюдаются как светящиеся точки. Чем же отличаются квазары от звезд?
20.25. Какую структуру имеет распределение вещества во
Вселенной?
20.26. Что имеют в ввиду, когда говорят о расширении Вселенной?
20.27. Существует ли центр расширения Вселенной?
20.28. Каков возраст Вселенной?
20.29. Что такое реликтовое излучение?
83
плП Второй уровень
20.30. Вообразите, что вы наблюдаете Галактику, разместившись у самого ее края, где звезд крайне мало. Каким вы увидите звездное небо?
20.31. Какова структура Галактики?
20.32. Сколько времени космический корабль будет пересекать Галактику по диаметру, двигаясь с первой космической скоростью (около 8 км/с) относительно ее центра?
20.33. Чем отличаются по составу спиральные и эллиптические галактики?
20.34. Существуют галактики с фиолетовым смещением спектральных линий. О чем это свидетельствует? Не противоречит ли
этот факт теории расширения Вселенной?
20.35. Почему для предсказания судьбы Вселенной очень
важно знать среднюю плотность вещества в ней?
Третий уровень
@ 20.36. Предложите способ определения массы Галактики.
20.37. Нарисуйте схему строения Галактики.
20.38. Какие наблюдения указывают на то, что образование
звезд в Галактике не завершено?
20.39. Галактики удаляются друг от друга. Удаляются ли
друг от друга звезды в пределах одной галактики?
20.40. На каком расстоянии от нас находится галактика, если
скорость ее удаления равна половине скорости света?
20.41. Какое открытие сделали недавно астрономы, наблюдая
за разбеганием далеких галактик?

Ответы к задачам по физике Генденштейн from zoner

Категория: Физика | Добавил: Админ (11.09.2016)
Просмотров: | Теги: Генденштейн | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar