Тема №5711 Ответы к задачам по физике Степанова (Часть 9)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике Степанова (Часть 9) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике Степанова (Часть 9), 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.

Ответы в самом низу встроенного документа

1612. Найдите наибольший порядок спектра для жел­
той линии натрия (д = 589 нм), если постоянная дифракци­
онной решетки равна 2 мкм.
1613. На дифракционную решетку, имеющую 500 штри­
хов на миллиметр, падает плоская монохроматическая вол­
на. Длина волны 500 нм. Определите наибольший порядок
спектра, который можно наблюдать при нормальном паде­
нии лучей на решетку.
1614. Какой наибольший порядок спектра можно ви­
деть в дифракционной решетке, имеющей 500 штрихов на
миллиметре, при освещении ее светом с длиной волны
720 нм?
1615. Какова ширина всего спектра первого порядка
(длины волн заключены в пределах от 0,38 мкм до
0,76 мкм), полученного на экране, отстоящем на 3 м от диф­
ракционной решетки с периодом 0,01 мм?
1616. При освещении дифракционной решетки светом
с длиной волны 590 нм спектр третьего порядка виден под
углом 10о12'. Определите длину волны, для которой спектр
второго порядка, полученный с той же дифракционной ре­
шеткой, будет виден под углом 6 ° 18'.
1617. На дифракционную решетку нормально падает пу­
чок света. Натриевая линия (X = 589 нм) дает в спектре
первого порядка угол дифракции 17°8/. Некоторая линия
дает в спектре второго порядка угол дифракции 24° 12'.
Найдите длину волны этой линии и число штрихов на еди­
нице длины решетки.
1618. Спектры второго и третьего порядков в видимой
области дифракционной решетки частично перекрываются
друг с другом. Какой длине волны в спектре третьего по­
рядка соответствует длина волны 700 нм в спектре второго
порядка?
1619. На дифракционную решетку, имеющую период
2 мкм, падает нормально свет, пропущенный сквозь свето­
фильтр. Фильтр пропускает волны с длиной волны от
500 до 600 нм. Будут ли спектры разных порядков перекры­
ваться друг с другом?
65. ИЗЛУЧЕНИЕ И СПЕКТРЫ
1620. Для излучения радиоволн нужны огромные антен­
ны, рентгеновские же лучи испускаются атомами, а 7 -лу­
чи — ядрами атомов. Почему электромагнитные волны са­
мых высоких частот генерируются самыми маленькими си­
стемами?
2Д)
1621. Когда чайник создает большее излучение: когда
в нем кипяток или когда в нем вода комнатной тем­
пературы?
1622. В комнате стоят два одинаковых алюминиевых
чайника, содержащие равные массы воды при 90 °С. Один
из них закоптился и стал черным. Какой из чайников быст­
рее остынет? Почему?
1623. Двое в столовой взяли на третье чай. Первый сра­
зу долил в стакан сливки, а другой сначала съел первое
и второе, а затем долил сливки в чай. Кто будет пить более
горячий чай?
1624. Почему в холодную погоду многие животные спят,
свернувшись в клубок?
1625. Нагревая кусок стали, мы при температуре
800 °С будем наблюдать яркое вишнево-красное каление,
но прозрачный стерженек плавленого кварца при той
же температуре совсем не светится (Ландсберг Г. С.
Оптика.— М.: Гостехиздат, 1954). Объясните этот эф­
фект.
1626. Почему мел выглядит среди раскаленных углей
темным?
1627. На светлом фоне керамического изделия сделан
темный рисунок. Если это изделие поместить в печь с высо­
кой температурой, то виден светлый рисунок на темном фо­
не. Почему?
1628. К какому виду излучения (тепловому или люми­
несцентному) относится свечение: а) раскаленной отливки
металла; б) лампы дневного света; в) звезд; г) некоторых
глубоководных рыб?
1629. Чем вызвана и к какому виду относится люминес­
ценция в следующих случаях: а) свечение экрана телевизо­
ра; б) свечение газа в рекламных трубках; в) свечение
стрелки компаса; г) свечение планктона в море?
1630. На рисунке 239 даны графики распределения
энергии в спектре нагретого тела при различных темпера­
турах Т{ и Г2. По оси абсцисс отложены длины волн, а по
оси ординат — энергия, соответствующая этим длинам
волн. Какой из графиков соответствует более высокой тем­
пературе?
1631. Для чего металлизируют (покрывают прочным
слоем фольги) спецодежду сталеваров, мартенщиков, про­
катчиков и др.?
1632. Почему в парниках температура значительно вы­
ше, чем у окружающего воздуха, даже при отсутствии ото­
пления и удобрений?
211
1633. Два совершенно одинаковых спиртовых термомет­
ра отличаются только цветом окраски спирта. Будут ли
термометры показывать одинаковую температуру, если их
выставить на солнце?
1634. Почему при уменьшении напряжения «световая
отдача» ламп накаливания уменьшается и свечение приоб­
ретает красноватый оттенок?
1635. Для обнаружения поверхностных дефектов в изде­
лиях (микроскопические трещины, царапины и др.) пользу­
ются люминесцентной дефектоскопией. На изделие на­
носится тонкий слой керосино-масляного раствора люми­
несцентного вещества, излишки которого затем удаляются.
Изделие освещают ультрафиолетовым светом. Объясните
этот метод.
1636. Почему не следует смотреть на пламя, возникаю­
щее при электросварке? Почему темное стекло предохраня­
ет глаза сварщика от вредного действия пламени?
1637. Почему медицинская лампа, дающая много ульт­
рафиолетовых лучей, называется «горным солнцем»?
1638. Почему ртутные лампы ультрафиолетового излу­
чения делают не из обычного стекла, а из кварцевого?
1639. Почему при спектральном анализе исследуемое
вещество помещают в пламя горелки или вводят в электри­
ческую дугу?
1640. Какого типа спектр получится от следующих ис­
точников: пламени свечи, пламени костра, нити электриче­
ской лампы, спирали электроплитки, пламени электриче­
ской дуги, неоновой лампы, лампы дневного света?
1641. Что можно узнать о составе сплава по изучению
яркости спектральных линий в его спектре?
212
1642. Почему для получения спектра поглощения натрия
поглощающие пары натрия должны быть холоднее, чем ис­
точник, испускающий белый свет?
1643. Почему призматический спектр чаще применяют
для изучения состава коротковолнового излучения, а в слу­
чае длинноволнового излучения целесообразно пользовать­
ся дифракционным спектром?
1644. В электронном луче телевизионной трубки элект­
роны, достигнув экрана, внезапно останавливаются. Не мо­
жет ли это привести к возникновению рентгеновского излу­
чения? Не опасно ли в связи с этим смотреть телевизион­
ные передачи?
1645. Что дает более густую тень на экране рентгенов­
ской установки: алюминий или медь?
1646. Почему перед тем, как сделать рентгеновский сни­
мок желудка, больному дают бариевую кашу?
1647. Для чего врачи-рентгенологи при работе пользу­
ются перчатками, фартуками и очками, в которые введены
соли свинца?
1648. Найдите длину волны, определяющую коротковол­
новую границу непрерывного рентгеновского спектра для
случаев, когда к рентгеновской трубке приложена разность
потенциалов, равная 30, 40, 50 кВ.
1649. Найдите длину волны, определяющую коротковол­
новую границу непрерывного рентгеновского спектра, если
известно, что уменьшение приложенного к трубке напряже­
ния на 23 кВ увеличивает искомую длину волны в 2 раза.
1650. Длина волны у-излучения радия равна 1,6 пм. Ка­
кую разность потенциалов надо приложить к рентгеновской
трубке, чтобы получить рентгеновские лучи с этой длиной
волны?
1651. К электродам рентгеновской трубки приложена
разность потенциалов 60 кВ. Наименьшая длина волны
рентгеновских лучей, получаемых от этой трубки, равна
20,6 пм. Найдите из этих данных постоянную Планка.
1652. Период лучших дифракционных решеток достигает
800 нм.
а) Можно ли при помощи таких решеток наблюдать
дифракцию рентгеновских лучей (X = 5 ~ 4 • 1 0 ~ 3 нм)?
б) Почему при косом падении рентгеновских лучей на
решетку (90°>>а>>89>50) дифракция наблюдается?
213
1653. Скорость записи осциллографа равна скорости,
с которой электронный луч прочерчивает линию на экране.
Изготовитель утверждает, что скорость записи на его
осциллографе равна 6 • 10ш см/с. Объясните, может ли та­
кое заявление быть правильным.
1654. Допустим, что скорость света внезапно уменьши­
лась и стала равной 50 км/с. Как при этом изменилось бы
то, что мы наблюдаем в окружающем нас мире? Приведите
несколько примеров.
1655. Тело имеет электрический заряд q в одной инерци­
альной системе отсчета. Каков его электрический заряд
в другой инерциальной системе отсчета?
1656. Показатель преломления среды, с которой связана
некоторая инерциальная система отсчета, равен п. Каким
будет показатель преломления этой среды относительно
другой инерциальной системы отсчета, движущейся относи­
тельно первой со скоростью v?
1657. Два тела движутся навстречу друг другу со скоро­
стью 2 • 1G5 м/с относительно неподвижного наблюдателя.
На сколько отличаются скорости их движения относительно
друг друга, если они вычислены по классической и реляти­
вистской формулам сложения скоростей?
1658. Космический корабль удаляется от Земли со ско­
ростью 1,5 • 108 м/с. В некоторый момент времени с него
запускают небольшую ракету в направлении к Земле со
скоростью 2,5 • 108 м/с относительно корабля. Какую ско­
рость имеет эта ракета по отношению к земным наблюда­
телям?
1659. Два электрона движутся в противоположные сто­
роны со скоростью 0,8 с относительно неподвижного наблю­
дателя. С какой скоростью движутся электроны от­
носительно друг друга?
1660. Два события в некоторой инерциальной системе
отсчета происходят в одной точке одновременно. Будут ли
эти события одновременными в другой инерциальной систе­
ме отсчета?
1661. Неподвижный на­
блюдатель /, находившийся
посередине между точками
А и В, увидел, что в эти точки
одновременно попали мол­
нии (рис. 240). а) Одновре­
менны ли эти события для
66. ЭЛЕМЕНТЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
214
наблюдателей // и III, если они неподвижны? б) Для ка­
ких еще неподвижных наблюдателей, кроме /, события
в А и В будут одновременными?
1662» На локомотиве поезда собственной длины / вспы­
хивает прожектор. Это произошло в тот момент времени,
когда пассажир, находящийся в последнем вагоне, и на­
блюдатель, стоящий на полотне железной дороги, поравня­
лись, Кто первым из них увидит вспышку? Поезд движется
со скоростью относительно земли.
1663. В тот момент, когда середина поезда, движущего­
ся равномерно и прямолинейно, проходит мимо наблюдате­
ля //, стоящего посередине перрона, одновременно для это­
го наблюдателя на концах перрона зажигаются фонари
Л и В (рис. 241). Одновременны ли эти события для наблю­
дателя /, находящегося в середине движущегося поезда?
1664. В тот момент, когда середина поезда, движущего­
ся равномерно и прямолинейно, проходит мимо наблюдате­
ля //, стоящего посередине перрона, зажигаются фонари
А и В одновременно. Какой фонарь для наблюдателя / за­
горится раньше, если фонари зажгли в тот момент, когда
наблюдатель / находился: а) в точке /; б) в точке В\
в) в точке 2 ? Где должен находиться наблюдатель / в мо­
мент зажигания фонарей, чтобы свет из точек А и В при­
шел к нему одновременно? (См. рис. 241.)
!665. Собственная длина стержня равна 1 м. Определи­
те его длину для наблюдателя, относительно которого стер­
жень перемещается со скоростью 0,6 с, направленной вдоль
стержня?
1666. Какое время пройдет на Земле, если в ракете, дви­
жущейся со скоростью 0,99 с относительно Земли, пройдет
10 лет?
1667. Какое время пройдет по часам в ракете, движу
щейся со скоростью vy если на часах, покоящихся относи
тельно инерциальной системы отсчета, относительно кото­
21&
рой движется ракета, прошел 1 ч? Скорость считать рав­
ной: а) 3000 км/с; б) 100 000 км/с; в) 250 000 км/с.
1668. Мю-мезон, рождающийся в верхних слоях атмо­
сферы, пролетает до распада 5 км. Определите, с какой
скоростью летит мю-мезон, если его собственное время
жизни равно 2 ,2 1 • 1 0 ~ 6 с.
1669. Собственное время жизни мю-мезона равно
2,21 • 10~~6 с. Определите, прилетают ли мю-мезоны, наблю­
даемые у поверхности Земли, из мирового космического
пространства, или рождаются в земной атмосфере. Ско­
рость мю-мезона относительно Земли равна 0,99 с.
1670. На космической станции произошла утечка кисло­
рода. Оставшегося аварийного запаса достаточно на время
т. В момент обнаружения утечки попавшие в бедствие выле­
тели по направлению к базе на космолете и одновременно
в момент старта послали сигнал бедствия на базу. Извест­
но, что запаса кислорода до базы им не хватит. После по­
лучения сигнала бедствия на базе оттуда стартовал такой
же космолет. Каким временем располагали на базе для
сборов спасателей, если космолеты могут двигаться со ско­
ростью v относительно базы? Космическая станция и база
неподвижны относительно друг друга.
1671. Космонавт спустя время т0 по собственным часам
с момента старта получает радиограмму с сообщением
о рождении внука. Тотчас он отправляет ответную радио­
грамму с поздравлением внука с совершеннолетием (воз­
раст Т). Какова скорость космического корабля?
1672. Каким импульсом обладает электрон, движущийся
со скоростью, равной — скорости света:*
1673. Какая энергия выделилась бы при полном превра­
щении 1 г вещества в излучение?
4
1674. Электрон летит со скоростью, равной -g- скорости
света. Определите кинетическую энергию электрона: а) по
формуле классической механики; б) по формуле релятивист­
ской механики.
1675. При какой скорости кинетическая энергия части­
цы равна ее энергии покоя?
1676. Какую ускоряющую разность потенциалов должен
пройти электрон, чтобы его кинетическая энергия стала
в 1 0 раз больше энергии покоя?
1677. Ускоритель разгоняет протоны до кинетической
энергии 7,0 • Ю10 эВ. С какой скоростью движется такой
протон?
216
1678. Можно ли измерить на чувствительных весах, по­
зволяющих заметить изменение массы на 1 0 _4%, возра­
стание массы куска вольфрама при нагревании его от
О °С до 3300 °С? Удельная теплоемкость вольфрама равна
120 Дж/(кг • °С).
1679. Школьник, узнав, что по теории Эйнштейна увели­
чение энергии физического тела должно сопровождаться
увеличением его массы (Е — тс2), решил проверить это
утверждение. Для этого он предложил определить измене­
ние массы плоского конденсатора емкостью Ю~"10 Ф, имею­
щего расстояние между пластинами 0,01 м, при его макси­
мальном заряде. Реально ли это, если максимальная на­
пряженность поля в конденсаторе равна 3 МВ/м?
СВЕТОВЫЕ КВАНТЫ. ДЕЙСТВИЯ СВЕТА
67. ФОТОН
1680. Чему равна энергия фотона красного света, имею­
щего в вакууме длину волны 0,72 мкм?
1681. Каким импульсом обладает фотон излучения с ча­
стотой 5 • 1014 Гц? Какова масса этого фотона?
1682. Определите импульс фотона излучения с длиной
волны 600 нм. Какова масса этого фотона?
1683. Найдите массу фотона: а) красных лучей света
(А, = 700 нм); б) рентгеновских лучей (А, = 25 пм); в) у-лучей
(X = 1,24 пм).
1684. Какой массой обладает фотон с длиной волны
6 * 10~ 5 см? Сколько нужно таких фотонов, чтобы их масса
была равна массе покоя электрона?
1685. Найдите энергию, массу и импульс фотона, если
соответствующая ему длина волны равна 1,6 пм.
1686. С какой скоростью должен двигаться электрон,
чтобы его импульс и энергия были равны импульсу и энер­
гии фотона с длиной волны равной 520 нм?
1687. Найдите массу фотона, импульс которого равен
импульсу молекулы водорода при температуре 2 0 °С. Ско­
рость молекулы считайте равной средней квадратичной
скорости.
1688. Тренированный глаз, длительно находящийся
в темноте, способен в особых случаях реагировать на свето­
вой поток, приносящий в зрачок глаза всего 50 фотонов
в секунду. Найдите минимальную мощность, воспринимае­
мую глазом. Длину волны фотона принять равной 500 нм.
217
1689. Ртутная дуга имеет мощность 125 Вт. Какое число
фотонов испускается в единицу времени в излучении с дли­
нами волн 612,3 нм, 579,1 нм, 546,1 им, 404,7 нм, 365,5 нм
и 253J нм? Интенсивности этих линий составляют соответ­
ственно 2%, 4%, 4%, 2,9%, 2,5% и 4% интенсивности излу­
чения ртутной дуги. Считайте, что 80% мощности дуги идет
на излучение.
1690. Рентгеновская трубка, работающая под напряже­
нием 50 кВ и при силе тока 2 мА, излучает 5 * 1013 фотонов
в секунду. Принимая среднюю длину волны излучения
трубки равной 0,1 нм, определите КПД трубки. Объясните,
на что расходуется остальная энергия, поглощаемая из
электрической сети.
1691. Допустим, что небольшой космический корабль,
масса которого вместе с экипажем равна 1460 кг, оказался
в космическом пространстве, где гравитационное поле пре­
небрежимо мало. Какую скорость приобретет корабль, если
на нем установить прожектор, излучающий в пространство
свет мощностью 10* Вт в течение одних земных суток?
68. ФОТОЭФФЕКТ
1692. Почему существование красной границы в явле­
нии фотоэффекта говорит в пользу корпускулярной теории
света и против волновой?
1693. Имеются электрически нейтральные пластинки из
металла и полупроводника. При освещении металла возни­
кает внешний фотоэффект, а при освещении полупроводни­
ка — внутренний. Останутся ли пластинки электрически
нейтральными? Как это можно объяснить?
1694. В опыте по обнаружению фотоэффекта цинковая
пластина крепится на стержне электрометра, предваритель­
но заряжается отрицательно и освещается светом элект­
рической дуги так, чтобы лучи падали перпендикулярно
плоскости пластины. Как изменится время разрядки элект­
рометра, если: а) пластину повернуть так, чтобы лучи пада­
ли на нее под некоторым углом; б) электрометр приблизить
к источнику света; в) закрыть непрозрачным экраном часть
пластины; г) увеличить освещенность; д) поставить свето­
фильтр, задерживающий инфакрасную часть спектра;
е) поставить светофильтр, задерживающий ультрафиолето­
вую часть спектра?
1695. Фотон выбивает с поверхности металла с работой
выхода 2 эВ электрон с энергией 2 эВ. Какова минималь­
ная энергия такого фотона?
218
1696. Длина волны, соответствующая красной границе
фотоэффекта, для натрия составляет 530 нм. Определите
работу выхода электронов из натрия.
1697. Работа выхода электронов из золота равна
4,76 эВ. Найдите красную границу фотоэффекта для
золота.
1698. Найдите длину волны света, соответствующего
красной границе фотоэффекта, для: а) лития; б) натрия;
в) калия; г) цезия.
1699. Работа выхода электронов из ртути равна 4,53 эВ.
Возникнет ли фотоэффект, если на поверхность ртути на­
править видимый свет?
1700. Работа выхода электронов из кадмия равна
4,08 эВ. Какова частота света, если максимальная скорость
фотоэлектронов равна 7,2 • 105 м/с?
1701. Определите максимальную кинетическую энергию
фотоэлектронов, вылетающих из калия при его освещении
лучами с длиной волны 345 им. Работа выхода электронов
из калия равна 2,26 эВ.
1702. Максимальная энергия фотоэлектронов, вылетаю­
щих из рубидия при его освещении ультрафиолетовыми лу­
чами с длиной волны 317 нм, равна 2,84 • 10-19 Дж. Опре­
делите работу выхода и красную границу фотоэффекта для
рубидия.
1703. Наибольшая длина волны света, при которой еще
может наблюдаться фотоэффект на калии, равна 450 нм.
Найдите скорость электронов, выбитых из калия светом
с длиной волны 300 им.
1704. Длина волны света, соответствующая красной гра­
нице фотоэффекта, для некоторого металла равна 275 нм.
Найдите работу выхода электронов из этого металла,
максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых из
него светом с длиной волны 180 им, и максимальную кине­
тическую энергию электронов.
1705. Фотоны с энергией 4,9 эВ вырывают электроны из
металла с работой выхода 4,5 эВ. Найдите максимальный
импульс, передаваемый поверхности металла при вылете
каждого электрона.
1706. Находящаяся в вакууме вольфрамовая пластина
освещается ультрафиолетовыми лучами с длиной волны
200 нм. Какую разность потенциалов надо приложить к за­
жимам / и 2, чтобы фототока в цепи пластины не было? Ра­
бота выхода электронов из вольфрама равна 4,5 эВ
(рис. 242).
1707. Красная граница фотоэффекта для вольфрама
г
; 219
равна 275 нм. Найдите значе­
ние запирающего напряжения»
если вольфрам освещается
светом с длиной волны 1 7 5 нм.
1708. Для полной задержки
фотоэлектронов, выбитых из
некоторого металла излучени­
ем с длиной волны 2 1 0 нм,
требуется напряжение 2,7 В.
Чему равна работа выхода
для этого вещества?
1709. Н айдите частоту света, вырывающего из металла
электроны, которые полностью задерживаются разностью
потенциалов 3 В. Фотоэффект начинается при частоте света
6 * 1014 Гц. Найдите работу выхода электронов из этого ме­
талла.
1710. При фотоэффекте с платиновой поверхности элект­
роны полностью задерживаются разностью потенциалов
0,8 В. Найдите длину волны применяемого излучения
и предельную длину волны, при которой еще возможен фо­
тоэффект.
1711. В опыте Столетова цинковая пластинка, заряжен­
ная отрицательно, облучалась светом вольтовой дуги. До
какого минимального потенциала зарядится цинковая пла­
стинка, если она будет облучаться монохроматическим све­
том с длиной волны 324 нм? Работа выхода из цинка равна
3,74 эВ.
1712. Для изучения фотоэффекта на литии в качестве
источника ультрафиолетового излучения используется
ртутная лампа. С помощью светофильтров из ее спектра
можно выделять излучения с определенными длинами волн.
Использованные длины волн и соответствующие им напря­
жения запирания приведены в таблице. Постройте по
данным этой таблицы график зависимости напряжения за­
пирания от частоты падающего света, (73 (v). Вычислите по­
лученное из этого эксперимента значение постоянной План­
ка и сравните его с табличным.
X, нм 253,6 313,2 366,3 435,8 577,0
(7;$, В 2,4 1,5 0,9 0,35 0
■---- О о -----
1 2
Рис. 242
1713. Найдите постоянную Планка, если фотоэлектроны,
вырываемые с поверхности металла светом с частотой
1,2 • 1015 Гц, задерживаются напряжением 3,1 В, а вырыва­
емые светом с длиной волны 125 нм — напряжением 8,1 В.
220
1714. Легкая крестовина с четы­
рьмя лепестками легко вращается
вокруг вертикальной оси внутри
стеклянного баллона, из которого
откачан воздух (рис. 243). Поверх­
ность каждого лепестка с одной сто­
роны зеркальная, а с другой — чер­
ная. Если на баллон направить све­
товое излучение, то крестовина на­
чинает вращаться. При этом зер­
кальная поверхность движется на­
встречу лучам, а черная — по на­
правлению лучей. Можно ли этот
опыт объяснить световым давле­
нием?
Свет
1715. На поверхность тела площадью 1 м2 падает за
1 с 105 фотонов с длиной волны 500 нм. Определите свето­
вое давление, если все фотоны поглощаются телом.
1716. На поверхность тела площадью 1 м2 падает за
1 с 105 фотонов с длиной волны 500 нм. Определите свето­
вое давление, если все фотоны отражаются телом.
1717. Как средство перемещения космического корабля
в пределах Солнечной системы было предложено использо­
вать световое давление, для чего потребовался бы большой
парус из алюминиевой фольги. Каковы должны быть раз­
меры паруса, чтобы сила давления света скомпенсировала
силу притяжения к Солнцу? Примите массу корабля и па­
руса равными 1460 кг и предположите, что поверхность па­
руса идеально отражает свет и ориентирована под прямым
углом к солнечным лучам.
АТОМНАЯ ФИЗИКА
69. МОДЕЛЬ АТОМА РЕЗЕРФОРДА — БОРА
1718. Имеется ли какая-нибудь связь между частотой
движения электрона вокруг ядра атома водорода и часто­
той его излучения? Определите частоту и период обраще­
ния электрона для первой и второй орбит.
1719. Как по теории Бора объясняется совпадение спек­
тров испускания и спектров поглощения паров и газов?
1720. Зависит ли спектр испускания атомов от степени
их ионизации?
1721. Может ли атом водорода поглотить фотон, энергия
которого превосходит энергию связи атома?
221
1722, Рассчитайте* на какое
наименьшее расстояние а-части-
ца, имеющая скорость 1*9 • 107
м/с* может приблизиться к ядру
атома золота, двигаясь по пря­
мой, проходящей через центр яд­
ра. Масса а-частицы 6,6 • 1 0 ~ 27
кг, заряд а-частицы 3,2 * Ш~ 19
Кл, заряд ядра золота 1,3 ♦
■ 10~(7 Кл.
1723. Сколько квантов с раз­
личной энергией могут испускать
атомы водорода, если их электро­
ны находятся на третьем возбужденном уровне? Схема
энергетических уровней атома водорода приведена на ри­
сунке 244.
!724. Определите частоту излучения атомов водорода
при переходе электронов со второй орбиты на первую.
1725. Чему равен потенциал ионизации атома водорода,
находящегося в основном состоянии?
1726. Под действием бомбардирующих электронов с ки­
нетической энергией 1,892 эВ водород светится. Какого цве­
та линия получена в спектре?
1727. Определите длину волны излучения атомов водо­
рода при переходе с четвертой орбиты на вторую. Какому
цвету соответствует это излучение?
1728. При электрическом разряде в трубке, наполненной
криптоиом-8 6 , излучаются световые кванты, соответствую­
щие разности энергий двух состояний атома £2— =
— 3,278 • 10" 19 Дж. Найдите цвет и длину волны этого из­
лучения, принятую сейчас во всем мире в качестве естест­
венного эталона единицы длины.
1729. При облучении паров ртути электронами энергия
атома ртути увеличивается на 4,9 эВ. Какова длина волны
излучения, которое испускают пары ртути при переходе
атомов в основное состояние?
1730. Для ионизации атома кислорода необходима энер­
гия около 14 эВ. Найдите частоту излучения, которое может
вызвать ионизацию.
1731. Для однократной ионизации атома неона требует­
ся энергии 21,6 эВ, для двухкратной ионизации— 41 эВ,
для трехкратной — 64 эВ. Какую степень ионизации можно
получить, облучая неон рентгеновскими лучами, наимень­
шая длина волны которых равна 25 нм?
£ э8
0 -
-QfiVt-
-f,5l ~
-зж-
п
оо

-J
■131^
Рис. 244
222
1732. При освещений гелия рентгеновскими лучами
с длиной волны 10"ш м происходит ионизация гелия. Зная,
что энергия ионизации гелия равна 24,5 эВ, определите ско­
рость электрона, покидающего атом гелия. Начальной ки­
нетической энергией электрона можно пренебречь.
70. РАДИОАКТИВНОСТЬ
1733. Почему радиоактивные препараты хранят в тол­
стостенных свинцовых контейнерах?
1734. Каковы преимущества кобальтовой пушки перед
рентгеновской установкой при обнаружении дефектов внут­
ри изделий?
1735. Изменяется ли химическая природа элемента при
испускании у-лучей его ядрами?
1736. Чем обусловлена потеря энергии а-частицами при
их движении в воздухе?
1737. При изучении излучения радиоактивного препара­
та были обнаружены а-частицы с двумя различными дли­
нами пробега. Какое заключение можно сделать из этого
факта?
1738. Найдите число протонов и нейтронов, входящих
в состав трех изотопов магния:
i^Mg, ?§Mg, f62Mg.
1739. Какой изотоп образуется из после одного (3-рас­
пада и одного а-распада?
1740. Какой изотоп образуется из после двух р-рас-
падов и одного а-распада?
1741. Во что превращается изотоп тория 2gjTh, ядра кото­
рого претерпевают три последовательных а-распада?
1742. В какой элемент превращается 2g?Tl после трех
последовательных (3-распадов и одного а-распада?
1743. Какой изотоп образуется из после трех а-рас-
падов и двух р-распадов?
1744. Ядра изотопа ^T h претерпевают а-расиад, два
p-распада и еще один а-распад. Какие ядра получаются по­
сле этого?
1745. Ядро изотопа ^B i получилось из другого ядра по­
сле последовательных а- и p-распадов. Что это за ядро?
1746. Ядро 2^Ро образовалось после двух последователь­
ных а-распадов. Из какого ядра получилось ядро полония?
1747. Какая доля радиоактивных ядер некоторого эле­
мента распадается за время, равное половине периода по­
лураспада?
223
1748. Сколько процентов радиоактивных ядер кобальта
останется через месяц, если период полураспада равен
71 дню?
1749. Активность радиоактивного элемента уменьши­
лась в 4 раза за 8 дней. Найдите период полураспада.
1750. Какая часть атомов радиоактивного кобальта 27С0
распадается за 2 0 суток, если период полураспада равен
72 суткам. Сколько времени понадобится, чтобы распалась
такая же часть ядер изотопа 27С0 , период полураспада ко­
торого составляет 5,3 года?
1751. Сколько атомов радона распадается за 1 сутки из
106 атомов?
1752. При длительной работе атомного реактора в теп­
ловыделяющих элементах накапливается значительное ко­
личество радиоактивных изотопов различных химических
элементов. Среди них изотопы йода ^ I, ^ I. Периоды
полураспада этих изотопов равны соответственно 8 сут,
20 ч и 7 ч. При аварии на Чернобыльской АЭС выброс этих
изотопов составил значительную долю от общего количест­
ва. Определите, какая доля ядер каждого из изотопов иода
распалась к концу первого месяца после аварии на Чер­
нобыльской АЭС.
1753. Среди радиоактивных загрязнений, вызванных
аварией на Чернобыльской АЭС, наиболее опасными явля­
ются долгоживущие продукты деления, такие, как строн­
ций-90 и цезий-137. Вычислите, сколько времени дол­
жно пройти к моменту, когда активность этих загрязнений
уменьшится в 10 раз. Периоды полураспада ^Sr — 28 лет,
%Cs — 30 лет.
71. МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ ИОНИЗУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
1754. Где больше длина пробега а-частицы: у поверхно­
сти Земли или в верхних слоях атмосферы?
1755. Какого вида излучение регистрирует счетчик Гей­
гера, если радиоактивный препарат установлен на расстоя­
нии 10 см от счетчика?
1756. Сколько пар ионов образовалось в счетчике Гейге­
ра (рис. 245), если емкость счетчика 24 пФ и если присоеди­
ненный к счетчику вольтметр показал уменьшение напря­
жения на 20 В?
1757. Какие изменения могут произойти в работе счетчи­
ка Гейгера (см. рис. 245), если резистор сопротивлением /?,
заменить другим резистором сопротивлением /?2 </?i?
1758. Как должна быть направлена индукция магнитно­
224
го поля, чтобы наблюдалось указанное на рисунке 246 от­
клонение частиц?
1759. На рисунке 247 изображен трек электрона в каме­
ре Вильсона, помещенной в магнитное поле. В каком на­
правлении двигался электрон, если линии магнитной ин­
дукции поля идут от нас?
1760. На рисунке 248 показаны треки двух частиц в ка­
мере Вильсона. Каков знак заряда частиц, если линии маг­
нитной индукции перпендикулярны
плоскости чертежа и идут от читате­
ля? Одинаковы ли массы частиц?
1761. При естественном радиоак­
тивном распаде энергия а-частиц
и (3-частиц почти одинакова. Почему
же в камере Вильсона треки а-час­
тиц короткие, а треки (3-частиц на­
столько длинные, что полностью не
вмещаются в камере? Почему кон­
цы треков а-частиц не прямоли­
нейны?
X X
X /х х х у?
!
х{ X
X
X
\
X >V х х У
X X X
Рис. 247
X
8 Заказ Jfc 1122 225X Оэ | X
1762. Для какой цели камеру Вильсона иногда'перего­
раживают слоем свинца?
1763. На рисунке 249 показан трек положительно заря­
женной частицы в камере Вильсона. Частица прошла через
слой свинца АВ. Как двигалась частица: сверху вниз или
наоборот? Почему треки частиц, наблюдаемые в камере
Вильсона, быстро исчезают?
72. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ ЯДЕР. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
1764. Нейтрон сталкивается с неподвижным ядром ато­
ма водорода, атома углерода, атома свинца. Какую часть
своей скорости потеряет нейтрон при ударе в каждом
случае?
1765. Для замедления быстрых нейтронов можно
использовать, например, тяжелую воду или углерод. В ка­
ком из этих замедлителей нейтрон испытывает большее
число столкновений, пока его скорость не снизится до теп­
ловой?
1766. Почему нейтроны легче проникают в ядра атомов,
чем другие частицы?
1767. Найдите энергию связи ядер gHe, |Li, %к\.
1768. Найдите энергию связи ядер *Н и оНе. Какое из
этих ядер более устойчиво?
1769. Найдите удельную энергию связи ядра дейтерия.
1770. Найдите удельную энергию связи ядер атомов сле­
дующих элементов и по полученным данным постройте диа­
грамму зависимости удельной энергии связи от массового
числа:
7
3Li, ьх 60 27 А1 13Л1>40Сч 2qVj d, сз
29Си, 113
48Cd, 200
80Hg, 238
92и.
1771. Напишите ядерную реакцию, происходящую при
бомбардировке бора ^В а-чаетицами и сопровождаемую
выделением нейтронов.
1772. При бомбардировке изотопа алюминия ^А1 а-ча-
стицами получается радиоактивный изотоп фосфора ^Р,
который затем распадается с выделением позитрона. Напи­
шите уравнения обеих реакций.
1773. При бомбардировке ядер железа i^Fe нейтронами
образуется (3-радиоактивный изотоп марганца с массовым
числом 56. Напишите реакцию получения искусственного
радиоактивного марганца и реакцию происходящего с ним
р-распада.
1774. При бомбардировке изотопа бора а-частицами
образуется изотоп азота-13. Какая при этом выбрасывается
226
частица? Изотоп азот а-13 являемся ра­
диоактивным, дающим позитронный
распад. Напицште уравнения реакций.
1775. Ядро атома бора при бом­
бардировке быстрыми протонами рас­
падается на три частицы, треки кото­
рых в камере Вильсона показаны на
рисунке 250. Какие это частицы? Напи­
шите уравнение ядерной реакции.
1776. Ядерные реакции классифи- ^ РиСш 250
цируют «о виду бомбардирующих ядро
частиц. Какая бомбардирующая части­
ца применялась в следующих реакциях:
lJN + ? - * llo + |Н,
‘JN + ? - *|0 -f у,
. ' 'JN + '£В + ?Не?
1777. Часто ядерные реакции записывают в виде X (а,
b) V, где X — материнское ядро, V — дочернее ядро,
а — частица, вызвавшая реакцию, Ь — частица, образовав­
шаяся в результате реакции. Запишите недостающие обо-
значения в следующих реакциях:
(я, а) X, 4F(p. х) l|0 .
ЦМя (дг, «) ||Fe. ^зА1 (a, p) К,
l,N (я, х)%, К (p, a) ffNa.
1778. Найдите энергию, поглощенную или выделившую­
ся в результате реакций:
HN + 4H e_ ; H + lJ0l
?Ве + ?Н !^В + Я
IU + 2Н _ ^Ве + Я
\U + }H-^jHe + 24Не,
1779. При облучении ядер бара-П протонами получает­
ся бериллий-8. Какие еще ядра получаются в этой реакции
и сколько энергии выделяется в этой реакции?
1780. При облучении лития-7 протонами получается ге­
лий-4. Напишите эту реакцию. Сколько энергии выделяется
при такой реакции? Считая, что эта энергия распределяет­
ся поровну между двумя а-частицами, найдите их скорость.
Начальную кинетическую энергию протона и ядра лития
принять равными нулю.
1781. Для того чтобы ядерные силы преодолели электро­
статическое отталкивание, два нейтрона должны еблизить-
8* 227
ся на расстояние 10—12 см. Рассчитайте значение кулонов­
ского барьера.
1782. До какой температуры должен быть нагрет дейте­
рий, чтобы средняя кинетическая энергия, приходящаяся
на дейтон, составила 0,14 МэВ?
1783. Рассчитайте энергию, выделяющуюся в следую­
щих термоядерных реакциях:
?н + ?н - !н + ?н,
2Н + 2Н ^ Н е + Я
1784. При бомбардировке изотопа лития-7 протонами
образуются две а-частицы. Энергия каждой а-частицы
в момент их образования равна 9,15 МэВ. Какова энергия
бомбардирующих протонов?
1785. Найдите наименьшую энергию у-кванта, достаточ­
ную для осуществления ядерной реакции 2^Mg (у, п).
1786. Найдите наименьшую энергию у-кванта, достаточ­
ную для осуществления реакции разложения дейтона у-лу-
чами:
?н + у-> !Н + J*.
1787. Какую массу воды можно нагреть от 0 °С до кипе­
ния, если использовать все тепло, выделяющееся при ре­
акции gLi (р, ^Не) при полном разложении 1 г лития?
1788. Какая энергия выделится, если в результате реак­
ции
^ A l + ^ H e - ^ S i + ’H
подвергаются превращению все ядра, находящиеся в 1 г
алюминия? Какую энергию надо затратить, чтобы осущест­
вить это превращение, если известно, что при бомбардиров­
ке ядра алюминия а-частицами с энергией 8 МэВ только
одна а-частица из 2 • 106 частиц вызывает это пре­
вращение?
1789. Какова электрическая мощность атомной электро­
станции, расходующей в сутки 220 г изотопа урана-235 и
имеющей КПД, равный 25%?

 

Категория: Физика | Добавил: Админ (13.03.2016)
Просмотров: | Теги: Степанов | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar