Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Фізика_практичні роботи.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
5.32 Mб
Скачать

Приклад 10

Визначити енергію фотона, що випромінюється при переході електрона в атомі водню з третього енергетичного рівня на другий.

Дано: Розв’язання.

Підставивши дані отримаємо Е3,2 = … = 1,89еВ.

Приклад 11.

При радіоактивному розпаді   виділяються  -частинки. Визначити кількість атомів, що розпадаються в 1мг натрію за: 1)10 год; 2)0,01 с. Період напіврозпаду натрію 14,8 год.

Розв'язання.

1)   Число радіоактивних атомів зменшується за законом:                       (1)

де   - число радіоактивних атомів в момент часу  - число радіоактивних атомів, що не розпались за час  - постійна радіоактивного розпаду.

Число атомів, що розпались за час                         (2)  .                

  Так як   , то     .   

Але де   - молярна маса натрію,   - число Авогадро.  

      Підставивши рівняння (3) в (2), отримаємо                ,      (ат.).

      2) У цьому випадку  , тому можна вважати, що протягом всього проміжку часу   число атомів, які не розпались, залишається незмінним і рівним початковому числу атомів  . Тому закон радіоактивного розпаду можна записати у вигляді: .  Виконаємо обчислення за формулою (6):     (ат.).

Приклад 12.

Знайти довжину хвилі де Бройля для атома водню, що руха­ється при температурі з найімовірнішою швид­кістю.

Розв'язання.

Довжина хвилі де Бройля виз­начається формулою де – стала Планка; – маса атома водню, а – швидкість ру­ху атома. За умовою де – стала Больцмана. Отже, Підставимо числові значення:

Приклад 13.

Показати, що частота світла, що випромінюється при переході електрона з -ї на -у орбі­ту при наближа­ється до частоти обертання електрона нав­коло ядра.

Розв'язання.

При переході електрона з -ї орбіти на -у випро­мінюється світ­ло частотою

де – стала Планка; , – енергії електрона в атомі на -й і -й орбітах.

Оскільки енергія електрона то

де – радіус -ї орбіти електрона. При знаходимо:

Момент кількості руху елек­трона на -й орбіті задо­вольняє рівність: Звідси, враховуючи, що отримуємо, що Знайдемо відношення частот:

Приклад 14.

Для визначення періоду пів­розпаду радіоактивної речовини використали лічильник імпульсів. Протягом часу зафік­совано імпульсів, а че­рез від першого вимірю­вання – імпульси на хви­ли­ну. Визначити сталу радіо­ак­тивного розпаду і період півроз­паду ізотопу.

Розв'язання.

Кількість імпульсів , заре­єс­трованих за час , пропор­ційна до кількості атомів , що розпа­лися. При першому вимі­рюванні де – кількість радіоактивних ато­мів на момент початку від­ліку; – стала розпаду; – кое­фіцієнт пропорційності (постій­ний для даного приладу й даного розташу­вання приладів відносно радіо­активного препарату). де – кількість радіоактивних атомів на момент початку відліку. і зв'язані між собою спів­відношенням Тоді Прологарифмуємо це рівнян­ня звідси Підставимо числові значення величин Період піврозпаду i

Таблиця 1

Варіант

Умови задач

1

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

2

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

3

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

4

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

5

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

6

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

7

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

8

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

9

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

10

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

11

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

12

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

13

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра

14

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра 

15

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра 

16

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

17

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

18

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

19

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

20

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

21

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

22

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

23

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

24

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

25

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

26

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

27

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

28

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

29

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

30

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

31

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

32

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

33

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

34

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

35

Обрахуйте дефект маси Δm і енергію зв’язку ΔЕзв ядра  .

Таблиця 2

Варіант

Умови задач

1

При зіткненні -частки з ядром карбону сталася ядерна реакція, в результаті якої створилося два нових ядра. Одним з цих ядер було ядро атома водню . Визначити порядковий номер і масове число другого ядра, дати символічний запис ядерної реакції і визначити її енергетичний ефект.

2

Радіоактивне ядро магнію випустило позитрон і нейтрино:

Визначити енергію +-розпаду ядра.

3

Написати термоядерні реакції утворення гелію з тритію й дей­терію і підрахувати, яка кількість енергії в кіловат-годинах виділиться під час утворення гелію.

4

Знайти енергію реакції

5

Виділяється чи поглинається енергія під час ядерної реакції:

6

При співударі -фотона з дейтерієм останній може розще­питися на два нуклони. Написати рівняння ядерної реакції і визначити мінімальну енергію -фотона, який здатний викликати таке роз­щеплення.

7

Визначити енергію ядерної реакції

якщо відомо, що енергія зв'язку ядра берилію , а ядра

8

Знайти енергію ядерної реакції якщо енергія зв'язку ядра азоту а ядра вуглецю

9

Ядро радію   викидає α-частинку з енергією 4,78МеВ і γ -квант з малою енергією. Нехтуючи імпульсом γ-кванта, обчислити швидкості ядра і α-частинки.

10

Радіоактивне ядро магнію випустило позитрон і нейтрино:

Визначити енергію +-розпаду ядра.

11

При зіткненні -частки з ядром карбону сталася ядерна реакція, в результаті якої створилося два нових ядра. Одним з цих ядер було ядро атома водню . Визначити порядковий номер і масове число другого ядра, дати символічний запис ядерної реакції і визначити її енергетичний ефект.

12

Написати термоядерні реакції утворення гелію з тритію й дей­терію і підрахувати, яка кількість енергії в кіловат-годинах виділиться під час утворення гелію.

13

Яку масу води можна нагріти від 275К до кипіння, якщо використати все тепло, що виділяється при реакції при повному розпаді 1г літію?

14

Знайти енергію реакції

15

Виділяється чи поглинається енергія під час ядерної реакції:

16

Знайти енергетичний вихід реакції поділу

17

Знайти енергетичний вихід ядерної реакції

18

Знайти енергетичний вихід ядерної реакції

19

Ядро радію   викидає α-частинку з енергією 4,9МеВ і γ -квант з малою енергією. Нехтуючи імпульсом γ-кванта, обчислити швидкості ядра і α-частинки.

20

Знайти енергетичний вихід ядерної реакції

21

При зіткненні -частки з ядром літію сталася ядерна реакція, в результаті якої створилося два нових ядра. Одним з цих ядер було ядро атома водню . Визначити порядковий номер і масове число другого ядра, дати символічний запис ядерної реакції і визначити її енергетичний ефект.

22

Написати термоядерні реакції утворення гелію з тритію й дей­терію і підрахувати, яка кількість енергії в кіловат-годинах виділиться під час утворення гелію.

23

Яку масу води можна нагріти від 278К до кипіння, якщо використати все тепло, що виділяється при реакції при повному розпаді 2г літію?

24

Знайти енергію ядерної реакції

25

Виділяється чи поглинається енергія під час ядерної реакції:

26

Записати рівняння та знайти енергетичний вихід ядерної реакції

27

Записати рівняння та знайти енергетичний вихід ядерної реакції

28

Записати рівняння та знайти енергетичний вихід ядерної реакції

29

Ядро радію   викидає α-частинку з енергією 4,84МеВ і γ -квант з малою енергією. Нехтуючи імпульсом γ-кванта, обчислити швидкості ядра і α-частинки.

30

Знайти енергетичний вихід ядерної реакції

31

При зіткненні -частки з ядром літію сталася ядерна реакція, в результаті якої створилося два нових ядра. Одним з цих ядер було ядро атома водню . Визначити порядковий номер і масове число другого ядра, дати символічний запис ядерної реакції і визначити її енергетичний ефект.

32

Яку масу води можна нагріти від до кипіння, якщо використати все тепло, що виділяється при реакції при повному розпаді літію?

33

Написати термоядерні реакції утворення гелію з тритію й дей­терію і підрахувати, яка кількість енергії в кіловат-годинах виділиться під час утворення 3г гелію.

34

Знайти енергетичний вихід ядерної реакції

35

Виділяється чи поглинається енергія під час ядерної реакції:

Таблиця 3

Варіант

Умови задач

1

За який час t розпадається ¼ початкової кількості ядер радіоактивного ізотопу, якщо період його піврозпаду Т1/2=24год

2

За час t = 40 діб розпалося k = ¾ початкової кількості ядер радіоактивного ізотопу. Визначити період піврозпаду Т1/2.

3

Визначити початкову активність радіоактивного препарату магнію масою m = 0,5 мкг, а також його активність А протягом часу t = 6 год. Період напіврозпаду Т1/2 магнію рахувати відомим.

4

Знайти довжину хвилі де Бройля для атома водню, що руха­ється при температурі з найімовірнішою швид­кістю.

5

Електрон рухається по колу радіусом в одно­рідному магнітному полі з індукцією Визначити дов­жину хвилі де Бройля електрона.

6

При радіоактивному розпаді   виділяються  -частинки. Визначити кількість атомів, що розпадаються в 2мг натрію за: 1)12 год; 2)0,02 с. Період напіврозпаду натрію 14,8 год.

7

На скільки відсотків зменшиться активність ізотопу іридію за час діб? Період піврозпаду іридію діб.

8

Визначити к.к.д. атомної електростанції, якщо електрична потужність становить 7500кВт, витрата U235 становить 30г за добу (кількість енергії, яка виділяється при поділі одного ядра U235, дорівнює 200МеВ).

9

Знайти сталу розпаду радона , якщо відомо, що кіль­кість атомів радона зменшується за час добі на . Період піврозпаду радону доби.

10

Скільки атомів радіоактивного ізотопу розкладається за 100 діб у 5г цього ізотопу, якщо період піврозпаду його становить 1 рік?

11

За який час t розпадається ¼ початкової кількості ядер радіоактивного ізотопу, якщо період його піврозпаду Т1/2=96год

12

За час t = 16 діб розпалося k = ¾ початкової кількості ядер радіоактивного ізотопу. Визначити період піврозпаду Т1/2.

13

Визначити початкову активність радіоактивного препарату магнію масою m = 0,3 мкг, а також його активність А протягом часу t = 5 год. Період напіврозпаду Т1/2 магнію рахувати відомим.

14

Знайти довжину хвилі де Бройля для атома водню, що руха­ється при температурі Т= 295К з найімовірнішою швид­кістю.

15

Електрон рухається по колу радіусом 0,6см в одно­рідному магнітному полі з індукцією 6мТл. Визначити дов­жину хвилі де Бройля електрона.

16

При радіоактивному розпаді   виділяються  -частинки. Визначити кількість атомів, що розпадаються в 2мг натрію за: 1)11 год; 2)0,02 с. Період напіврозпаду натрію 14,8 год.

17

На скільки відсотків зменшиться активність ізотопу іридію за час 25 діб? Період піврозпаду іридію діб.

18

Визначити к.к.д. атомної електростанції, якщо електрична потужність становить 6400кВт, витрата U235 становить 29г за добу (кількість енергії, яка виділяється при поділі одного ядра U235, дорівнює 200МеВ).

19

Визначити кількість ядер, що розпадаються протягом часу діб у радіоактивному ізотопі фосфору масою Період піврозпаду фосфору доби.

20

Скільки атомів радіоактивного ізотопу розкладається за 3 доби у 5г цього ізотопу, якщо період піврозпаду його становить 60 діб?

21

За який час t розпадається 1/3 початкової кількості ядер радіоактивного ізотопу, якщо період його піврозпаду Т1/2=24год

22

За час t = 20 діб розпалося k = 3/5 початкової кількості ядер радіоактивного ізотопу. Визначити період піврозпаду Т1/2.

23

Визначити початкову активність радіоактивного препарату магнію масою m = 0,4 мкг, а також його активність А протягом часу t = 5 год. Період напіврозпаду Т1/2 магнію рахувати відомим.

24

Знайти довжину хвилі де Бройля для атома водню, що руха­ється при температурі Т= 296К з найімовірнішою швид­кістю.

25

Електрон рухається по колу радіусом 0,7см в одно­рідному магнітному полі з індукцією 14мТл. Визначити дов­жину хвилі де Бройля електрона.

26

При радіоактивному розпаді   виділяються  -частинки. Визначити кількість атомів, що розпадаються в 3мг натрію за: 1)14 год; 2)0,03 с. Період напіврозпаду натрію 14,8 год.

27

На скільки відсотків зменшиться активність ізотопу іридію за час 20 діб? Період піврозпаду іридію діб.

28

Визначити к.к.д. атомної електростанції, якщо електрична потужність становить 5800кВт, витрата U235 становить 29г за добу (кількість енергії, яка виділяється при поділі одного ядра U235, дорівнює 200МеВ).

29

З кожного мільйона атомів радіоактивного ізотопу за розпадається атомів. Визначити період піврозпаду.

30

Скільки атомів радіоактивного ізотопу розкладається за 2 доби у 5г цього ізотопу, якщо період піврозпаду його становить 30 діб?

31

За який час t розпадається 1/5 початкової кількості ядер радіоактивного ізотопу, якщо період його піврозпаду Т1/2=20год

32

За час t = 30 діб розпалося k = 1/4 початкової кількості ядер радіоактивного ізотопу. Визначити період піврозпаду Т1/2.

33

Визначити початкову активність радіоактивного препарату магнію масою m = 0,25 мкг, а також його активність А протягом часу t = 10 год. Період напіврозпаду Т1/2 магнію рахувати відомим.

34

Знайти довжину хвилі де Бройля для атома водню, що руха­ється при температурі Т= 290К з найімовірнішою швид­кістю.

35

Електрон рухається по колу радіусом 0,55см в одно­рідному магнітному полі з індукцією 11мТл. Визначити дов­жину хвилі де Бройля електрона.

Таблиця 4

Варіант

Умови задач

1

Скільки α- і β-частинок утворюється при перетворенні ядра урану  в ядро вісмуту  ?

2

Визначити енергію фотона, що випромінюється при переході електрона в атомі водню з п’ятого енергетичного рівня на другий.

3

Заряджена частинка, прискорена різницею потенціалів 200В має довжину хвилі де Бройля, яка дорівнює 0,002нм. Знайти масу цієї частинки, якщо відомо, що її заряд числово дорівнює зарядові електрона.

4

Який хімічний елемент утвориться із після 3-х α-розпадів і 3-х β-розпадів.

5

Скільки α-розпадів і β-розпадів відбулося внаслідок перетворення в .

6

Електрон рухається по колу радіусом в одно­рідному магнітному полі з індукцією Визначити дов­жину хвилі де Бройля електрона.

7

При переході електронів атомів водню з 4-ї стаціонарної орбіти на 2-у випромінюються фотони, які дають зелену лінію в спектрі водню. Визначити довжину хвилі цієї лінії, якщо при випромінюванні фотона атома витрачається енергія 4,02 ·10-19Дж.

8

Швидкість електрона, що перебуває на третій борівській орбіті атома водню, 734км/с. Знайти радіус цієї орбіти.

9

Електрон в атомі водню перейшов з третього енергетичного рівня на другий. Визначити енергію випущеного при цьому фотона.

10

Електрон в атомі водню перейшов з третього енергетичного рівня на п’ятий. Визначити енергію поглинутого при цьому фотона.

11

Скільки α- і β-частинок утворюється при перетворенні ядра урану  в ядро радію  ?

12

Визначити енергію фотона, що випромінюється при переході електрона в атомі водню з п’ятого енергетичного рівня на третій.

13

Заряджена частинка, прискорена різницею потенціалів 150В має довжину хвилі де Бройля, яка дорівнює 0,003нм. Знайти масу цієї частинки, якщо відомо, що її заряд числово дорівнює зарядові електрона.

14

Який хімічний елемент утвориться із після 2-х α-розпадів і 3-х β-розпадів.

15

Скільки α-розпадів і β-розпадів відбулося внаслідок перетворення в .

16

Електрон рухається по колу радіусом 0,7см в одно­рідному магнітному полі з індукцією 14мТл. Визначити дов­жину хвилі де Бройля електрона.

17

При переході електронів атомів водню з 4-ї стаціонарної орбіти на 2-у випромінюються фотони, які дають зелену лінію в спектрі водню. Визначити довжину хвилі цієї лінії, якщо при випромінюванні фотона атома витрачається енергія 4,0 ·10-19Дж.

18

Незбуджений атом водню поглинає квант випромінювання з довжиною хвилі Знайти, користуючись теорією Бора, радіус електронної орбіти збудженого атома водню.

19

Електрон в атомі водню перейшов з третього енергетичного рівня на перший. Визначити енергію випущеного при цьому фотона.

20

Електрон в атомі водню перейшов з четвертого енергетичного рівня на п’ятий. Визначити енергію поглинутого при цьому фотона.

21

Скільки α- і β-частинок утворюється при перетворенні ядра урану  в ядро радію  ?

22

Визначити енергію фотона, що випромінюється при переході електрона в атомі водню з п’ятого енергетичного рівня на четвертий.

23

Заряджена частинка, прискорена різницею потенціалів 250В має довжину хвилі де Бройля, яка дорівнює 0,005нм. Знайти масу цієї частинки, якщо відомо, що її заряд числово дорівнює зарядові електрона.

24

Який хімічний елемент утвориться із після 3-х α-розпадів і 4-х β-розпадів.

25

Який хімічний елемент утвориться із після 3-х α-розпадів і 4-х β-розпадів.

26

Електрон рухається по колу радіусом 0,8см в одно­рідному магнітному полі з індукцією 16мТл. Визначити дов­жину хвилі де Бройля електрона.

27

При переході електронів атомів водню з 4-ї стаціонарної орбіти на 2-у випромінюються фотони, які дають зелену лінію в спектрі водню. Визначити довжину хвилі цієї лінії, якщо при випромінюванні фотона атома витрачається енергія 3,96 ·10-19Дж.

28

Обчислити за теорією Бора період обертання електрона в атомі водню, що знаходиться у збудженому стані, який визначається головним квантовим числом

29

Електрон в атомі водню перейшов з п’ятого енергетичного рівня на другий. Визначити енергію випущеного при цьому фотона.

30

Електрон в атомі водню перейшов з третього енергетичного рівня на четвертий. Визначити енергію поглинутого при цьому фотона.

31

Скільки α- і β-частинок утворюється при перетворенні ядра урану  в ядро торію  ?

32

Визначити енергію фотона, що випромінюється при переході електрона в атомі водню з п’ятого енергетичного рівня на перший.

33

Заряджена частинка, прискорена різницею потенціалів 190В має довжину хвилі де Бройля, яка дорівнює 0,002нм. Знайти масу цієї частинки, якщо відомо, що її заряд числово дорівнює зарядові електрона.

34

Який хімічний елемент утвориться із після 3-х α-розпадів і 2-х β-розпадів.

35

Скільки α-розпадів і β-розпадів відбулося внаслідок перетворення в .

Контрольні запитання:

  1. Які основні характеристики атомного ядра?

  2. Поглинання та випромінювання світла атомами. Постулати Бора.

  3. Будова атома. Склад ядра. Дефект мас. Енергія зв’язку.

  4. Реакції ділення і синтезу: привести по одному прикладу.

  5. Опишіть, що являють собою ізотопи, ізобари, ізотони.

  6. Розкажіть про склад та будова ядра.

  7. Опишіть дефект маси та енергія зв'язку ядра. Подайте графічну залежність енергії зв'язку ядра від масового числа.

  8. Про що йдеться у законі радіоактивного розпаду ядра.

  9. Які властивості та закони альфа-розпаду ядра?

  10. Які властивості та закони бета-розпаду ядра?

  11. Які існують види ядерних реакції та закони збереження.

  12. Класифікація ядерних реакцій.

  13. Реакції поділу урану та ядерна енергетика.

  14. Реакції синтезу ядер та термоядерна енергетика.