Решение задач - Урок 9 - Физика атомного ядра - Квантовая физика

Цель: научить применять физические законы при решении задач.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Решение задач

Задачи на «3» балла

1. При переходе электрона в атоме водорода из одного стационарного состояния в другое излучен свет с частотой колебаний 4,57 · 10¹⁴ Гц. На сколько уменьшилась энергия атома водорода? (Ответ: ≈ 3 · 10^-19 Дж.)

2. Сколько нуклонов, протонов и нейтронов содержится в ядре натрия ²³₁₁Na? (Ответ: 23 нуклона, 11 протонов, 12 нейтронов.)

3. Допишите ядерную реакцию: (Ответ: .)

4. Определите длину волны фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с третьего энергетического уровня на первый. (Ответ: ≈ 10³ нм.)

5. При обстреле ядер фтора ¹⁹₃F протонами образуется кислород ¹⁶₈О. Какие ядра образуются помимо кислорода? (Ответ: ⁴₂Не.)

6. Сколько нуклонов, протонов и нейтронов содержится в ядре азота ¹⁴₇N . (Ответ: 14 нуклонов, 7 протонов, 7 нейтронов.)

Задачи на «4» балла

1. Найдите дефект массы, энергию связи и удельную энергию связи ядра кислорода ¹⁶₈О. (Ответ: 0,133 а.е.м; ≈ 123,5 МэВ; ≈ 7,7 МэВ/нуклон.)

2. Сколько атомов полония распадается за сутки из 10⁶ атомов, если период полураспада равен 138 сут.? (Ответ: 5000.)

3. Какой элемент образуется из ²³⁸₉₂U после одного α-распада и двух β-распадов? (Ответ: ²³⁴₉₂U.)

4. Рассчитайте дефект массы, энергию связи и удельную энергию связи ядра алюминия ²⁷₁₃Аl. (Ответ: 0,234 а.е.м; ≈ 218 МэВ; ≈ 8 МэВ/нуклон.)

5. Сколько α- и β-распадов испытывает уран ²³⁵₉₂U в процессе последовательного превращения в свинец ²⁰⁷₈₂Pb? (Ответ: 7 - α-распадов; 4 - β-распадов.)

6. Активность радиоактивного элемента уменьшилась в 4 раза за 8 сут. Найдите период полураспада. (Ответ: 4 сут.)

Задачи на «5» баллов

1. При делении одного ядра урана ²³⁸₉₂U на два осколка выделяется 200 МэВ энергии. Какое количество энергии освобождается при сжигании в ядерном реакторе изотопа урана, масса которого равна 1 г? Какое количество каменного угля необходимо сжечь для получения такого же количества энергии? (Ответ: 8,2 · 10¹⁰ Дж; ≈ 3 m.)

2. Определите энергетический выход следующей ядерной реакции: (Ответ: выделяется 16,85 МэВ энергии.)

3. Рассчитайте, через какой промежуток времени распадается 80 % атомов радиоактивного хрома ⁵¹₂₄Сr, если его период полураспада равен 27,8 сут.? (Ответ: 64,5 сут.)

4. Рассчитайте энергетический выход следующей ядерной реакции: (Ответ: поглощается 1,2 МэВ энергии.)

5. Атомная электростанция мощностью 1000 МВт имеет КПД, равный 20 %. Какова масса расходуемого за сутки урана-235? (Считайте, что при каждом делении одного ядра урана выделяется энергия 200 МэВ.) (Ответ: 5,3 кг.)

6. Какая доля атомов радиоактивного изотопа кобальта ⁵⁸₂₇Co распадается за 20 сут., если период полураспада 27 сут.? (Ответ: 17,5%.)

III. Подведение итогов урока

Домашнее задание

Р - 1180; Р - 1183.