|
|
|
|
Физика 11 класс Мякишев, Буховцев, Чаругин
| |
Парфентьева Н. А.
Физика. ГДЗ 11 класс
Скачать этот решебник ГДЗ по физике полностью со всеми формулами и рисунками можно по этой ссылке
Посмотреть вопросы можно здесь
|
Атомная физика
Ответы на вопросы к § 93 (§ 94)
1, Столкновение α-частицы с электроном в атоме, а также их кулоновское взаимодействие не могут вызвать существенное отклонение α-частицы, так как масса электрона в 8000 раз меньше массы α-частицы и движется она с очень большой скоростью (около 2 * 10 7 м/с).
2. Если бы положительный заряд был равномерно распределён по атому, то напряжённость электрического поля в атоме при равномерном распределении заряда увеличивалась бы к периферии атома и на положительную частицу, оказавшуюся в атоме, действовали бы слабые кулоновские силы. Кроме этого, масса ядра была бы распределена по атому и его плотность была бы невелика. α-Частица при этом могла бы пройти сквозь атом, не испытывая большого сопротивления.
α-Частица может отклоняться на большие углы только в том случае, если заряд и масса сконцентрированы в очень малом объёме.
3. Согласно теории Максвелла частицы, движущиеся с ускорением, излучают электромагнитные волны и в результате непрерывно теряют энергию. Поэтому электрон, вращающийся вокруг ядра, за время, равное Ю-8 с, как показали расчёты, должен упасть на ядро. Однако атомы в невозбуждённом состоянии энергию не излучают и существуют бесконечно долго.
Кроме этого, электрон, двигаясь вокруг ядра по орбите всё меньшего радиуса, непрерывно излучает энергию, следовательно, спектр излучения атома должен быть непрерывным. Из опытов известно, что спектр излучения атома состоит из отдельных линий, разделённых тёмными полосами, т. е. он является линейчатым спектром.
Ответы на вопросы к § 94 (§ 95)
1. Согласно законам классической электродинамики электроны, движущиеся с центростремительным ускорением вокруг ядра атома, должны излучать энергию. Таким образом, стационарных орбит и стационарных состояний не может существовать, что противоречит реальности.
2(-). Спектральные линии излучения при переходе электрона на второй энергетический уровень в атоме водорода находятся в видимой части спектра и составляют серию Бальмера.
Ответы на вопросы к § 96 (§ 97)
1. Излучение лазера монохроматическое, атомы излучают согласованно, так как их излучение индуцированное. Лазерный луч имеет малый угол расхождения.
Излучение лампы накаливания даёт сплошной спектр, излучение атомов происходит случайно, независимо друг от друга. Лампа накаливания излучает приблизительно равномерно во все стороны.
2. Лазеры используются: 1) для связи; 2) в медицине; 3) для записи информации; 4) в лабораториях для научных исследований, например для изучения новых химических реакций; 5) в голографии для получения объёмных изображений; 6) в технологических процессах (сварка, плавление, резка металлов); 7) для реализации термоядерного синтеза; 8) в спектроскопии для наблюдения спектров отдельных атомов. |
Решение задач из упражнения 13
Задача 1.
Задача 2.
ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА (глава 13)
Ответы на вопросы к § 97 (§ 98)
1. В камере Вильсона невозможна регистрация нейтронов. Нейтрон не ионизирует вещество. Именно поэтому нейтроны обладают большой проникающей способностью. Однако время жизни свободного нейтрона мало, он распадается на протон и электрон, которые уже могут вызвать конденсацию перенасыщенного пара с образованием капелек воды.
2. Преимущество пузырьковой камеры состоит в том, что в ней рабочим веществом является жидкость, вещество более плотное, чем пар в камере Вильсона, поэтому длина пробега частиц, имеющих даже большую энергию, достаточно короткая и частицы остаются в камере, что позволяет наблюдать серию последовательных превращений частиц.
Ответ на вопрос к § 99 (§ 100)
Трудность выяснения природы а-частиц состояла в том, что они слабее отклоняются магнитными полями, чем β-частицы, в связи с тем, что их масса существенно больше.
Ответ на вопрос к § 100 (§ 101)
При всех ядерных превращениях и, в частности, при радиоактивных распадах выполняются все известные законы сохранения: энергии, импульса, момента импульса, заряда, а также закон сохранения нуклонов.
Ответ на вопрос к § 101 (§102)
Нет, не происходит, так как невозможно предсказать, когда произойдёт распад. Интервалы времени срабатывания счётчика разные. Если бы интенсивность препарата была большой, то это | |
означало бы, что в препарате много атомов. Счётчик регистрировал бы среднее время жизни большого числа атомов, а это время жизни — постоянная величина, и счётчик срабатывал бы через одинаковые интервалы времени.
Ответ на вопрос к § 102 (§ 103)
Существуют, так как значение относительной массы — не целое число. У бария 2 изотопа.
Ответ на вопрос к § 103 (§ 104)
Так как массы протона и нейтрона приблизительно равны, то при центральном ударе частицы обмениваются скоростями. Если протон был неподвижен, то при упругом столкновении нейтрон полностью теряет энергию. Масса ядра азота в 14 раз больше массы нейтрона, и поэтому после столкновения нейтрон отталкивается от тяжёлой частицы и движется в другом направлении с меньшей скоростью, так как часть энергии он передаёт ядру азота.
Ответ на вопрос к § 104 (§ 105)
Ядерные силы:
1. короткодействующие, они проявляются на расстояниях порядка размеров ядра (10 14—10-15 м);
2. не зависят от заряда нуклона, нейтрон взаимодействует в ядре как с протоном, так и с нейтроном;
3. ядерное взаимодействие — самое сильное взаимодействие из всех взаимодействий, существующих в природе.
Ответы на вопросы к § 105 (§ 106)
1. Энергия связи — это энергия, необходимая для того, чтобы разделить ядро на составляющие его частицы:
Есв = Amc2 = [Zm,p + (А - Z) тп - тя] с2.
2. У ядра меди удельная энергия связи больше, чем у ядра урана. У тяжёлых элементов энергия связи убывает из-за отталкивания протонов.
Ответы на вопросы к § 106 (§ 107)
1. Суммарная энергия покоя ядер лития и водорода 5,2 -6+1*2 = 13,2 МэВ. Суммарная энергия покоя изотопов гелия меньше и приблизительно равна 2,5 • 4 = 10 МэВ. Следовательно, энергия выделяется.
2. Энергетическим выходом ядерной реакции называется разность суммарной энергии покоя ядер и частиц, вступивших в реакцию, и суммарной энергии покоя ядер и частиц, возникающих в результате реакции.
Ядерные реакции на нейтронах реализовать легче, так как нейтроны не имеют заряда и без препятствий проникают в атомные ядра. Для реализации ядерной реакции, вызываемой заря женной частицей, необходимо частицу разогнать, чтобы она смогла преодолеть силы отталкивания положительного ядра.
|
Ответы на вопросы к § 108 (§ 109)
1. Коэффициент размножения определяется четырьмя факторами:
1. захватом медленных нейтронов ядрами U последующим делением и захватом быстрых нейтронов ядрами U с последующим делением;
2. захватом нейтронов ядрами урана без последующего деления;
3. вылетом нейтронов из объёма вещества;
4. наличием замедлителя реакции, т. е. элементов, захватывающих нейтроны.
Ответы на вопросы к § 108 (§ 109)
1. Коэффициент размножения определяется четырьмя факторами:
1. захватом медленных нейтронов ядрами U последующим делением и захватом быстрых нейтронов ядрами U с последующим делением;
2. захватом нейтронов ядрами урана без последующего деления;
3. вылетом нейтронов из объёма вещества;
4. наличием замедлителя реакции, т. е. элементов, захватывающих нейтроны.
Ответы на вопросы к § 109 (§ 110)
1.Критическая масса — это наименьшая масса делящегося вещества, при которой может протекать цепная ядерная реакция.
2. Замедлитель нейтронов необходим для управления ядерным реактором. Если вдвигать стержни в активную зону реактора, реакция замедляется.
Ответы на вопросы к § 110 (§ 111)
1. Для слияния ядер необходимо, чтобы положительные ядра преодолели силы кулоновского отталкивания и сблизились на расстояние порядка размера ядер. Для этого они должны обладать большой кинетической энергией, которая возможна при очень высокой температуре (около 108 К). Температура — мера кинетической энергии движения частиц. Такие температуры можно получить, например предварительно использовав ядерный реактор или с помощью лазерных лучей.
2. Независимо от вида реакции энергия сохраняется. Если суммарная энергия покоя частиц, вступающих в реакцию, больше, чем суммарная энергия покоя частиц, образовавшихся в результате реакции, то энергия выделяется. Исчезнуть энергия не может.
Ответ на вопрос к § 112 (§113)
Радиоактивные изотопы — это изотопы, обладающие радиоактивностью, т. е. испытывающие радиоактивный распад, при котором они превращаются в ядра других элементов.
Радиоактивные изотопы используются в медицине для уточнения диагноза и для лечения, в промышленности для исследования износа двигателя, процессов диффузии в твёрдом теле, в сельском хозяйстве для повышения урожайности и в борьбе с вредителями, в археологии для исследования возраста предметов. Основным принципом использования является внедрение радиоактивных изотопов в организм, растение или предмет с последующим исследованием этих объектов.
Ответы на вопросы к § 113 (§ 114)
1. Доза поглощённого излучения — отношение энергии излучения, поглощённой облучаемым телом, к массе этого тела:
D = E/m.
2. При естественном радиоактивном фоне эквивалентная доза поглощённого излучения равна 2 мЗв в год, что соответствует 0,2 Р.
3. Предельно допустимая доза поглощённого излучения для лиц, работающих с радиоактивными препаратами, приблизительно равна 14 мЗв, что соответствует 1,4 Р.
|
Решения задач из упражнения 14
Задача 1.
Решение. При ядерных превращениях выполняются законы сохранения массовых и зарядовых чисел. При β-превращениях происходит излучение электронов. Масса электронов очень мала по сравнению с α-частицами, поэтому по изменению массы можно судить о числе α-превращении: Следовательно, уран испытал восемь α-превращений, при этом зарядовое число уменьшилось на 2 • 8 = 16 и должно было стать равным 76.
Однако изменение зарядового числа 92 — 82 = 10.
При β-превращениях зарядовое число увеличивается на единицу.
Общая схема β-превращений: (При β-превращениях образуется, помимо электрона, антинейтрино.)
Таким образом, для выполнения закона сохранения зарядового числа очевидно, что произошло шесть β-превращений.
Ответ: восемь а- и шесть β-превращений.
Задача 2.
Задача 3.
Задача 4.
Составим таблицу
Задача 5.
Напомним, что в ядерной физике энергия измеряется в элек- тронвольтах: 1 эВ = 1,6 * 10-19 Дж, а масса — в атомных единицах массы: 1 а. е. м. = 1,6606 ■ 10-27 кг = 931,5 МэВ/c2, где с — скорость света.
Тогда, умножив дефект масс на последнее число, можно было бы сразу же получить искомую энергию связи.
Ответ: — 2,2 МэВ.
Задача 6.
Решение. Запишем ядерную реакцию: В—>Ве+Х, где ζ X — искомое ядро.
Согласно законам сохранения массового и зарядового чисел при ядерных реакциях 11 = 8 + А; 5 = 4 + Ζ.
Получим А — 3, a Ζ = 1. Это тритий fH — изотоп водорода.
Задача 7.
 |
|
|
|
|
