Физика в задачах для поступающих в вузы - Турчина Н.В.
ISBN 978-5-94666-452-3
Скачать (прямая ссылка):
19.6.2. Покоящийся атом водорода в основном состоянии поглотил фотон и перешел в состояние с n = 3. Найдите частоту поглощенного фотона и скорость атома.
19.6.3. Фотон с длиной волны A = 780A выбивает электрон из атома водорода. Вдали от атома электрон влетает в однородное электрическое поле напряженностью E = 200 В/м. Скорость электрона направлена вдоль силовых линий поля. На какое максимальное расстояние от границы поля может удалиться электрон?
19.6.4. Атом водорода испускает квант света с максимальной энергией. Может ли этот квант света вызвать фотоэффект в цезии? Ответ обоснуйте.
19.6.5. Атом водорода испустил фотон при переходе электрона с третьей орбиты на вторую. Испущенный фотон попал на пластинку, покрытую оксидом бария, и выбил из нее фотоэлектрон. Найдите максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона.
19.6.6. Протон, летящий горизонтально со скоростью Vо = = 4,6 • 104 м/с, сталкивается с неподвижным свободным ионом гелия He+. После удара протон отскакивает в сторону, противоположную первоначальному движению, со скоростью v = Vо, а ион переходит в возбужденное состояние. Вычислите длину волны света, который излучает ион гелия, возвращаясь в невозбужденное состояние. Масса протона m = 1,67 • 10-27 кг, масса иона гелия M = 4т.
• 19.6.7. На дифракционную решетку нормально падает пучок света от разрядной трубки, наполненной атомарным водородом. Постоянная решетки d = 5 мкм. Какому переходу электрона соответствует спектральная линия, наблюдаемая с помощью этой решетки в спектре пятого порядка под углом ф = 41°?
393
Глава 20. ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
20.1. Строение ядра
20.1.1. Определите количества нуклонов, протонов и нейтро-
7 17 235
нов, входящих в состав следующих ядер: 3Li, 8O, 92U .
7
20.1.2. Ядра каких элементов получатся, если в ядрах 3Li,
1J1B , 13 N протоны заменить нейтронами, а нейтроны протонами?
20.1.3. Сколько протонов и нейтронов содержится в кусочке золота массой m = 1 мг?
20.1.4. Сколько протонов, нейтронов и электронов содержится в сосуде объемом V = 1 л, заполненном кислородом при температуре t = 27 °С и давлении p = 1 атм?
20.1.5. Полагая, что атомные ядра имеют форму сферы, радиус
которой определяется формулой r = r0^A, где r0 d 1,4-10-15 м, A — массовое число, найдите радиус ядра атома алюминия.
79
20.1.6. Во сколько раз радиус атома брома 35Br больше радиуса его ядра?
20.1.7. Покажите, что средняя плотность ядерного вещества одинакова для всех ядер, и найдите ее.
20.1.8. Каким был бы радиус Земли, если при той же массе ее плотность была равна средней плотности ядерного вещества р = = 1,5 ¦ 1017 кг/м3?
20.1.9. Какой объем был бы у кубика массой m = 1000 т, если бы его плотность была равна средней плотности ядерного вещества р = 1,5 ¦ 1017 кг/м3? Какое давление оказывал бы такой кубик на поверхность?
20.2. Дефект массы. Энергия связи
20.2.1. Докажите эквивалентность формул для вычисления дефекта массы:
Am = Zmp + (A - Z)mn - m„ и Am = ZM1 + (A - Z)mn - Ma,
p iH
где mH — масса ядра, Ma — масса атома.
20.2.2. Найдите дефект массы в атомных единицах массы и ки-
7
лограммах для ядра лития 3 Li.
394
20.2.3. Найдите дефект массы и энергию связи для ядра дейте-
2
рия 1H .
20.2.4. Вычислите энергию, необходимую для разделения а-час-тицы на протоны и нейтроны. Масса а-частицы ma = 6,644 • 10-27 кг.
20.2.5. Определите энергию, которая может выделиться при образовании из протонов и нейтронов гелия 4He массой m = 1 г.
20.2.6. Энергия связи ядра, состоящего из двух протонов и одного нейтрона, E = 7,72 МэВ. Определите массу нейтрального атома, имеющего это ядро.
• 20.2.7. Найдите энергию связи ядер трития 1н и гелия 4He . Какое из этих ядер более устойчиво?
20.2.8. Энергия связи ядра кислорода18 O равна E1 = 139,8 МэВ,
19
ядра фтора 9 F — E2 = 147,8 МэВ. Определите минимальную энергию, необходимую для отрыва одного протона от ядра фтора.
20.2.9. Какую наименьшую энергию нужно затратить, чтобы
14
«оторвать» один нейтрон от ядра азота 7N ?
20.2.10. Какую наименьшую энергию нужно затратить, чтобы разделить ядро гелия 4He на две одинаковые части?
20.2.11. Найдите энергию, необходимую для разделения ядра
16„ 12„ атома кислорода 8 O на а-частицу и ядро углерода 6 C, если известно, что энергия связи ядра кислорода E1 = 127,62 МэВ, ядра углерода E2 = 92,16 МэВ, а-частицы E3 = 28,30 МэВ.
20.2.12. Найдите энергию связи є, приходящуюся на один нук-
ч 7Т . 14,т . 27 .. . 40 „ . 63„ . 113^,
лон в ядрах: а) 3Li; б) 7N; в) 13Al; г) 20Ca; д) 29Cu; е) 48Cd;
ж) 280Hg ; з) 238U . Постройте зависимость є = f(A), где A — массовое число.
20.2.13. Энергия связи атомного ядра, состоящего из трех протонов и двух нейтронов, Ecb = 26,3 МэВ. Определите удельную энергию связи и массу ядра.
20.3. Превращение ядер при радиоактивном распаде (правила смещения)
20.3.1. Ядро изотопа кобальта 6I7Co выбросило отрицательно
заряженную Р-частицу. В какое ядро превратилось ядро кобальта? Напишите ядерную реакцию.
