Фізика. Профільний рівень. 11 клас. Гельфгат

Завдання для самоперевірки до розділу 4 «Атомна та ядерна фізика»

1. (1 бал) Нейтральний атом містить 11 електронів, а його ядро — 12 нейтронів. До складу атома входять:

а) 23 протони, 23 нуклони;
б) 1 протон, 23 нуклони;
в) 11 протонів, 23 нуклони;
г) 11 протонів, 11 нуклонів.

2. (1 бал) Лінійчастий спектр є характерним для:

а) кристалів;
б) одноатомних газів;
в) двохатомних газів;
г) рідин.

3. (1 бал) Унаслідок ос-розпаду ядро полонію перетворюється на ядро:

а) бісмуту;
б) радону;
в) торію;
г) свинцю.

4. (1 бал) Унаслідок β-розпаду ядро талію перетворюється на ядро:

а) ртуті;
б) свинцю;
в) лантану;
г) полонію.

5. (2 бали) У дворівневій квантовій системі (див. рис. 23.2) фотони спонтанного випромінювання відрізняються один від одного:

а) енергією;
б) модулем імпульсу;
в) напрямом імпульсу;
г) частотою.

6. (2 бали) Якщо одночасно вимірювати координати та імпульс частинки, можна отримати невизначеності:

7. (2 бали) Енергія атома водню в основному стані дорівнює -13,6 еВ. Енергія цього атома на п’ятому енергетичному рівні становить:

а) -68 еВ;
б) -54,4 еВ;
в) -3,4 еВ;
г) -0,54 еВ.

8. (2 бали) Під час термоядерної реакції синтезу між двома ядрами гелію-3 вилітають два протони. Унаслідок цієї реакції утворюється ядро:

а) дейтерію;
б) літію-7;
в) тритію;
г) гелію-4.

9. (3 бали) Перший електрон після розгону електричним полем має довжину хвилі де Бройля 1 нм, а другий — 3 нм. У скільки разів кінетична енергія першого електрона перевищує кінетичну енергію другого?

10. (3 бали) Ядро, що містить 56 протонів і 81 нейтрон, утримує навколо себе 54 електрони. Як правильно назвати таку систему?

11. (4 бали) Унаслідок низки розпадів ядро ²²⁸₈₈Ra перетворилося на ядро ²¹²₈₂Рb. Скільки α- і скільки β-розпадів відбулося протягом цього перетворення?

12. (4 бали) Періоди піврозпаду двох радіонуклідів дорівнюють 4 і 5 хв. Початкові кількості атомів цих радіонуклідів є однаковими. У скільки разів відрізнятимуться кількості атомів цих нуклідів через годину?

13. (5 балів) Активність тіла, що містить певний радіонуклід, протягом доби зменшилася від 7000 до 6000 Бк. Скільки ще знадобиться часу, щоб активність зменшилася до 1000 Бк?

14. (5 балів) Визначте масу води, яку можна нагріти від 15 до 75 °С, використовуючи енергію поділу урану-235 масою 14,1 г. Унаслідок кожного поділу ядра виділяється енергія 200 МеВ.

• Звірте ваші відповіді з наведеними в кінці підручника. Позначте завдання, які ви виконали правильно, і полічіть суму балів. Потім цю суму поділіть на три. Одержаний результат відповідатиме рівню ваших навчальних досягнень.

Тренувальні тестові завдання з комп'ютерною перевіркою ви знайдете в електронному інтерактивному додатку до підручника.

Енциклопедична сторінка

11 березня 2011 року в Японії стався найсильніший у її сучасній історії землетрус, а слідом за ним — цунамі. Ці удари стихії вивели з ладу зовнішнє електричне живлення та резервні дизельні генератори атомної електростанції «Фукусіма-1». Унаслідок цього припинилося охолодження активної зони реакторів трьох енергоблоків і відбулося їх розплавлення. Ця аварія стала безумовно найсерйознішою у світі після Чорнобильської, їй надано 7-й (максимальний) рівень за Міжнародною шкалою ядерних подій.

Після аварії всі ядерні реактори країни було закрито на перевірку, кілька років Японія жила зовсім без атомної енергетики. Багато які з галузей перелаштувалися на більш економний режим, але й це не вирішило проблему — адже до аварії близько 30 % усієї електроенергії країна отримувала від АЕС. З 2015 року реактори стали знов запускати...

Багато хто з фахівців закликає більш серйозно сприйняти цей суворий урок і знов розглянути можливі перспективи витіснення АЕС відновлюваними та екологічно чистими джерелами енергії. Чи відбудеться дійсно кардинальна перебудова світової електроенергетики — покажуть наступні роки та десятиліття.

Енергоблок-1 до вибуху та після нього (комп'ютерна модель)

Доки точаться суперечки навколо доцільності експлуатації сучасних АЕС і спорудження нових, учені ось уже понад 60 років працюють над створенням реактора, який міг би замінити сучасні. Йдеться про термоядерний реактор. Колись здавалося, що такий реактор можна створити протягом 10 або 15 років. Адже некеровану реакцію термоядерного синтезу (термоядерний вибух) вдалося здійснити досить швидко. Проте попри всі зусилля дослідників і великі витрати на масштабні експерименти омріяна мета, керований термоядерний синтез, ніяк не наближалася — на шляху з’являлися все нові й нові непередбачені складнощі.

Більшість із них пов’язана з необхідністю застосування гарячої плазми. У надрах Сонця синтез чудово та стабільно відбувається протягом мільярдів років за температури близько 15 млн градусів. Але ж там «працює» могутнє тяжіння нашої зорі. А в земних умовах дуже важко поєднати високі температуру та концентрацію частинок у плазмі з достатнім часом утримання цієї плазми. Нагрівати плазму дослідники вже навчилися непогано: в найбільшому сучасному токамаці JET (Велика Британія) температура плазми сягає 150 млн градусів! Об’єм плазми в цьому реакторі становить близько 100 м³, потужність реактора — 16 МВт. Але вона дорівнює лише 70 % від потужності, яку споживає JET. Зрозуміло, що отримана потужність має перевищувати споживану (практично потрібне перевищення у 20 разів!). А до цього ще далеко...

Усередині реактора JET

Нові надії дослідників пов’язані з будівництвом у Франції токамака ITER (він має «видавати» потужність, що в 10 разів перевищить споживану). Проте будівництво затягується, витрати вже набагато перевищили заплановані. Отже, гонка за «привидом» термоядерного реактора триває... Мета цієї гонки настільки важлива для людства, що всі зусилля безумовно виправдані.

ОРІЄНТОВНІ ТЕМИ ПРОЄКТІВ

1. Надплинність і надпровідність — макроскопічні квантові явища.
2. Застосування радіонуклідів у медицині.
3. Сучасні методи дозиметрії.
4. Розширення періодичної системи: трансуранові елементи.
5. Відкриття бозона Хіґґса — крок углиб матерії.

ТЕМИ РЕФЕРАТІВ І ПОВІДОМЛЕНЬ

1. Планетарний атом з погляду законів класичної фізики.
2. Походження атомів земної речовини.
3. Чи можливо створити абсолютно безпечний ядерний реактор?
4. Як зупинити радіоактивне забруднення довкілля.
5. Стандартна модель і спроби її розширення.
6. Жінки, які зробили видатний вклад у сучасну фізику.

ТЕМИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

1. Вивчення будови та характеристик сучасних дозиметрів.
2. Дослідження радіаційного фону в будівлях різного типу.
3. Вивчення залежності рівня радіації в приміщенні від режиму провітрювання.
4. Порівняння різних будівельних матеріалів як джерел радіації.

Корисні поради, що допоможуть вам у роботі над проектом, рефератом і в проведенні експерименту, ви знайдете в електронному інтерактивному додатку до підручника.

Зміст