Задание 16. Физика атомного ядра. ЕГЭ 2026 по физике
Средний процент выполнения: 79.3%
Ответом к заданию 16 по физике может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.
Подпишись на суперполезные материалы
Задачи для практики
Задача 1
На какой энергетический уровень можно перейти с 3, поглотив при этом фотон c наибольшей длинной волны? Укажите номер уровня.
Решение
Чем больше длинна волны, тем меньше получаемая энергия, что значит, что мы поднимемся на ближайший энергетический уровень, с наименьшей полученной энергией. А это есть 4
Задача 2
На какой энергетический уровень нужно перейти электрону в атоме с 3-го энергетического уровня, чтоб при этом испустить фотон c наименьшей частотой? Укажите номер уровня.
Решение
Чем меньше частота фотона, тем меньше энергии мы должны испустить. То есть перейти на ближайший энергетический уровень, то есть второй
Задача 3
Катод фотоэлемента облучается светом с частотой 1015 Гц. Какой заряд протёк в цепи фотоэлемента, если фотоэлектроны получили энергию 16,6 пДж? Ответ выразите в пикокулонах и округлите до целых. Ответ выразите в (пКл).
Решение
Дано:
$υ=10^15$Гц
$W=16.6·10^{-12}$Дж
$h=6.626·10^{-34}$Дж·с
$e=1.6·10^{-19}$Кл
$q-?$
Решение:
Величина, протекавшего в цепи заряда, равна: $q=e·N$(1), где $N$ - число фотоэлектронов, $e$ - заряд одного фотоэлектрона.
Энергия одного светового кванта равна $E=hυ$(2). Следовательно, фотоэлектронам передана энергия $W=N·E$ откуда $N={W}/{E}={W}/{hυ}$(3).
Подставим числовые значения (3) в (1): $q={1.6·10^{-19}·16.6·10^{-12}}/{6.626·10^{-34}·10^{-15}}=4·10^{-12}$Кл
Задача 4
В некоторых опытах по изучению фотоэффекта фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. Напряжение, при котором поле останавливает и возвращает назад все фотоэлектроны, назвали задерживающим напряжением. В таблице представлены результаты одного из первых таких опытов при освещении одной и той же пластины, в ходе которого было получено значение h = 5,3 · 10−34 Дж·c.
| Задерживающее напряжение U , В | ? | 0,6 |
| Частота ν, 1014 Гц | 5,5 | 6,1 |
Чему равно опущенное в таблице первое значение задерживающего потенциала? Ответ округлите до десятых
Решение
Дано:
$υ_2=6.1·10^{14}$
$υ_1=5.5·10^{14}$
$U_2=0.6B$
$U_1-?$
Решение:
По теории фотоэффекта, энергия поглощенного фотона идет на работу выхода и на сообщение кинетической энергии. Эл. поле совершает работу тормозя электроны. Тогда запишем: $\{\table\hυ_1=A_{вых}+e·U_1; \hυ_2=A_{вых}+e·U_2;$ $⇒U_1=U_2-{h}/{e}(υ_2-υ_1)$
$U_1=0.6-{5.3·10^{-34}}/{1.6·10^{-19}}(6.1·10^{14}-5.5·10^{14})=0.4B$
Задача 5
На рисунке представлена диаграмма энергетических уровней атома. Переход с излучением фотона наибольшей частоты изображён стрелкой...
Решение
Квант энергии излучается при переходе на более низкий уровень. При этом расстояние между уровнями пропорционально частоте: $∆E=hυ$. Из диаграммы видно, что среди предложенных вариантов ответа максимальному расстоянию между уровнями, а знчит, и наибольшей частоте излученного кванта соответствует переход с уровня 4 на уровень 1.
Задача 6
Определите, сколько протонов и нейтронов входит в состав ядра атома $↙{88}↖{226}Ra$? В ответе последовательно запишите число протонов и число нейтронов без пробелов и запятых
Решение
Число $p$(протонов)$=Z=88$ для $Ra$(радия).
Число $n$(нейтронов)$=A-Z=226-88=138$.
Задача 7
Найдите массу фотона красных лучей света, длина волн которых 700 нм. Ответ выразите в (·10−36 кг) и округлите до сотых. Постоянную Планка принять равной $h=6.6·10^{-34}$Дж·с.
Решение
Дано:
$λ=700·10^{-9}$м
$h=6.6·10^{-34}$Дж·с
$c=3·10^8{м}/{c}$
$m-?$
Решение:
Энергия фотона определяется выражением: $E=mc^2$(1), откуда $m={E}/{c^2}$(2) - масса фотона.
С другой стороны $E=hυ={hc}/{λ}$(3), где $c$ - скорость света в вакууме, $h$ - постоянная Планка.
Подставим числовые значения (3) в (2) и найдем массу фотона: $m={E}/{c^2}={hυ}/{c^2}={hc}/{c^2λ}={h}/{cλ}={6.6·10^{-34}}/{3·10^8·7·10^{-7}}=3.14·10^{-36}$кг.
Задача 8
Какой частоты свет следует направлять на поверхность вольфрама, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна 10^6 м/c? Работа выхода электрона из вольфрама 4,5 эВ. $h={6.6·10^{-34}}$. Ответ округлите до сотых. Ответ выразите в (·1015 Гц).
Решение
Дано:
$υ_{max}=10^6$м/c
$А_{вых}-?$
$v-?$
Решение:
По уравнению фотоэффекта: $hv=А_{вых}+{mυ_{max}^2}/{2}$
$v={А_{вых}+0.5·m·υ_{max}^2}/{h}={4.5·1.6·10^{-19}+0.5·9.1·10^{-31}·10^{12}}/{6.6·10^{-34}}=1.78·10^{15}$Гц.
Задача 9
Длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта для натрия, составляет 530 нм. Определите работу выхода электронов из натрия. Ответ выразите в (эВ), округлив до сотых. Постоянную планка принять за $h=6.62·10^{-34}$Дж·с
Решение
Дано:
$λ_{кр}=530=530·10^{-9}$м
$h=6.62·10^{-34}$Дж·с
$с=3·10^8$м/с
$A_{вых}-?$
Решение:
Работа выхода электронов из металла по определению равна: $A_{вых}=hυ_{кр}={hc}/{λ_{кр}}$(1), где $c$ - скорость света; $h$ - постоянная Планка.
Подставим числовые значения в (1): $A_{вых}={6.62·10^{-34}·3·10^8}/{530·10^{-9}}=0.0375·10^{-17}=3.75·10^{-19}={3.75·10^{-19}}/{1.6·10^{-19}}=2.34$эВ.
Задача 10
В результате ядерной реакции $↙{13}↖{27}Al +↙{0}↖{1}n → ? +↙{2}↖{4}He$ был получен химический элемент X. Укажите число нуклонов и протонов в ядре образовавшегося химического элемента.
Решение
Решение:
Запишем уравнение ядерной реакции:
$↙{13}↖{27}Al+{}↙{0}↖{1}n⇄{}↙{11}↖{24}x+{}↙{2}↖{4}He$.
Тогда число нуклонов $A=24$, а число протонов $Z=11$.
Задача 11
В герметичный контейнер поместили 40 мг изотопа стронция $↙{52}↖{90}Sr$, ядра которого испытывают α-распад с периодом полураспада 29 лет. Какая масса стронция останется в контейнере через 87 лет? Ответ выразить в (мг).
Решение
Дано:
$m_0=40·10^{3}c$
$↙{52}↖{90}Sr$
$T=29$лет
$t=87$лет
Решение:
${t}/{T}=3$(период полураспада пройдет 3 раза). $m={m_0}/{2·2·2}={40мг}/{8}=5$мг.
Задача 12
Какое массовое A и зарядовое Z числа будет иметь ядро элемента, получившееся из ядра изотопа $↙{92}↖{238}U$ после четырёх α-распадов и двух β-распадов? В ответе укажите последовательно массовое и зарядовое числа без пробелов и знаков препинания
Решение
Решение:
Запишем уравнение ядерной реакции:
$↙{92}↖{238}U⇄{}↙{86}↖{222}x+4{}↙{2}↖{4}He+2{}↙{-1}↖{0}e$.
Альфа-распад это ядра гелия, а β-распад это свободный электрон.
Задача 13
Поток фотонов выбивает фотоэлектроны из металла с работой выхода 4 эВ. Энергия фотонов в 1,25 раза больше максимальной кинетической энергии фотоэлектронов. Какова энергия фотонов? Ответ выразите в (эВ).
Решение
Дано:
$A_{вых}=4$эВ
$hυ=E_к·1.25$
$hυ-?$
Решение:
$hυ=4эВ+{hυ}/{1.25}$ - уравнение фотоэффекта.
$0.2·hυ=4эВ$.
$hυ=20$эВ
Задача 14
Период полураспада ядер радиоактивного изотопа йода-134 равен 54 минутам. Через какое время распадётся 75% ядер в исследуемом образце? Ответ выразите в (мин).
Решение
Дано:
$T=54$мин
$t-?$
${m_0}/{4}=m$
Решение:
$t=2·T=54·2=108$ мин.
Задача 15
Определите, сколько протонов и сколько нейтронов входит в состав ядра атома $↙{42}↖{98}Mo$?
| Число протонов | Число нейтронов |
Решение
Решение:
$↙{42}↖{98}Mo$ Число протонов равно числу электронов $Z=42$.
Число нейтронов $N=A-Z=98-42=56$.
Задача 16
Сколько процентов ядер некоторого радиоактивного элемента распадётся через время, равное трём периодам полураспада этого элемента? Ответ выразите в (%).
Решение
Дано:
$t=3T$
$(1-{N(3T)}/{N_0})·100%-?$
Решение:
Согласно закону радиоактивного распада, от первоначального количества радиоактивных ядер $N_0$ к моменту времени $t$ должно остаться примерно $N(t)=N_0·2^{-{t}/{T}}$, где $T$ - период полураспада. Следовательно, к моменту времени $t=3T$ ядер останется приблизительно: ${N(3T)}/{N_0}=2^{-{t}/{T}}=2^{-{3T}/{T}}=2^{-3}={1}/{8}$ или в процентах ${N(3T)}/{N_0}·100%={100%}/{8}=12.5%$. Значит, распадется: $(1-{N(3T)}/{N_0})·100%=(1-0.125)·100%=87.5%$
Задача 17
Чему равен импульс фотона, если соответствующая длина волны равна 600 нм? $h=6.62·10^{-34}$. Ответ выразите в (·10−27 кг·м/с) и округлите до десятых
Решение
Дано:
$λ=600·10^{-9}м$
$p↖{→}-?$
Решение:
$p↖{→}={hυ}/{c}={h}/{λ}={6.62·10^{-34}}/{600·10^{-9}}=1.1·10^{-27}$.
Задача 18
Период полураспада нептуния 2,3 суток. Через какое время количество радиоативных атомов уменьшится в 4 раза? В ответе запишите через сколько суток.
Решение
Дано:
$T-2.3$суток
${m_0}/{4}∼t-?$
Решение:
Для определения ответа построим схему. Через 2 периода полураспада $2·T=2·2.3=4.6$суток.
Задача 19
При бомбардировке америция $↙{95}↖{243}Am$ атомами изотопа кислорода был получен новый элемент лоуренсий. Найдите число x нейтронов, являющихся продуктом реакции $↙{95}↖{243}Am + {}↙{8}↖{18}O = {}↙{103}↖{256}Lr + x · n$.
Решение
Для находения числа нейтронов решим реакцию относительно атомного числа: $|256-243-18|={5}/{1}=5$ нейтронов.
Задача 20
Катод фотоэлемента облучается светом с частотой 10^15 Гц. Какая энергия передана фотоэлектронам, если в цепи фотоэлемента протёк заряд 2 пКл? Ответ выразите в пикоджоулях и округлите до десятых. Ответ выразите в (пДж).
Решение
Дано:
$υ=10^15$Гц
$q=2·10^{-12}$Кл
$h=6.626·10^{-34}$Дж·с
$e=1.6·10^{-19}$Кл
$W-?$
Решение:
Величина, протекавшего в цепи заряда, равна: $q=e·N$(1), где $N$ - число фотоэлектронов. Отсюда, $N={q}/{e}$(2).
Энергия одного светового кванта равна $E=hυ$(3). Следовательно, фотоэлектронам передана энергия $W=N·E$ или с учетом (2) и (3), получим: $W=N·E=N·h·υ={q·h·υ}/{e}$(4).
Подставим числовые значения в (4): $W={2·10^{-12}·6.626·10^{-34}·10^{15}}/{1.6·10^{-19}}=8.2825·10^{-12}≈8.3$пДж
Рекомендуемые курсы подготовки
- 🔥 Получишь мощный старт для дальнейшей подготовки.
- 🔥 Прокачаешь свою Кинематику.
- 🔥 Узнаешь все о Линзах в ЕГЭ.
- 🔥 Будешь решать задачи с дифракционной решеткой на ИЗИ.
- 🔥 Улучшишь свои резы на 20 вторичных баллов ЕГЭ.
Что тебя ждет?
- 👉 7 вебинаров (по 1 вебчику в неделю: согласись, не напряжно, да?).
- 👉 Домашка после каждого веба (без дедлайна, лето все-таки, делай, когда удобно).
- 👉 Скрипты и конспекты, полезные материалы к каждому занятию.
- 👉 Личный кабинет Турбо (это супер-мега удобная площадка 🔥).
- 👉 Тренажёр для отработки заданий (все в том же личном кабинете).
- 👉 Отдельная беседа с преподавателями и однокурсниками.
- 👉 Комфортная атмосфера, эффективная подготовка + чувство, что лето проводишь не зря 🔥.
на бесплатном курсе Турбо ЕГЭ
