Задание 16. Физика атомного ядра. ЕГЭ 2027 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
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 4
Радиоактивный изотоп технеция $↙{43}↖{95}Tc$, не обнаруженный в природе, был получен искусственно в результате реакции $↙{42}↖{94}Mo + ↙{1}↖{2}H → {}↙{43}↖{95}Tc + X$. Какая частица (нейтрон, протон, электрон, альфа-частица) выбрасывается? Ответ запишите словом (словами).
Решение
$↙{42}↖{94}Mo+{}↙{1}↖{2}H→{}↙{43}↖{95}Tc+X$. Найдем массовое $A$ и зарядовое $Z$ числа элемента $X$ и на их основе сделаем вывод: $A=94+2-95=1, Z=42+1-43=0$. Значит, неизвестным элементом является нейтрон $↙{0}↖{1}n$.
Задача 5
На рисунке изображена схема возможных значений энергии атомов газа. Атомы находятся в состоянии с энергией −3,4 эВ. Фотоны какой энергии могут в этом случае испускать атомы газа? Ответ выразите в (эВ).
Решение
Согласно постулатам Бора, при переходе в состоянии с меньшей энергией, происходит испускание фотона света с энергией, равной разности энергий начального и конечного состояний. Таким образом, имеем: $E=-3.4-(-4.8)=-3.4+4.8=1.4эВ$.
Задача 6
На рисунке изображён фрагмент периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Под названием каждого элемента приведены массовые числа его основных стабильных изотопов, нижний индекс около массового числа указывает в процентах распространённость изотопа в природе. Сколько протонов и сколько нейтронов содержится в ядре самого распространённого изотопа цинка? Ответе укажите подряд число протонов и число нейтронов без пробелов и разделительных знаков
Решение
$↖{30}Z$ имеем число протонов равное 30, а число нейтронов $64-30=34$.
Задача 7
Определите массовое и зарядовое числа продукта реакции $↙{8}↖{18}O +↙{1}↖{1}p →↙{9}↖{18}F + X$.
| Массовое число | Зарядовое число |
Решение
Дано:
$↙{8}↖{18}O+{}↙{1}↖{1}p→{}↙{9}↖{18}F+{}↙{Z}↖{A}X$
$A-?X-?$
Решение:
Воспользуемся законом сохранения заряда: $Z=8+1-9=9-9=0$.
Воспользуемся законом сохранения массы: $A=18+1-18=1$.
$A$ - массовое число, $Z$ - зарядовое число.
Задача 8
Какова длина волны излучения лазера мощностью 20 Вт, если он испускает 7 · 1019 фотонов за 1 с? Ответ выразите в (нм) и округлите до целых.
Постоянную Планка принять равной 6.63·10^{-34}Решение
Дано:
$P=20$Вт
$n=7·10^{19}$
$t=1c$
$λ=?$
Решение:
$P=E/t$
${E}/{t}={nhυ}/{t}={n·h·c}/{λ·t}$
$λ={n·h·c}/{P·t}={7·10^{19}·6.63·10^{-34}·3·10^8}/{20·1}=696 нм$
Задача 9
Какова частота рентгеновского фотона с длиной волны 10−10 м? Ответ выразите в эксагерцах. Приставка экса- означает 1018.
Решение
Дано:
$λ=10^{-10}$м
$c=3·10^8{м}/{c}$
$υ-?$
Решение:
Длина волны равна: $λ=с·T$(1), где c - скорость света в вакууме, $T={1}/{υ}$(2) - период колебаний.
Подставим числовые значения (2) в (1) и выразим частоту $υ$: $λ=cT={c}/{υ}$(3), откуда $υ={c}/{λ}$(4). Подставим числовые значения в (4): $υ={3·10^{8}}/{10^{-10}}=3·10^{8}·10^{10}=3·10^{18}=3$ЭГц
Задача 10
На рисунке представлена диаграмма энергетических состояний в атоме. Какой цифрой обозначен переход, соответствующий излучению кванта с самой малой длиной волны?
Решение
Излучению (испусканию, высвечиванию) кванта соответствуют переходы 1,2 и 3, т.к. высвечиванию соответствует переход атома из стационароного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией, энергия кванта определяется выражением: $E=hυ={hc}/{λ}$, где $λ$ - длина волны, анализ данной формулы показывает, что чем меньше длина волны, тем больше разность энергий кванта, значит, переход 3: $E_n-E_m=hυ_{nm}={hc}/{λ}$.
Задача 11
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 12
На неподвижную пластину из никеля падает электромагнитное излучение, энергия фотонов которого равна 9 эВ. При этом в результате фотоэффекта из пластины вылетают электроны с максимальной кинетической энергией 4 эВ. Какова работа выхода электронов из никеля? Ответ выразите в (эВ).
Решение
Дано:
$hυ=9$эВ
$E_к^{max}=4$эВ
$A_{вых}-?$
Решение:
Воспользуемся уравнением фотоэффекта: $hυ=A_{вых}+E_к^{max}$.
$A_{вых}=hυ-E_к^{max}=9-4=5$эВ.
Задача 13
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 14
Чему равна энергия фотона, имеющего в вакууме длину волны 0,72 мкм? Ответ округлите до десятых. Ответ выразите в (эВ).
Решение
Дано:
$h=6.626·10^{-34}$Дж·с
$с=3·10^8$м/с
$λ=0.72·10^{-6}$м
$E-?$
Решение:
Энергия фотона равна: $E=hυ={hc}/{λ}$(1), где $h$ - постоянная Планка, где $c$ - скорость света в вакууме.
Из (1) найдем $E$: $E={6.626·10^{-34}·3·10^8}/{0.72·10^{-6}}={2.76·10^{-19}}/{1.6·10^{-19}}=1.725=1.7$эВ.
Задача 15
Период полураспада изотопа натрия Na равен 2,6 года. Если изначально было 104 г этого изотопа, то сколько примерно его будет через 5,2 года? Ответ выразите в (г).
Решение
Дано:
$T_п=2.6$года
$m_0=104$г
$t=5.2$года
$m_к-?$
Решение:
За время $t=5.2$ пройдет два периода полураспада, тогда масса начальная $m_0$ уменьшится в 4 раза $m_к={m_0}/{4}={104}/{4}=26$г.
Задача 16
На рисунке изображены схемы четырёх атомов. Под каким номером находится схема, соответствующая атому $↙{5}↖{13}B$?
Решение
Исходя из приведенных рисунков по количеству электронов на орбитах (5) выберем рисунок (3).
Задача 17
Модуль импульса фотона в первом пучке света в 4 раза больше модуля импульса фотона во втором пучке. Чему равно отношение длины волны в первом пучке света к длине волны во втором пучке?
Решение
Дано:
${p_1}/{p_2}=4$
${λ_1}/{λ_2}-?$
Решение:
Модуль импульса фотона связан с длиной волны света соотношением $p={h}/{λ}$(1). По условию задачи, ${p_1}/{p_2}=4$, а значит, соотношение длины волны света в первом пучке к длине волны во втором пучке равно ${λ_1}/{λ_2}=({h}/{p_1})·({h}/{p_2})={h}/{p_1}·{p_2}/{h}={p_2}/{p_1}={1}/{4}=0.25$
Задача 18
Источник света мощностью 100 Вт испускает 5·1020 фотонов в секунду. Какова средняя длина волны излучения? Ответ выразите в (мкм) и округлите до целых. (Постоянную Планка принять за $h=6.6·10^{-34}$ Дж·с)
Решение
Дано:
$P=100Вт$
$t=1с$
$n=5·10^{20}$
$λ-?$
Решение:
Найдем энергию одного фотона: $E_1={E}/{N}={Pt}/{N}$(1). Учитывая, что энергия фотона $E_1$ по определению: $E_1={hv}={hυ}$(2), где $v={c}/{λ}$(3), тогда имеем: $E_1={hc}/{λ}$ или ${Pt}/{N}={hc}/{λ}⇒λ={Nhc}/{Pt}$(4). Подставим числа: $λ={5·10^{20}·6.6·10^{-34}·3·10^8}/{100·1}=99.39·10^{-8}≈0.99·10^{-6}≈1мкм$
Задача 19
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 20
Два источника излучают пучки монохроматического света с длинами волн λ1 = 360 нм и λ2 = 540 нм. Чему равно отношение энергий фотонов E1/E2 в этих пучках?
Решение
Дано:
$λ_1=360$нм
$λ_2=540$нм
${E_1}/{E_2}-?$
Решение:
Известно, что энергия фотона $E=hυ$, $υ={c}/{λ}$, тогда ${E_1}/{E_2}={hυ_1}/{hυ_2}={λ_2}/{λ_1}=1.5$.
Рекомендуемые курсы подготовки
- Разберешься с термодинамикой
- Научишься различать изопроцессы
- Поймешь отличие графиков процессов в разных осях
- Заберешь 5 первичных баллов на ЕГЭ
- Порешаешь задания 7-10 из ЕГЭ
на бесплатном курсе Турбо ЕГЭ