Тема 8: «Ядерная физика»
Вариант 0
Задача 1.При какой температуре средняя кинетическая энергия теплового движения молекулы одноатомного газа равна энергии фотона с длиной волны 6,6 10-6 м. Постоянная Больцмана равна 1,38 10-23 Дж/К. Ответ дать с точностью до целых.
Задача 2.При какой минимальной энергии фотонов возможен фотоэффект с поверхности цезия? Работа выхода электрона с поверхности цезия равна 1,9 эВ. Ответ записать в электрон-вольтах.
Задача 3.Во сколько раз увеличится работа выхода электрона с поверхности металлической пластинки, если длина волны света, падающего на нее, уменьшится в 4 раза?
Задача 4.Электрон в атоме переходит со стационарной орбиты с энергией -8,2 эВ на орбиту с энергией -4,7 эВ. Определить в электрон-вольтах энергию поглощаемого при этом кванта света.
Задача 5.Во сколько раз заряд ядра изотопа кислорода с массовым числом 17 и порядковым номером 8 больше заряда протона?
Задача 6.Найти заряд альфа-частицы в аттокулонах. Один аттокулон равен 10-18 Кл.
Вариант 1
Задача 1.Определить в электрон-вольтах энергию фотона, соответствующего излучению с частотой 1,6 1015 Гц.
Задача 2.Определить среднюю мощность импульсного лазера, излучающего фотоны с длиной волны 3,3 10-7 м. Число фотонов в импульсе равно 1018. В секунду излучается 100 импульсов.
Задача 3.Длина волны ультрафиолетового цвета, падающего на металл, уменьшается с 250 нм до 125 нм. Во сколько раз при этом увеличивается максимальная кинетическая энергия электронов, если работа выхода электронов из металла равна 3,3 эВ?
Задача 4.Красная граница фотоэффекта для серебра равна 3,3 10-7 м. Определить работу выхода электронов. Ответ выразить в электрон-вольтах.
Задача 5.Электрон в атоме переходит со стационарной орбиты с энергией -4,2 эВ на орбиту с энергией -7,6 эВ. Определить в электрон-вольтах энергию излучаемого фотона.
Вариант 2
Задача 1.На сколько процентов следует уменьшить длину волны фотона, чтобы его энергия увеличилась в 2 раза?
Задача 2.Пучок лазерного излучения с длиной волны 3,3 10-7 м используется для нагревания 1 кг воды с удельной теплоёмкостью 4200 Дж/кг К. За какое время вода нагреется на 100С, если лазер ежесекундно испускает 1020 фотонов, и все они поглощаются водой?
Задача 3.В результате загрязнения поверхности металла работа выхода электрона из металла увеличилась в 1,21 раза. Во сколько раз нужно уменьшить максимальную длину волны света, способного вызвать фотоэффект с этой поверхности?
Задача 4.При освещении металлической поверхности фотонами с энергией 6,2 эВ обнаружено, что фототок прекращается при задерживающей разнице потенциалов, равной 3,7 В. Определить в электрон-вольтах работу выхода электронов из металла.
Задача 5.Потенциальная энергия электрона в атоме водорода по абсолютному значению в 2 раза больше кинетической. Определить в электрон-вольтах полную механическую энергию электрона в атоме водорода, если его кинетическая энергия равна 2,176 10-18 Дж.
Вариант 3
Задача 1.При переходе электронов в атомах некоторого вещества с одной орбиты на другую излучаются фотоны с энергией 4,4 10-19 Дж. Определить длину волны этого излучения. Ответ выразить в микрометрах.
Задача 2.Во сколько раз энергия фотона с длиной волны 500 нм больше энергии фотона с длиной волны 800 нм?
Задача 3.Работа выхода электронов из металла равна 4,1 эВ. Определить минимальную задерживающую разность потенциалов при освещении поверхности металла фотонами с энергией 5,3 эВ.
Задача 4.При увеличении в два раза энергии фотона, падающего на металлическую пластинку, максимальная кинетическая энергия вылетающего электрона увеличилась в три раза. Определить в электрон-вольтах работу выхода электронов с поверхности металла, если первоначальная энергия фотона равнялась 5 эВ.
Задача 5.Электрон в атоме находится в возбужденном состоянии. Определить в электрон-вольтах энергию электрона в этом состоянии, если минимальная энергия, необходимая дли ионизации атома из данного состояния, равна 2,4 эВ.
Вариант 4
Задача 1.Определить длину волны фотона, энергия которого равна кинетической энергии электрона, прошедшего разность потенциалов 3,3 В. Ответ дать в нанометрах.
Задача 2.Во сколько раз энергия фотона рентгеновского излучения больше энергии фотона видимого света, если длина волны рентгеновского излучения равна 10-10 м, а видимого света – 6 10-7 м?
Задача 3.При освещении металлической пластинки монохроматическим светом задерживающая разность потенциалов равна 1,6 В. Если увеличить частоту света в 2 раза, задерживающая разность потенциалов равна 5,1 В. Определить в электрон-вольтах работу выхода электрона.
Задача 4.Фотон с энергией 5,3 эВ вырывает с поверхности металлической поверхности электрон. Какой энергией в электрон-вольтах должен обладать фотон, чтобы максимальная скорость вылетающих электронов увеличилась в два раза? Красная граница фотоэффекта равна 375 нм.
Задача 5.Ион водорода захватывает электрон. При переходе электрона в основное состояние атом излучает три фотона с энергиями 1,5 эВ, 1,9 эВ и 10,2 эВ. Найти в электрон-вольтах энергию электрона в основном состоянии.
Вариант 5
Задача 1.Какой мощностью обладает источник монохроматического света, испускающий ежесекундно 1020 фотонов с длиной волны 3,3 10-7 м?
Задача 2.Во сколько раз энергия фотона с частотой 2 1015Гц меньше энергии фотона с частотой 3 1015Гц?
Задача 3.На две металлические пластины работа выхода электронов с поверхности, которых рана 3эВ и 4 эВ соответственно, падают фотоны с энергией 5 эВ. Во сколько раз максимальная скорость электронов, вылетающих из первой пластины, больше чем из второй?
Задача 4.При уменьшении в два раза длины волны света, падающего на металлическую пластинку, максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов увеличилась в три раза. Определить в электрон-вольтах работу выхода электронов, если первоначальная энергия фотонов равнялась 10 эВ.
Задача 5.Во сколько раз число нейтронов в ядре атома трития больше, чем число протонов. Массовое число протонов для трития равно 3, порядковый номе равен 1.
Вариант 6
Задача 1.Определить частоту излучения, если энергия фотона данного излучения равна 8,25 эВ. Ответ выразить в терагерцах. (1 ТГц = 1012 Гц).
Задача 2.На сколько электрон-вольт изменится работа выхода электрона с поверхности металлической пластины, если энергия падающего на пластину фотона увеличится с 4 эВ до 6 эВ.
Задача 3.Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с поверхности цезия под действием фотонов тс энергией 3,2 эВ, равна 1,3 эВ. На сколько электрон-вольт увеличится кинетическая энергия электронов при увеличении частоты падающего света в 2 раза?
Задача 4.Изолированный металлический шар емкостью 1 мкФ освещается монохроматическим светом. Энергия фотона равна 4 эВ. Работа выхода электронов равна 2 эВ. Определить в микрокулонах величину заряда шара при длительном освещении.
Задача 5.Определить количество нейтронов в ядре изотопа кислорода с массовым числом 17. Зарядовое число для кислорода равно 8.
Вариант 7
Задача 1.Определить в электрон-вольтах энергию фотона соответствующего излучению с длиной волны 0,495 мкм.
Задача 2.Определить в электрон-вольтах энергию фотона, длина волны которого соответствует фиолетовой границе видимого диапазона шкалы электромагнитных волн 0,33 мкм.
Задача 3.Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с поверхности цезия под действием фотонов с энергией 2,4 эВ, равна 0,5 эВ. На сколько электрон-вольт увеличится кинетическая энергия электронов при увеличении частоты падающего света в 2 раза?
Задача 4.Определить в микрокулонах величину заряда уединенного металлического шара при длительном освещении фотонами с энергией 4 эВ. Электроёмкость шара относительно Земли равна 1 мкФ. Работа выхода электронов равна 1,6 эВ.
Задача 5.Найти сумму зарядов всех ядер в 0,01 моль неона, порядковый номер которого в таблице Менделеева равен 10. Число Авогадро принять равным 6 1023 моль-1.
Задача 6.Найти сумму зарядов всех электронов внутри баллона объёмом 5 л, содержащим гелий при давлении 1660 Па и температуре 200 К. Число Авогадро равно 6 1023 1/моль.
Вариант 8
Задача 1.Определить в ангстремах длину волны, соответствующую фотону с энергией 5 эВ. (1ангстрем = 10-10 м.)
Задача 2.Во сколько раз масса фотона с длиной волны 10 нм (рентгеновское излучение) меньше массы фотона с длиной волны 0,1 нм (Y- излучение)?
Задача 3.Определить в электрон-вольтах максимальную кинетическую энергию электронов, выбиваемых с поверхности металла фотонами с энергией 4,6 эВ. Работа выхода электронов из металла равна 1,8 эВ.
Задача 4.Заряд металлического шара с электроёмкостью относительно Земли в 1 мкФ, полученный в результате длительного облучения фотонами с энергией 5,5 эВ, оказался равным 2,7 мкКл. Определить работу выхода электронов из металла. Ответ выразить в электрон-вольтах.
Задача 5.Найти заряд двукратно ионизированного атома гелия в аттокулонах. Один аттокулон равен 10-18 Кл.
Вариант 9
Задача 1.Определить в электрон-вольтах энергию фотона энергию фотона рентгеновского излучения, длина волны которого равна 3 10-10 м.
Задача 2.Определить частоту излучения, соответствующую красной странице фотоэффекта для металла, работа выхода которого составляет 4,125 эВ. Ответ выразить в терагерцах (1 терагерц = 1012 Гц).
Задача 3.Для некоторого металла фотоэффект начинается при длине волны, падающего излучения 2000 А. При какой (в ангстремах) длине волны падающего излучения начинается фотоэффект у металла с вдвое большей работой выхода?
Задача 4.Заряд металлического шара ёмкостью 2,1 мкФ равен +6,3 мкКл. Определить на сколько микрокулон увеличится заряд шара при длительном облучения фотонами с энергией 7,2 эВ. Работа выхода электронов из металла равна 1,6 эВ.
Задача 5.В процессе электролитической диссоциации молекула KCl распадается на катион калия и анион хлора. Найти в аттокулонах заряд катиона. Один аттокулон равен 10-18 Кл.