Контрольная работа "Атом и атомное ядро"

АТОМ И АТОМНОЕ ЯДРО

1. Радиус орбиты электрона в атоме водорода равен 0,5.10^-10 м. Какова частота обращения электрона вокруг ядра? Масса электрона равна 9,1 .10^-31 кг, а его заряд -1,6.10^-19 Кл.

Ответ: ν = 7,14.10¹⁵ с-¹.

2. Атом водорода излучает фотон с длиной волны, равной 486 нм. На сколько при этом изменяется энергия атома?

Ответ: 2,6 эВ.

3. В результате захвата альфа-частицы ядром азота ¹⁴₇ N образуется неко­торый химический элемент ^А_ZX и протон. Определить, какой элемент об­разовался.

Ответ: ¹⁶₈О.

4. При взаимодействии альфа-частиц с ядрами алюминия ²⁷₁₃ А1 образуются

ядра кремния ³⁰₁₄Si. Определить, какая частица, кроме ядра кремния, обра­зуется в этой реакции и какая энергия выделяется при этом, если масса алюминия равнялась 1 г.

Ответ: ¹₁р; 3.10⁵ Дж.

5. Активность некоторого химического элемента уменьшилась в 4 раза в течение 8 суток. Чему равен период полураспада этого элемента (в сут­ках)?

Ответ: 4 сут.

6. На атомной электростанции используется уран с атомной массой, рав­ной 238 г/моль. Тепловая мощность этой станции составляет 1 МВт, а ее КПД равен 20%. Сколько граммов урана расщепляется на станции за сутки, если дефект массы при делении одного ядра урана составляет 4.10^-28 кг?

Ответ: 4,76 г.

7. Электрон в атоме переходит с орбиты с энергией - 8,2 эВ на орбиту с энергией —4,7 эВ. Определить энергию поглощаемого при этом кванта света.

Ответ: 3,5 эВ.

8. Электрон в атоме переходит с орбиты с энергией -4,2 эВ на орбиту с энергией -7,6 эВ. Определить в электрон-вольтах энергию излучаемого фотона.

Ответ: 3,4 эВ.

9. Электрон в атоме находится в возбужденном состоянии. Определить его энергию в этом состоянии, если известно, что для ионизации атома в этом состоянии, необходима энергия, равная 2,4 эВ.

Ответ: —2,4 эВ.

10. Атом водорода излучает фотон с длиной волны, равной 486 нм. Насколько при этом изменяется энергия атома водорода?

Ответ: на 2 эВ.

11. Определить, чему равна кинетическая энергия электрона, находящегося на третьей орбите, если масса электрона равна 9,1-10-31 кг, а модуль его заряда 1,6.10^-19 Кл.

Ответ: 1,5 эВ.

12. Какую энергию надо сообщить атому водорода, чтобы его электрон перешел с первой орбиты на вторую? Масса и заряд электрона равны 9,1.10^-31 кг и 1,6.10^-19Кл соответственно.

Ответ: 10,2 эВ.

13. Чему равна частота фотона, соответствующая видимому участку спектра, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с пятой орби­ты на первую?

Ответ: 6,9. 10¹⁴ с^-1.

14. Чему равна энергия фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с третьей орбиты на первую?

Ответ: 12,1 эВ.

15. Определить, чему равны масса и импульс фотона наименьшей энергии, испускаемого атомом водорода в видимой части спектра.

Ответ: 3,36. 10^-36 кг; 1,01.10^-27 кг-м/с.

16. Атом водорода испускал фотон с длиной волны, равной 656 нм. Опре­делить, во сколько раз при этом изменился радиус орбиты электрона?

Ответ: в 2,25 раза.

17. Энергия атома при излучении фотона уменьшилась в 9 раз. Во сколько раз при этом изменился радиус орбиты электрона?

Ответ: в 9 раз.

18. Определить частоту света, излучаемого атомом водорода, если при пе­реходе электрона с некоторой орбиты на первую радиус орбиты изменился в 4 раза.

Ответ: 2,47.10¹⁵ с^-1.

19. Поверхность литиевой пластинки облучают фотонами, которые испускаются атомами водорода при переходе из состояния с энергией 0,54 эВ в состояние с энергией 3,4 эВ. Возникнет ли при этом фотоэффект, если красная граница для лития равна 520 нм?

Ответ: возникнет.

20. При облучении ядер алюминия-27 γ-квантами образуются ядра магния-26. Какая частица, кроме ядра магния, выделяется в этой реакции?

Ответ: ¹₁р.

21. При облучении ядер неизвестного химического элемента протонами образуются ядра натрия-22 и α-частицы. Какие ядра облучались протона­ми?

Ответ: ³⁰₁₂Mg.

22. Массовое число изотопа водорода трития равно 3, а его зарядовое чис­ло - 1. Во сколько раз больше в тритии нейтронов, чем протонов?

Ответ: в 2 раза.

23. Сколько протонов находится в ядре изотопа кислорода с массовым числом 17, если его зарядовое число равно 8?

Ответ: 9.

24. В состав α-частицы входит 2 протона и 2 нейтрона. Чему равно массовое число α-частицы?

Ответ: 4.

25. В нейтральном атоме алюминия содержится 13 электронов. Сколько протонов содержится в ядре алюминия, если его массовое число равно 27?

Ответ: 13.

26. В нейтральном атоме золота содержится 79 электронов. Сколько ней­тронов находится в ядре золота, если его массовое число равно 197?

Ответ: 118.

27. Определить, чему равен заряд двукратно ионизованного атома гелия.

Ответ: 3,2- 10-¹⁹Кл.

28. Порядковый номер неона в таблице химических элементов равен 10, а его массовое число равно 20. Определить, чему равен суммарный заряд всех ядер неона, содержащихся в 2 граммах неона.

Ответ: 9,6.10⁴ Кл.

29. Из таблицы химических элементов находим, что массовое и зарядовое число кальция равны соответственно 40 и 20. Определить суммарный за­ряд всех электронов в атоме кальция.

Ответ:-3,2.10^-19Кл.

30. Серебро в таблице химических элементов находится под номером 47. Чему будет равен суммарный заряд всех электронов, содержащихся в 1 грамме серебра?

Ответ: -4,2 .10⁴Кл.

31. Баллон содержит гелий при температуре —73 °С и под давлением 1660 Па. Объем баллона 5 л. Чему равен суммарный заряд всех электро­нов, принадлежащих атомам этого гелия?

Ответ: -9,06.10³ Кл.

32. Ядро урана ²³⁵₉₂ U захватывает два нейтрона и делится на два осколка: ¹⁴⁰₅₅ Cs и ⁹⁴₃₇ Rb. Сколько нейтронов выделяется в этой реакции?

Ответ: 1.

33. Ядро химического элемента ^А_ZX испытало два β-распада, сопрово­ждавшихся испусканием двух γ-квантов. Определить массовое и зарядовое числа нового элемента Y.

Ответ: A; Z + 2.

34. Определить, какая частица X образуется в результате ядерной реакции
¹⁴₆С + ⁴₂Не - ¹⁷₈0 + Х.

Ответ: ¹₀n-нейтрон.

35. Ядро изотопа урана ²³⁹₉₂U захватывает нейтрон и не испытывает при этом деления, а претерпевает два последовательных β-распада. Опреде­лить, какое ядро образуется при этом.

Ответ: ²³⁹ ₉₄Pu.

36. Ядро состоит из 92 протонов и 144 нейтронов. После испускания двух α-частиц и одной β-частицы образовалось новое ядро. Сколько протонов и нейтронов оно содержит?

Ответ: 89 р, 140 n.

37. Неизвестное ядро ^A_ZX испытало два α-распада, сопровождавшихся испусканием двух γ-квантов. Найти новый элемент Y.

Ответ: ^A_Z+2Y.

38. В какое ядро превратится ядро изотопа урана ²³⁹₉₂ U после захвата нейтрона, если при этом оно не делится, а только претерпевает два последова­тельных β-распада?

Ответ: ²³⁹₉₄Pu.

39. Какую энергию можно получить в реакции деления ядер 1 г урана ²³⁵₉₂U, если при делении одного ядра выделяется 3,2.10^-11 Дж?

Ответ: 8,2- 10¹⁰ Дж.

40. При делении одного ядра урана ²³⁵₉₂U выделяется 3,2.10^-11 Дж энер­гии. Атомная электростанция расходует в сутки 235 г урана, ее КПД со­ставляет 0,25. Определить мощность этой станции.

Ответ: 80 МВт.

41. Какая часть исходных радиоактивных ядер распадается за время, рав­ное двум периодам полураспада?

Ответ: 1/8.

42. В наличии имеется 1 мг полония ²¹⁰₈₄ Ро. Сколько атомов полония распадется за 100 суток, если его период полураспада равен 140 суткам, а молярная масса - 210 г/моль?

Ответ: 1,44.10²⁰.

43. Через 100 часов после начала распада осталось 2/3 первоначального количества радиоактивного изотопа. Определить период его полураспада.

Ответ: 171ч.

44. Во сколько раз уменьшится начальное количество некоторого радиоак­тивного элемента за время 2t, если за промежуток времени t оно уменьши­лось втрое?

Ответ: в 9 раз.

45. Период полураспада изотопа полония ²¹⁰₈₄ Ро равен 140 сут. При распаде полоний превращается в свинец ²⁰⁷₈₂ Рb. Какая масса свинца образуется при распаде 1 мг полония за 70 суток?

Ответ: 2,9.10^-7 кг.