Тест по физике на тему:"Физика атома и атомного ядра"

Контрольная работа № 5

«КВАНТОВАЯ ФИЗИКА. ФИЗИКА АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА.»

В А Р И А Н Т 1

Начальный уровень

1. Как называется явление выхода электронов с поверхности тел под действием фотонов света? Укажите правильный ответ.

A. Термоэлектронная эмиссия. Б. Фотоэффект. B. Возбуждение атомов.

2. На рисунке представлена диаграмма энергетических уровней атома. Стрелкой с какой цифрой обозначен переход с излучением фотона наибольшей частоты? Укажите правильный ответ.

A. 1. Б. 2. B. 3.

3. В уране-235 может происходить цепная ядерная реакция деления. Выберите правильное утверждение.

A. При цепной реакции деление ядра происходит в результате попадания в него протона.

Б. При цепной реакции деление ядра происходит в результате попадания в него нейтрона.

B. В результате деления ядра образуются только электроны.

Средний уровень

1. Как изменится положение химического элемента в таблице Менделеева после бета-распада ядер его атома?

2. Написать недостающие обозначения в следующей ядерной реакции:

? + ¹ H₁ = ²⁴Mg₁₂ + ⁴He₂

3. При переходе электрона в атоме водорода с одной орбиты на другую, более близкую к ядру, излучаются фотоны с энергией 3,03 • 10 ^-19 Дж. Определите частоту излучения атома.

Достаточный уровень

1. Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке лития ⁷Li₃ протонами и сопровождающуюся выбиванием нейтронов.

2. При облучении паров ртути электронами энергия атома ртути увеличивается на 4,9 эВ. Какой длины волну будет излучать атом при переходе в невозбужденное состояние?

3. Работа выхода электрона из цинка равна 3,74 эВ. Определите красную границу фотоэффекта для цинка. Какую скорость получат электроны, вырванные из цинка при облучении его ультрафиолетовым излучением с длиной волны 200 нм?

Высокий уровень

1. Почему летящий протон оставляет в камере Вильсона видимый

след, а летящий нейтрон не оставляет?

2. Через какое время распадается 80% атомов радиоактивного изотопа хрома ⁵¹Сг₂₄, если его период полураспада 27,8 суток?

3. Определить энергию связи, приходящуюся на один нуклон в ядре атома ²³N₁₁, если масса последнего 22,99714 а.е.м.

4. Ядерный реактор за некоторое время использовал 2 кг топлива. Сколько киловатт-часов электроэнергии при этом было произведено, если превращение кинетической энергии осколков деления в электроэнергию имеет КПД 25%?

ВАРИАНТ 2

Начальный уровень

1 В современной технике широко используются фотоэлементы. Укажите все правильные утверждения.

А. В фотоэлементе световая энергия преобразуется в энергию электрического тока.

Б. В вакуумном фотоэлементе свет вырывает электроны с анода.

В. Фотоэлементы используют в солнечных батареях.

2. На рисунке показаны три нижних энергетических уровня некоторого атома. Стрелки соответствуют переходам между уровнями. Укажите все правильные утверждения.

А. При переходе 1 происходит излучение фотона.

Б. При переходе 2 происходит поглощение фотона.

В. Выполняется соотношение ν₅ = ν₃ - ν₄.

3. Произошел альфа-распад радия ²²⁶ ₈₈Ra. Выберите правильное утверждение.

A. Образовалось ядро атома другого химического элемента.
Б. Образовалось ядро с массовым числом 224.

B. Образовалось ядро с атомным номером 90.

Средний уровень

1. Как изменится положение химического элемента в таблице Менделеева после альфа-распада ядер его атома?

2. Написать недостающие обозначения в следующей ядерной реакции:

? + ⁴Не₂ = ¹⁰В₅ + ¹n₀

3. При переходе электрона в атоме водорода с третьей стационарной орбиты на вторую излучаются фотоны, соответствующие длине волны 0,652 мкм (красная линия водородного спектра). Какую энергию теряет при этом атом водорода?

Достаточный уровень

1. Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке бериллия ⁹В₄ альфа-частицами и сопровождающуюся выбиванием нейтронов.

2. Разреженный пар ртути в стеклянной колбе бомбардируется электронами с энергией 4,88 эВ. Какова при этом длина волны излучения ртутных паров, если вся энергия электронов при столкновении с атомами ртути поглощается последними?

3. Для некоторого металла красной границей фотоэффекта является свет с длиной волны 690 нм. Определить работу выхода электрона из этого металла и максимальную скорость, которую пробретут электроны под действием излучения с длиной волны 190 нм.

Высокий уровень

1. После ядерного взрыва в окружающей среде остается много радиоактивных изотопов с самыми разнообразными периодами полураспада. Какие из них представляют наибольшую опасность для людей, попадающих в эту среду через некоторое время после взрыва?

2. Через какое время распадется 80% радона, период полураспада которого составляет 3,8 суток?

3. Определить энергию связи ядра атома урана ²³⁵U₉₂.

4. Вычислить КПД атомной электростанции, электрическая мощность которой 5 • 10³кВт. Затраты урана составляют 30 г в сутки. Вследствие деления одного ядра урана выделятся 200 МэВ энергии.

Контрольная работа по теме:

«КВАНТОВАЯ ФИЗИКА. ФИЗИКА АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА.»

ВАРИАНТ 3

Начальный уровень

1 Выберите из перечисленных явлений то, которое доказывает волновую природу света.

А. Фотоэффект. Б. Дифракция света. В. Отражение света

. 2. На рисунке представлена диаграмма энергетических уровней атома. Стрелкой с какой цифрой обозначен переход с поглощением фотона наименьшей частоты? Укажите правильный ответ.

А. 1. Б. 2. В. 3.

3. Произошел бета-распад изотопа водорода ³ ₁H. Выберите правильное утверждение.

A. Заряд ядра уменьшился.

Б. Образовалось ядро с массовым числом 2.

B. Образовалось ядро ³ ₂Не.

Средний уровень

1. Почему нейтроны являются лучшими «снарядами» для разрушении ядра атома, чем другие частицы?

2. Написать недостающие обозначения в следующей ядерной реакции:

²Н₁ + γ = ? + ¹n₀

3. При какой длине электромагнитной волны энергия фотона была бы равна 9,93 • 10^-19 Дж?

Достаточный уровень

1. Какие изотопы имеются у водорода? Есть ли среди них радиоактивные изотопы?

2. Для однократной ионизации атома кислорода необходима энергия около 14эВ, для двукратной — 49эВ. Найдите минимальную частоту излучения, которая может вызвать однократную и двукратную ионизацию.

3. Какую максимальную скорость приобретут фотоэлектроны, вырванные с поверхности молибдена излучением с частотой 3 • 10²⁰ Гц? Работа выхода электрона для молибдена 4,27 эВ.

Высокий уровень

1. Почему мощность атомного взрыва не может превзойти определенный предел? Имеет ли предел мощность термоядерного взрыва?

2. Какая доля радиоактивных ядер изотопа ¹⁴С₆ распадается за 100 лет, если его период полураспада 5570 лет?

3. Вычислить дефект массы ядра изотопа ²⁰Ne₁₀.

4. Мощность атомного реактора при использовании за сутки 0,2 кг изотопа урана ²³⁵U₉₂ составляет 32 000 кВт. Какая часть энергии, выделяемой вследствие деления ядер, используется полезно?

Контрольная работа по теме:

«КВАНТОВАЯ ФИЗИКА. ФИЗИКА АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА.»

ВАРИАНТ 4

Начальный уровень

1. Выберите из перечисленных ниже явлений то, в котором проявляются квантовые свойства света.

A. Интерференция света.
Б. Дисперсия света.

B. Фотоэффект.

2. На рисунке показаны три нижних энергетических уровня некоторого атома. Стрелки соответствуют переходам между уровнями. Укажите все правильные утверждения.

A. При переходе 3 происходит поглощение фотона.
Б. При переходе 1 происходит поглощение фотона.

B. Выполняется соотношение ν₄ = ν₃ – ν₂.

3. В результате радиоактивного распада ядро плутония ²³⁹ ₉₄Pu превратилось в ядро урана ²³⁵ ₉₂U. Выберите правильное утверждение.

A. Произошел альфа-распад.
Б. Произошел бета-распад.

B. Число протонов в ядре уменьшилось на 4.

Средний уровень

1. Как объяснить выбрасывание из ядра радиоактивного вещества электрона во время бета-распада, если в состав ядра входят лишь протоны и нейтроны?

2. Написать недостающие обозначения в следующей ядерной реакции:

⁶⁵Zn₃₀ + ¹n₀ = ? + ⁴Не₂

3. Глаз человека воспринимает свет длиной волны 500 нм, если световые лучи, попадающие в глаз, несут энергию не менее 20,8 • 10 ^-18 Дж. Какое количество квантов света при этом ежесекундно попадает на сетчатку глаза?

Достаточный уровень

1. При бомбардировке бора ¹¹ В₅ быстро движущимися протонами

наблюдается три одинаковых трека образовавшихся частиц. Какие это частицы? Напишите ядерную реакцию.

2. Определить энергию, массу и импульс фотона, длина волны которого 360нм и соответствует ультрафиолетовому излучению.

3. Красная граница фотоэффекта для рубидия равна 0,81 мкм. Какое задерживающее напряжение надо приложить к фотоэлементу, чтобы задержать электроны, вырываемые из рубидия ультрафиолетовыми лучами длиной волны 0,1 мкм?

Высокий уровень

1. Почему нейтроны негативно влияют на организм, хотя они и не

обуславливают радиацию?

2. При бета-распаде изотопа натрия-24 распадается 9,3 • 10¹⁸ из 2,51×10¹⁹ атомов. Период полураспада 14,8 ч. Определить время распада.

3. Определить энергию связи в ядре цинка ⁶⁵Zn₃₀.

4. Атомный ледокол имеет силовые установки, мощность которых 32 400 кВт. Работая на полную мощность, он затрачивает ежесуточно 240 г урана-235. Найдите КПД атомного реактора, установленного на ледоколе, если вследствие деления ядра выделяется энергия 200 МэВ.

Контрольная работа по теме:

«КВАНТОВАЯ ФИЗИКА. ФИЗИКА АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА.»

ВАРИАНТ 5

Начальный уровень

1. Фотоэлементы входят в состав многих устройств. Укажите все правильные утверждения.

А. В вакуумных фотоэлементах электроны движутся от катода к аноду.

Б. Фотоэлемент превращает электрический сигнал в световой.
В. Фотоэлемент практически мгновенно реагирует на изменение освещенности.
2. По диаграмме энергетических уровней определите, при каком переходе энергия излучения максимальна. Укажите правильное утверждение.

3. В контейнере находится источник альфа-частиц. Укажите все правильные утверждения.

A. альфа-частицы представляют собой кванты электромагнитного излучения.

Б. альфа-частицы представляют собой ядра атомов гелия.

B. альфа-частицы имеют положительный электрический заряд.

Средний уровень

1. Как изменится положение химического элемента в таблице Менделеева после бета-распада ядер его атомов?

2. Написать недостающие обозначения в следующей ядерной реакции:

¹⁹⁸Hg₈₀ + ¹n₀ = ⁹⁸Au₇₉ + ?

3. Красная граница фотоэффекта для калия соответствует длине волны 600нм. Определить работу выхода электронов из калия.

Достаточный уровень

1. При бомбардировке изотопа алюминия ²⁷Al₁₃ альфа-частицами получается радиоактивный изотоп фосфора ³⁰P₁₅, который затем распадается с выделением позитронов. Написать уравнение обеих реакций.

2. Какую минимальную энергию должен иметь γ-квант для вырывания нейтрона из ядра ¹²С₆?

3. Работа выхода электронов из кадмия 4,08 эВ. Какими лучами нужно освещать кадмий, чтобы максимальная скорость вылетающих электронов была 7,2 • 10⁵ м/с?

Высокий уровень

1. Поясните, почему для осуществления термоядерной реакции удобнее использовать ядра водорода, особенно его тяжелые изотопы: дейтерий и тритий.

2. Определить период полураспада радона, если за одни сутки из 10⁶ атомов распадается 1,75 × 10⁵ атомов. Чему равна постоянная распада?

3. Найти дефект массы для ядра ⁵⁹Со₂₇.

4. Какова электрическая мощность атомной электростанции, расходующей в сутки 220 г изотопа урана ²³⁵U₉₂ и имеющей КПД 25% ?

Контрольная работа по теме:

«КВАНТОВАЯ ФИЗИКА. ФИЗИКА АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА.»

ВАРИАНТ 6

Начальный уровень

1. Свет обнаруживает как волновые, так и корпускулярные свойства. Выберите из приведенных ниже утверждений правильное.

A. Дисперсия света свидетельствует о его корпускулярной природе.

Б. Интерференция света свидетельствует о его корпускулярной природе.

B. Существование красной границы фотоэффекта можно объяснить на основе квантовой теории.

2. На рисунке показаны четыре нижних энергетических уровня. Стрелки соответствуют переходам между уровнями. Укажите все правильные утверждения.

A. При переходе 2 происходит излучение фотона.
Б. При переходе 4 происходит излучение фотона. B.Выполняется соотношение ν₃ = ν₁ - ν₄.

3. В обогащенном уране происходит цепная ядерная реакция деления. Выберите правильное утверждение.

A. Ядра урана делятся на отдельные протоны и нейтроны.
Б. В результате деления ядра урана образуются два крупных «осколка» и несколько нейтронов.

B. Цепную ядерную реакцию вызывает γ-излучение.

Средний уровень

1. Альфа-частицу поглотило вещество. Куда же делась эта альфа-частица?

2. Написать недостающие обозначения в следующей ядерной реакции:

⁴¹К₁₉ + ? = ⁴⁴Са₂₀ + ¹Н₁

3. При переходе электронов в атоме водорода с 4-й стационарной орбиты на 2-ю излучается фотон, дающий зеленую линию в спектре водорода. Определить длину волны этой линии, если при излучении фотона теряется 2,53 эВ энергии.

Достаточный уровень

1. Определить, как протекает реакция ¹⁴N₇ + ⁴Не₂ = ¹⁷0₈ + ¹ Н₁. С поглощением или выделением энергии?

2. Определить энергию, которая выделяется при аннигиляции электрона и позитрона, если масса покоя электрона равна 9,1 × 10 ^-31 кг.

3. Отрицательно заряженная цинковая пластинка освещалась монохроматическим светом длиной волны 300 нм. Красная граница для цинка составляет 332 нм. Какой максимальный потенциал приобретает цинковая пластинка?

Высокий уровень

1. Можно ли внешними действиями изменить скорость радиоактивного распада атома?

2. Изотоп урана ²³⁸U₉₂ массой 1 г излучает 1,24 × 10⁴ альфа-частиц в секунду. Определить период полураспада изотопа.

3. Вычислить массу ядра ⁹Ве₄, если энергия связи для него равна 6,46МэВ/нуклон.

4. Мощность атомных установок подводной лодки равна 14,7 МВт. Ядерным топливом служит обогащенный уран (25% ²³⁵U). Определить запас топлива, необходимого для месячного плавания лодки, если при делении одного ядра урана выделяется 3,2 • 10¹¹ Дж энергии.

6