ядро покоящегося нейтрального атома находясь в однородном магнитном поле испытывает альфа распад при

Содержание

Ядро покоящегося нейтрального атома находясь в однородном магнитном поле испытывает альфа распад при
Ядро покоящегося нейтрального атома находясь в однородном магнитном поле испытывает альфа распад при
Ядро покоящегося нейтрального атома находясь в однородном магнитном поле испытывает альфа распад при
Модель ЕГЭ по физике-2009
Проект. Демонстрационный вариант экзаменационных заданий
Часть 2
Часть 3

Ядро покоящегося нейтрального атома находясь в однородном магнитном поле испытывает альфа распад при

Ядро покоящегося нейтрального атома, находясь в однородном магнитном поле, испытывает распад. При этом рождаются -частица и тяжелый ион нового элемента. Выделившаяся при -распаде энергия целиком переходит в кинетическую энергию продуктов реакции. Трек альфа-частицы находится в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Начальная часть трека напоминает дугу окружности радиусом R. Масса -частицы равна ее заряд равен 2e, масса тяжелого иона равна M. Найдите индукцию B магнитного поля.

1. По закону сохранения импульса 0 = mv₁ − Mv₂. По закону сохранения энергии

Решая систему уравнений, получаем значение скорости альфа-частицы:

2. Альфа-частица движется в магнитном поле под действием силы Лоренца F_L = Bq \upsilon ₁, по второму закону Ньютона с центростремительным ускорением и Объединяя формулы, находим значение вектора магнитной индукции

В результате подстановки значения скорости альфа-частицы получаем конечную формулу для нахождения значения вектора магнитной индукции

Ответ:

Критерии оценки выполнения задания

Баллы

Приведены оба элемента правильного ответа

Приведены оба элемента правильного ответа, но допущено не более одной ошибки,

приведён только один элемент правильного ответа

Приведён только один элемент правильного ответа, но в нём допущена ошибка

C2. Образец возможного решения

На основании второго закона Ньютона ускорение, вызванное суммой действующих на груз сил тяжести и натяжения нити, при прохождении положения равновесия равно центростремительному ускорению:

По закону сохранения механической энергии, для груза маятника (за начало отсчёта потенциальной энергии выбрано нижнее положение груза):

Ответ в общем виде и в численной форме:

Критерии оценки выполнения задания

Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – второй закон Ньютона, формула для центростремительного ускорения, закон сохранения механической энергии);

2) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

– Представлено правильное решение только в общем виде, без какихлибо числовых расчётов.

– Правильно записаны необходимые формулы, записан правильный ответ, но не представлены преобразования, приводящие к ответу.

– В математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка, которая привела к неверному ответу.

– В решении содержится ошибка в необходимых математических преобразованиях и отсутствуют какиелибо числовые расчёты.

– Записаны и использованы не все исходные формулы, необходимые для решения задачи, или в ОДНОЙ из них допущена ошибка.

Все случаи решения, которые не соответствуют указанным выше критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла (использование неприменимого закона, отсутствие более одного исходного уравнения, разрозненные записи и т.п.).

C3. Образец возможного решения

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа пропорциональна его температуре и числу молей газа: U = (3/2)RT. Запишем уравнение Клапейрона–Менделеева: pV = RT (p – давление газа, V – объём сосуда, R – газовая постоянная, T – температура газа, – число молей газа). Из него видно, что произведение T пропорционально произведению pV. Значит, согласно условию задачи, внутренняя энергия газа (как и произведение pV) уменьшилась в 6 раз.

Ответ. U уменьшилась в 6 раз.

C4. Образец возможного решения

Количество теплоты, согласно закону Джоуля–Ленца:

Это количество теплоты затратится на нагревание проводника:

Q = cmT, (2)

где масса проводника

m = lS, (3)

S – площадь поперечного сечения проводника.

R = (_элl)/S. (4)

Из (1)–(4), получаем:

C5. Образец возможного решения

Ядро атома первоначально покоится, поэтому суммарный импульс продуктов реакции будет равен нулю. По условию задачи, суммарная кинетическая энергия продуктов реакции равна Е. Поэтому законы сохранения энергии и импульса для -распада ядра покоящегося нейтрального атома:

В магнитном поле под действием силы Лоренца ион начинает двигаться по дуге окружности. Уравнение движения тяжёлого иона с зарядом q = –2e в магнитном поле:

Критерии оценивания выполнения задания

Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом: (в данном случае: определение силы тока; связь силы тока насыщения с количеством фотонов, падающих на катод в единицу времени; выражения для энергии фотона и мощности излучения);

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пунктам II и III, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.).

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/ вычислениях пропущены логически важные шаги.

Отсутствует пункт V, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины).

Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Источник

Ядро покоящегося нейтрального атома находясь в однородном магнитном поле испытывает альфа распад при

1. По закону сохранения импульса 0 = mv₁ − Mv₂. По закону сохранения энергии

Решая систему уравнений, получаем значение скорости альфа-частицы:

Ответ:

Их изменение

Критерии оценивания выполнения задания

Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

Записи, соответствующие пунктам II и III, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

Отсутствует пункт V, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины).

Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Источник

Ядро покоящегося нейтрального атома находясь в однородном магнитном поле испытывает альфа распад при

Варианты задач ЕГЭ
разных лет
(с решениями).

1.Ядро покоящегося нейтрального атома, находясь в однородном магнитном поле, испытывает α-распад. При этом рождаются α-частица и тяжелый ион нового элемента. Выделившаяся при α-распаде энергия ΔΕ целиком переходит в кинетическую энергию продуктов реакции. Трек α-частицы находится в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Начальная часть трека напоминает дугу окружности радиусом r. Масса α-частицы равна m_α, ее заряд равен 2е, масса тяжелого иона равна М. Определите значение модуля индукции В магнитного поля. (Решение)

2. Ядро покоящегося нейтрального атома, находясь в однородном магнитном поле индукцией В, испытывает α-распад. При этом рождаются α-частица и тяжелый ион нового элемента. Трек тяжелого иона находится в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Начальная часть трека напоминает дугу окружности радиусом R. Выделившаяся при α-распаде энергия ΔΕ целиком переходит в кинетическую энергию продуктов реакции. Масса α-частицы равна m_α, ее заряд равен 2е. Определите значение модуля отношения заряда к массе |q/M| для тяжелого иона. (Решение)

3. Ядро покоящегося нейтрального атома, находясь в однородном магнитном поле, испытывает α-распад. При этом рождаются α-частица и тяжелый ион нового элемента. Выделившаяся при α-распаде энергия ΔΕ целиком переходит в кинетическую энергию продуктов реакции. Трек тяжелого иона находится в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Начальная часть трека напоминает дугу окружности радиусом R. Масса α-частицы равна m_α, ее заряд равен 2е, масса тяжелого иона равна М. Определите значение модуля индукции В магнитного поля. (Решение)

4. Препарат активностью 1,7·10 11 частиц в секунду помещен в медный контейнер массой 0,5 кг. За какое время температура контейнера повышается на 1 К, если известно, что данное радиоактивное вещество испускает α-частицы энергией 5,3 МэВ? Считать, что энергия всех α-частиц полностью переходит во внутреннюю энергию. Теплоемкостью препарата и теплообменом с окружающей средой пренебречь. (Решение)

5. Радиоактивный препарат помещен в медный контейнер массой 0,5 кг. За 2 ч температура контейнера повысилась на 5,2 К. Известно, что данный препарат испускает α-частицы энергией 5,3 МэВ, причем энергия всех α-частиц полностью переходит во внутреннюю энергию. Определите активность препарата А, т.е. количество α-частиц, рождающихся в нем за 1 с. Теплоемкостью препарата и теплообменом с окружающей средой пренебречь. (Решение)

7. Используя таблицу масс атомных ядер, вычислите энергию, освобождающуюся при синтезе 1 кг гелия из изотопов водорода — дейтерия и трития: .
Массы атомных ядер:

8. Используя таблицу масс атомных ядер (см. задание 51), вычислите энергию, освобождающуюся при осуществлении ядерной реакции: . (Решение)

9. Определите, ядро какого изотопа X освобождается при осуществлении ядерной реакции: . Используя таблицу масс атомных ядер (см. задание 51), вычислите энергию, освобождающуюся при осуществлении этой ядерной реакции. (Решение)

10. Определите, какая частица X образуется при осуществлении ядерной реакции: . Используя таблицу масс атомных ядер (см. задание 51), вычислите энергию, освобождающуюся при осуществлении этой ядерной реакции. (Решение)

11. При взрыве атомной бомбы освобождается энергия 8,3·10 16 Дж. Эта энергия получается в основном за счет деления ядер урана-238. При делении одного ядра урана-238 освобождается 200 МэВ, масса ядра равна примерно 238 а. е. м. Вычислите массу ядер урана, испытавших деление при взрыве, и суммарный дефект массы. (Решение)

12. Вычислите массу радиоактивных продуктов деления ядер урана, накапливающихся в ядерном реакторе тепловой мощностью 3,9·10 9 Вт за сутки, принимая выделение энергии при делении ядра урана-235 равным 200 МэВ. (Решение)

15. Препарат, активность которого равна 1,7·10 12 частиц в секунду, — помещен в калориметр, заполненный водой при 293 К. Сколько времени потребуется, чтобы довести до кипения 10 г воды, если известно, что данный препарат испускает α-частицы энергией 5,3 МэВ, причем энергия всех α-частиц полностью переходит во внутреннюю энергию? Теплоемкостью препарата, калориметра и теплообменом с окружающей средой пренебречь. (Решение)

17. Препарат активностью1,7·10 11 α-частиц в секунду помещен в медный контейнер массой 0,5 кг. На сколько повысилась температура контейнера за 1 ч, если известно, что данное радиоактивное вещество испускает α-частицы энергией 5,3 МэВ? Считать, что энергия всех α-частиц полностью переходит во внутреннюю энергию контейнера. Теплоемкостью препарата и теплообменом с окружающей средой пренебречь. (Удельная теплоёмкость меди равна 385 Дж/(кг·К)). (Решение)

18. Одним из типов реакций синтеза, которые можно использовать в будущих термоядерных реакторах, является реакция . Какая энергия W выделяется при этой реакции? Масса атома дейтерия примерно равна 2,014 а.е.м., масса атома гелия-3 — 3,016 а.е.м, масса атома гелия-4 — 4,003 а.е.м. Ответ выразите в МэВ. (Решение)

19. Пациенту ввели внутривенно дозу раствора, содержащего изотоп 24 ₁₁Na. Активность 1 см 3 этого раствора а₀ = 2000 распадов в секунду. Период полураспада изотопа 24 ₁₁Na равен Т = 15,3 ч. Через = 3 ч 50 мин активность крови пациента стала а = 0,28 распадов в секунду. Каков объём введённого раствора, если общий объём крови пациента V = 6 л? Переходом ядер изотопа 24 ₁₁Na из крови в другие ткани организма пренебречь. (Решение)

20. Радиоактивные источники излучения могут использоваться в космосе для обогрева оборудования космических аппаратов. Например, на советских «Луноходах» были установлены тепловыделяющие капсулы на основе полония-210. Реакция распада этого изотопа имеет вид: , где получающиеся α-частицы обладают кинетической энергией E = 5,3 МэВ. Сколько атомов полония должно распасться в тепловыделяющей капсуле, чтобы с её помощью можно было вскипятить стакан воды объёмом V = 250 мл? Начальная температура воды T = 20°C, теплоёмкостью стакана и капсулы, а также потерями теплоты можно пренебречь. (Решение)

22. Вычислите энергетический выход ядерной реакции: 13 ₆C + 1 ₁H → 14 ₇N. Масса ядра изотопа 1 Н равна 1,00783 а.е.м., масса ядра изотопа 13 С равна 13,003354 а.е.м., масса ядра изотопа 14 N равна 14,00307 а.е.м. Ответ выразить в мегаэлектрон-вольтах (МэВ) с точностью до целых, считая, что 1 а.е.м. соответствует 931 МэВ. (Ответ: 5 МэВ)

23. Фотон с энергией 2 МэВ рождает электрон и позитрон. Найдите суммарную кинетическую энергию электрона и позитрона сразу после их образования. (Ответ: 0.978 МэВ)

Источник

Модель ЕГЭ по физике-2009

Проект. Демонстрационный вариант экзаменационных заданий

Часть 2

В заданиях В1–В5 на установление соответствия: к каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите В ТАБЛИЦУ выбранные цифры под соответствующими буквами. Затем получившуюся последовательность цифр перенесите в бланк ответов № 1 без пробелов и других символов. (Цифры в ответе могут повторяться.)

B1. Материальная точка движется с постоянной скоростью по окружности радиусом R. Как изменятся перечисленные в первом столбце физические величины, если скорость точки увеличится?

Физические величины	Их изменение
А. Угловая скорость	1: увеличится
Б. Центростремительное ускорение	2: уменьшится
В. Период обращения по окружности	3: не изменится

B2. Установите соответствие между названием физической величины и формулой, по которой её можно определить.

02 01

B3. Плоский воздушный конденсатор зарядили до некоторой разности потенциалов и отключили от источника тока. Как изменятся перечисленные в первом столбце физические величины, если пластины конденсатора раздвинуть на некоторое расстояние?

Физические величины

А. Заряд на обкладках конденсатора

1: увеличится

Б. Электроёмкость конденсатора

2: уменьшится

В. Энергия электрического поля конденсатора

3: не изменится

B4. Установите соответствие между типом ядерной реакции и уравнением ядерной реакции.

02 02

В5. Установите соответствие между телами Солнечной системы и их характеристиками.

02 07

Ответы: В1. 112; В2. 415; В3. 321; В4. 253; В5. 432.

Часть 3

Задания С1–С5 представляют собой задачи, полные решения которых необходимо записать в бланке ответов № 2. Рекомендуется провести предварительное решение на черновике. При оформлении решения в бланке ответов № 2 запишите сначала номер задания (С1 и т.д.), а затем решение соответствующей задачи.

C1. Следует записать развёрнутые ответы на оба задания (вопроса).

Проволочное кольцо окунули в мыльный раствор и расположили вертикально. При освещении мыльной плёнки красным монохроматическим светом в проходящем свете наблюдаются чередующиеся красные (светлые и тёмные) горизонтальные полосы. При освещении плёнки солнечным светом в проходящем свете наблюдаются горизонтальные цветные полосы.

1) Назовите наблюдаемое явление и объясните, при каком условии образуются в первом случае светлые красные полосы.

2) Объясните, почему во втором случае в красный цвет окрашены нижние части цветных полос.

Полное правильное решение каждой из задач С2–С4 должно включать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и, при необходимости, рисунок, поясняющий решение.

C2. Нить маятника длиной l = 1 м, к которой подвешен груз массой m = 0,1 кг, отклонена на угол a от вертикального положения и отпущена. Сила натяжения нити Т в момент прохождения маятником положения равновесия равна 2 Н. Чему равен угол alfa ?

C3. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится одноатомный газ, который может просачиваться сквозь зазор вокруг поршня. В опыте по изотермическому сжатию газа его объём уменьшился вдвое, а давление газа упало в 3 раза. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия газа в цилиндре? (Газ считать идеальным.)

C4. К однородному медному цилиндрическому проводнику на 15 с приложили разность потенциалов 1 В. Какова длина проводника, если его температура при этом повысилась на 10 К? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7 • 10 –8 Ом • м.)

Полное правильное решение задачи С5 должно включать комментарии, поясняющие выбор законов или формул, запись законов и формул, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и, при необходимости, рисунок, поясняющий решение.

C5. Ядро покоящегося нейтрального атома, находясь в однородном магнитном поле индукцией 0,50 Тл, испытывает aраспад. При этом рождаются alfa частица и тяжёлый ион нового элемента. Трек тяжёлого иона находится в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Начальная часть трека напоминает дугу окружности радиусом 78 см. Выделившаяся при alfa распаде энергия 7,44 МэВ целиком переходит в кинетическую энергию продуктов реакции. Найдите модуль отношения заряда к массе 02 03 для тяжёлого иона.

ИНСТРУКЦИИ ПО ПРОВЕРКЕ И ОЦЕНКЕ РАБОТ

Критерии оценки выполнения заданий с развёрнутым ответом

Решения заданий С1–С5 части 3 (с развёрнутым ответом) оцениваются экспертной комиссией. На основе критериев, представленных в приведённых ниже таблицах, за выполнение каждого задания в зависимости от полноты и правильности данного учащимся ответа выставляется от 0 до 4 баллов.

C1. Образец возможного решения

1. Указано, что в опыте наблюдается явление интерференции света. Приведено объяснение образования интерференционного максимума: максимум образуется в тех местах плёнки, где разность хода волны, отражённой от двух поверхностей плёнки, и волны, прошедшей плёнку без отражений, достигает чётного числа полуволн. (Либо это объяснение приведено в виде рисунка и соответствующей формулы.)

2. Указано, что толщина плёнки увеличивается книзу. Поэтому условие интерференционного максимума в нижней части цветных полос будет выполняться для видимого света с максимальной длиной волны, т.е. красного.

Решая систему трёх уравнений, получаем:

Критерии оценки выполнения задания

Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

1) приведены комментарии к использованию законов сохранения энергии и импульса, движения частицы в магнитном поле, верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – законы сохранения энергии и импульса, второй закон Ньютона и формулы расчёта центростремительного ускорения и силы Лоренца);

2) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному ответу, и представлен ответ.

– Представлено правильное решение, но не приведены комментарии к использованию законов.

– Представлено правильное решение только в общем виде, без какихлибо числовых расчётов.

– Правильно записаны необходимые формулы, записан правильный ответ, но не представлены комментарии к использованию законов и преобразования, приводящие к ответу.

– В математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка, которая привела к неверному ответу, и не представлены комментарии к использованию законов.

– В решении содержится ошибка в необходимых математических преобразованиях, отсутствуют комментарии к использованию законов и какиелибо числовые расчёты.

Продолжение см. в № 22/07

Источник