Самостоятельная работа «Строение атома и атомного ядра». 9-й класс : Физика

ВАРИАНТ I

Энергия связи ядра

Как вам известно, ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Протоны имеют положительные заряды. Однако ядра являются устойчивыми образованиями, хотя одноименные заряды отталкиваются друг от друга. Какие же силы удерживают ядра о распада? Ядра не распадаются благодаря действию ядерных сил. Они действуют только на расстояниях порядка 10-15 м и в пределах ядра приблизительно в 100 раз больше кулоновских. Для разделения ядра на отдельные нуклоны нужно совершить работу против таких сил. Энергия, равная этой работе, называется энергией связи. Как же практически определить ее значение?

В этом помог выясненный с помощью масс-спектрографа интересный факт. Оказалось, что масса отдельных нуклонов больше, чем масса образованного ими ядра. Например, масса ядра атома составляет 14,003 а.е.м., а масса отдельно взятых нуклонов, входящих в его состав – 14,115 а.е.м., то есть возникал так называемый дефект массы в 0,112 а.е.м. Этот факт объяснила созданная в 1905 г. теория Эйнштейна. В ней утверждается, что масса и энергия любого тела взаимосвязаны. Уменьшение масс нуклонов означает потерю ими части своей энергии, которая при образовании ядра переходит в энергию связи его нуклонов. Энергия связи ядер определяется по формуле

Самостоятельная работа "Строение атома и атомного ядра". 9-й класс : Физика

где Самостоятельная работа "Строение атома и атомного ядра". 9-й класс : Физика — разность масс отдельных нуклонов и ядра, с – скорость света в вакууме.

Согласно этой формуле энергия связи рассмотренного ядра азота равна

0,112 * 1,7 * 10-27 кг * 10 18 м22 = 1,7 * 10 – 9 Дж.

1. Почему энергия свободных нуклонов больше их энергии в ядре?

а) они находятся на одной бесконечности

б) они связаны в ядре

в) они не движутся в ядре

г) они непрерывно излучают энергию

2. По какой формуле можно рассчитать дефект масс?

1) Самостоятельная работа "Строение атома и атомного ядра". 9-й класс : Физика* с2

2) Самостоятельная работа "Строение атома и атомного ядра". 9-й класс : ФизикаЕ/с2

3) Самостоятельная работа "Строение атома и атомного ядра". 9-й класс : ФизикаЕ/с

4) Самостоятельная работа "Строение атома и атомного ядра". 9-й класс : ФизикаЕ/t

3. Если дефект масс для некоторого ядра равен 0,500 а.е.м., то чему равна энергия связи его ядра?

а) 7,47 * 10-11 Дж

б) 5,47 * 10-11 Дж

в) 6,47 * 10-11 Дж

г) 4,47 * 10-11 Дж

4. Проведите энергетический расчет ядерной реакции и выясните, выделяется или поглощается энергия в этой реакции:

7Li +4He —>10B +1n
3250

5. Напишите недостающие обозначения в данной ядерной реакции:

? +1H a22Na +4Ne
1112

ВАРИАНТ II

Регистрация заряженных частиц

Распространенным прибором для регистрации заряженных частиц является газоразрядный счетчик Гейгера-Мюллера. Газоразрядный счетчик представляет собой металлический цилиндр. По оси которого натянута тонкая проволока, изолированная от цилиндра. Цилиндр заполняется специальной смесью газов (например, аргон + поры спирта), давление которых 1000-1500 мм рт. ст. Счетчик включается в цепь: цилиндр соединяется с отрицательным полюсом источника тока, а нить с положительным; на них подается напряжение порядка 1000 В.

Попадание в счетчик быстрой заряженной частицы вызывает ионизацию газа. При этом образуется свободный электрон. Он движется к положительно заряженной нити, и в области сильного поля вблизи нити ионизирует атомы газа. Продукты ионизации и электроны ускоряются полем и в свою очередь ионизируют газ, образуя новые свободные электроны, которые участвуют в дальнейшей ионизации атомов газа.

Число ионизированных атомов лавинообразно возрастает и в газе счетчика вспыхивает электрический разряд. При этом по цепи счетчика проходит кратковременный импульс электрического тока. Отрицательно заряженные электроны собираются вблизи нити. А более массивные положительно заряженные ионы медленно движутся к стенкам цилиндра. Электроны уменьшают положительный заряд нити, а положительные ионы отрицательный заряд цилиндра, соответственно. Электрическое поле внутри цилиндра ослабевает. Через промежуток времени порядка микросекунды поле ослабляется настолько, что электроны не будут иметь скорости, необходимой для ионизации. Ионизация прекращается, и разряд обрывается.

За счет притока зарядов из источника тока счетчик снова будет готов к работе через 100-2000 мкс после вспышки. Таким образом, в счетчике возникают кратковременные разряды, которые могут быть подсчитаны специальным устройством. По их числу можно оценить число частиц, попадающих в счетчик.

1. При каком условии происходит ионизации газа в газоразрядном счетчике?

А. При попадании в него заряженной частицы

Б. При попадании электрического поля, ускоряющего движения частицы

Правильным является ответ

  1. только А
  2. только Б
  3. и А, и Б
  4. ни А, ни Б

2. Какие частицы вызывают ионизацию газа?

А. Электроны

Б. Положительно заряженные ионы

Правильным является ответ

  1. только А
  2. только Б
  3. и А, и Б
  4. на А. ни Б

3. Что происходит при попадании в счетчик быстрой заряженной частицы? Ответ поясните.

4. Определите энергетический выход ядерной реакции,

2H +2H —>3He +1n
1120

если энергия связи ядра изотопа гелия 7,7 МэВ, ядра дейтерия 2,2 МэВ.

5. Определите дефект масс ядра дейтерия в атомных единицах массы.

2H
1

ВАРИАНТ III

Атомное ядро

Атом состоит из атомного ядра и вращающихся вокруг него электронов. В 1032 г. было установлено, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Протон – положительно заряженная частица с массой в 1836 раз большей, чем масса электрона. Электрический заряд протона совпадает по модулю с зарядом электрона qp = 1.6 х 10-19Кл. Ядра разных атомов содержит разное число протонов. Так в ядре атома водорода один протон, а в ядре атома кислорода их восемь, в ядре урана 92 протона. Число протонов в ядре совпадает с порядковым номером соответствующего элемента в таблице Менделеева. Число протонов в ядре обозначают буквой Z. Столько же и электронов в атоме. В периодической таблице для каждого элемента указано, кроме порядкового номера, еще одно число, которое, будучи округленным до целого числа, показывает общее число частиц (протонов и нейтронов) в атомном ядре. Оно обозначается буквой А и называется массовым числом.

Нейтрон – нейтральная частица с массой, которая в 1839 раз превышает массу электрона. Заряд нейтрона равен нулю. Число нейтронов обозначают буквой N.

N = A – Z

Чтобы найти число нейтронов в ядре, надо из массового числа ядра вычесть число протонов в нем.

1. В ядре атома бора 5 протонов и 6 нейтронов. Во сколько раз масса протонов и нейтронов, из которых состоит это ядро, превышает массу электронов в этом атоме?

  1. в 1836
  2. в 1839
  3. в 4047
  4. в 4039

2. По данным таблицы Менделеева германий имеет порядковый номер 32 и массовое число 73. Сколько протонов и нейтронов в ядре германия?

  1. Z = 41; N = 32
  2. Z = 32; N = 73
  3. Z = 73; N = 32
  4. Z = 32; N = 41

3. Масса электрона 9,1 х 10-31 кг. Чему равна масса частиц, из которых состоит ядро урана, имеющего массовое число 238?

А) 3,976 х 10-25 кг

Б) 3,989 х 10-25 кг

В) 3,980 х 10-25 кг

Г) 4,011 х 10-25 кг

4. Определите дефект масс

10В
5
7Li
3

5. Вычислите энергию, необходимую для расщепления ядра лития на нейтроны и протоны.

Ответы

 № 1№ 2№ 3№ 4№ 5
1 вариант221поглощаетсямагний — 25
2 вариант31ионизация газа в цилиндре счетчика;

влетающие в счетчик заряженные частицы имеют большую скорость и большую энергию, которой достаточно чтобы, столкнувшись с молекулами газа выбить свободные электроны

3,3 МэВ0,0019 а.е.м.
3 вариант3430,0695 а.е.м.6,2*10-12Дж
Валентина Наумова
Валентина Наумова
Администратор
Оцените автора
Познание