ГДЗ-Физика-задачник-11кл-Рымкевич-2004-www.frenglish.ru (991537), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Тогда Ро и Мощность одного импульса равна: е с~о Р= — = —, пг где т — длительность импульса. Вычисления: -з з 10 10 Вт 5 10-з д 200 с Р 10 Вт 1 кВт. 10 10 Вт з 200 с 5 10 с Ответ: Е = 5 мДж; Р = 1 кВт.
260 1 1 55 Гелий-неоновый газовый лазер, работающий в непрерывном режиме, дает излучение монохроматического света с длиной волны 630 км, развивая мощность 40 мВт. Сколько фотонов излучает лазер за 1 с? Решение. Энергия одного фотона, излучаемого гелий-неоновым лазером, равна: Е= —. йс т Число фотонов, излучаемых лазером за 1 с, равно отношению мощности Р лазера к энергии одного фотона, т.
е. Р Рк Е ос Вычисления: 40 10 Вт 630 10 м — 1,3 ' 10Л 1 6,63. 10 Дж с 3 10 и/с Ответ: л = 1,3 10 с 1 1 56. Жидкий лазер, работающий в импульсном режиме, за один импульс, длящийся 1 мкс, излучает 0,1 Дж лучистой энергии. Расходимость излучения 2 мрад. Найти плотность потока излучения на расстоянии 6 м от лазера и сравнить с плотностью потока излучения Солнца, падающего иа Землю, равного (без учета поглощения атмосферой) 1,36 кВт/м . г Решение.
Плотность потока энергии, излучаемой жидкостным лазером, равна отношению энергии лазера ЬЕ к длительности импульса т н к площади поперечного сечения пучка света ЬЯ: 1= —. АЕ т63 В свою очередь, площадь поперечного сечения пучка на расстоянии В от лазера равна: ЛЯ = х/4 (Во), где а — расходимость пучка света. 1 Расходимость излучения — зто плоский угол осевого сечения конуса излучения. 261 В итоге получим т - к!4 (Яо) Вычисления: — — 842 МВт/м; 10 с л14.(бм 2" 10 ) -и -зг 1 842 МВтум 6 6 10з г с 1,3б кВтуи Ответ: 1 = 842 МВтум;!/1с = 6,6 10 . 51.
Методы регио рации заряженных частиц. Радиоактивнссть. Состав атомных ядер. Энергия связи атомных ядер 1 1 57. На рисунке 71 изображен трек электрона в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле. В каком направле- нии двигался электрон, если линии индукции поля идут от нас? х х х х х в х х х х х х х х х х х х х х х х х х х Рис. 71 262 Ответ: искривление траектории электронов, изображенное на рисунке, соответствует силе Лоренца, действующей слева направо в плоскости чертежа.
Это соответствует (с учетом правила левой руки) движению электронов снизу вверх. х х х х х х х х х х х х х х 1 1 58. какова скорость электрона, влетающего в камеру Вильсона (см. рис. 71), если радиус трека равен 4 см, а индукция магнитного поля 8,5 мтл? Решение. В магнитном поле уравнение, соответствующее второму закону Ньютона, в проекции на радиальное направление имеет вид: 2 — = еиВ, по В где лт, е — масса и заряд электрона,  — индукция магнитного поля. Из этой формулы получим выражение для скорости и электрона: еВ 77 У= —. Вычисления: 1,б. 10 Кл 8,б 10 Тл 0 04 м 6 . 107М7С 91 10 кг Ответ: и = 6 10 м!с.
1 1 60. 1сак должна быть направлена индукция магнитного поля, чтобы наблюдалось указанное на рисунке 72 отклонение частиц7 Ответ: необходимо учесть, что а-частицы имеют положительный заряд, р-лучи (поток электронов) имеют отрицательный заряд, а 7-лучи электронейтральны. Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки. Отклонение частиц, соответствующее рисунку, реализуется при направлении магнитного поля от нас за плоскость чертежа. Рис.
72 263 1 1 62 Каковы преимущества кобальтовой пушки перед рентгеновской установкой при обнаружении внутренних дефектов изделий? Ответ: кобальтовая пушка излучает?-лучи за счет радиоактивного распада изотопов кобальта. Для данного процесса не требуется внешних источников энергии, что обеспечивает меньшую громоздкость установки.
у-Излучение обладает большей проникающей способностью по сравнению с рентгеновским, что также увеличивает эффективность кобальтовой пушки. 1 163. Где больше длина пробега а-частицы: у поверхности Земли или в верхних слоях атмосферы? Ответ: длина пробега а-частиц обратно пропорциональна плотности вещества, в котором они распространяются. Поэтому в верхних слоях атмосферы, где плотность воздуха ниже, длина пробега а-частиц возрастает.
1 1 64. и-частица, вылетевшая из ядра радия со скоростью 15 Мм/с, пролетев в воздухе 3,3 см, остановилась. Найти кинетическую энергию частицы, время торможения и ускорение. Решение. Кинетическая энергия а-частицы г Е= ~~ 2 где гп — масса а-частицы, и — ее начальная скорость.
В предположении, что а-частица тормозится так, что ее ускорение постоянно, запишем выражения для пройденного пути в и скорости гк з = а? /2, и = Даз в. 2 Тогда о 2з г а= —,1=— 2з' о 264 Вычисленияг (4 . 1,67 10 кг) (15 10 м/с) =7,5. 10 Дж=4,7МэВ; б 2 (15 10 м/с) 3 4 ' 1015 М/сг' 2 3,3 10 м м =44нс 15 10 м/с (здесь мы учли, что лг = 4 а. е. м.).
Ответ: Е = 4,7 МэВ; а = 3,4 10 м/с; 1 = 4,4 нс. 1 67. Написать реакции а-распада урана д () и ()-распада 1 ггд гдд свинца ггРЬ. Ответ: 1) а-распад: 233 234 4 921) + 991 Ь + гне ' 2)))-распад: 299 299 , 9 32РЬ -д 33В1 + 1е + у, где,е — электрон, у, — антинейтрнно. Заметим, что ответ к данной задаче, а также к ряду последующих задач в задачнике, в которых упомянут ()-распад, неточен.
В таких процессах всегда наряду с электроном ())-частицей) излучается электронное антинейтрино. 265 168 написать реакцию а-расцада радия не. сравнить 1 226 импульсы и кинетические энергии образовавшихся ядер, считая, что до распада ядро радия покоилось. Решение. Реакция а-распада имеет вид: 226 4 222 ввйа — + гНе + ввКП.
Закон сохранения импульса для а-частицы и ядра ггг изотопа радона 661ьп имеет вид: т и +то=О, откуда следует, что и л" 6 и гл поэтому 2 ('часа) Л6 2 лбе а Отношение массы ядра изотопа радона к массе а-частицы примерно равно отношению их массовых чисел, поэтому 1= — = 55,5. 4 Ответ: 1 = 55,5. 1 1 69. Какая доля радиоактивных ядер некоторого элемента распадается зе время, равное половине периода полураспадау Решение. Закон радиоактивного распада имеет вид: п(2) = п(0)(1/2)'~', где п(2) — число частиц радиоактивного вещества в момент времени 2, п(0) — число частиц при В = О, Т— период полураспада. Таким образом, доля частиц, распавшихся за время, равное половине Т, определя- ется выражением п(0) — л(Т/2) ' — 1/2 О 29 л(0) 1 Ответ: 5 = 0,29.
266 1 1 70. Активность радиоактивного элемента уменьшилась в 4 раза за 8 сут. Найти период полураспада. Решение. Активность радиоактивного элемента пропорциональна числу атомов радиоактивного распада (см. первую формулу в решении задачи 1169): — = 2 п(г) -гуг п(0) откуда 1оя ( — ) = — — 1оя 2. Наконец, гп(гр г (п(0)) Т Т г108 2 1ох(п(г)!п(0)) Вычисления: Т= о 8сут=4сут. 1оя 2 1оя 4 Ответ: Т = 4 сут.
1 72. )ьаков состав ядер натрия гггга, фтора гу, серебра 1 гг !9 мг гм ггг ггАЕ, кюРиа дест, менДелевиЯ гргМ4 2 Решение. Порядковый номер элемента в таблице Менделеева равен числу протонов, входящих в состав ядра. Массовое число элемента равно суммарному числу протонов и нейтронов, входящих в состав ядра данного изотопа. На этой основе рассчитаем состав ядер элементов, результат запишем в таблицу.
267 20 21 22 1173. Каковсоставизотопов неона 1о)Че, о)Че и оХе? Решение. Рассчитаем состав ядер и результат запишем в таблицу. Заметим, что изотопы одного элемента характеризуются одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов в составе ядра. 1 1 74 Изменяются ли массовое число, масса и порядковый номер элемента при испускании ядром у-кванта? Ответ: при испускании ядром у-кванта не изменяются ни массовое число, ни порядковый номер элемента. При самопроизвольном испускании у-кванта масса ядра уменьшается на величину Е Лт=— 2' с где Е энергия у-кванта. Заметим, что говорить о массе у-кванта (безмассовой частицы) в рамках современной физической терминологии не принято. Уаз Уаз 1 1 7б ° Найти энергию связи ядра Е„и удельную энергию связи Е„/А для: 1) 1 12) 211; 3) 211; 4) еС; 5) зО; 6) 12А).
1 При вычислениях вместо массы протона (л1 ) следует брать 1 массу атома водорода 1Н = 1,00783 а. е. м. 268 Решение. Обозначим А — массовое число ядра, Е— его порядковый номер, тогда ядро атома содержит Е протонов и А — Е нейтронов. Нейтральный атом содержит также Е электронов. Энергия связи ядра Е„= (Ет„+ Егн, + (А — Е)лт„— М)с, где М вЂ” масса нейтрального атома, лг — масса протона, т„— масса нейтрона, лт, — масса электрона. Удельная энергия связи ЛЕ = — ". А Результаты вычислений представим в виде таблицы. 1 1 77.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
