Вариант 2, страница 37 - гдз по физике 11 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Авторы: Ерюткин Е. С., Ерюткина С. Г.
Тип: Самостоятельные и контрольные работы
Серия: классический курс
Издательство: Просвещение
Год издания: 2020 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: фиолетовый
ISBN: 978-5-09-097-598-8
Популярные ГДЗ в 11 классе
Самостоятельная работа № 3. Ядерные реакции. Энергетический выход ядерных реакций. Физика атомного ядра. Квантовая физика - страница 37.
Вариант 2 (с. 37)
Условие. Вариант 2 (с. 37)
скриншот условия

Вариант 2
1. Ядро изотопа бериллия $^9_4\text{Be}$ при захвате ядра дейтерия превращается в ядро бора $^{10}_5\text{B}$. Какая частица при этом испускается?
2. При взаимодействии ядра фтора $^{19}_9\text{F}$ с протоном образуются ядра кислорода $^{16}_8\text{O}$ и гелия $^4_2\text{He}$. Определите, сколько энергии освобождается при этой реакции.
Решение. Вариант 2 (с. 37)
1.
Запишем уравнение ядерной реакции. Ядро изотопа бериллия $ _{4}^{9}\text{Be} $ захватывает ядро дейтерия (дейтрон, $ _{1}^{2}\text{H} $) и превращается в ядро бора $ _{5}^{10}\text{B} $, испуская неизвестную частицу $ _{Z}^{A}\text{X} $.
$$ _{4}^{9}\text{Be} + _{1}^{2}\text{H} \rightarrow _{5}^{10}\text{B} + _{Z}^{A}\text{X} $$
Согласно законам сохранения массового числа и заряда в ядерных реакциях, сумма массовых чисел и сумма зарядовых чисел до реакции должны быть равны соответствующим суммам после реакции.
Закон сохранения массового числа (числа нуклонов):
$$ 9 + 2 = 10 + A $$
$$ 11 = 10 + A $$
$$ A = 1 $$
Закон сохранения заряда (числа протонов):
$$ 4 + 1 = 5 + Z $$
$$ 5 = 5 + Z $$
$$ Z = 0 $$
Таким образом, испускаемая частица $ _{Z}^{A}\text{X} $ имеет массовое число $ A=1 $ и зарядовое число $ Z=0 $. Такой частицей является нейтрон, который обозначается как $ _{0}^{1}\text{n} $.
Ответ: При этой реакции испускается нейтрон ($ _{0}^{1}\text{n} $).
2.
Дано:
Реакция: $ _{9}^{19}\text{F} + _{1}^{1}\text{p} \rightarrow _{8}^{16}\text{O} + _{2}^{4}\text{He} $
Масса атома фтора-19: $ m(_{9}^{19}\text{F}) = 18.998403 $ а.е.м.
Масса атома водорода-1 (протона): $ m(_{1}^{1}\text{H}) = 1.007825 $ а.е.м.
Масса атома кислорода-16: $ m(_{8}^{16}\text{O}) = 15.994915 $ а.е.м.
Масса атома гелия-4 (альфа-частицы): $ m(_{2}^{4}\text{He}) = 4.002603 $ а.е.м.
1 а.е.м. = $ 1.66054 \cdot 10^{-27} $ кг
Энергетический эквивалент 1 а.е.м.: $ E_{а.е.м.} = 931.5 $ МэВ
Скорость света в вакууме: $ c \approx 3 \cdot 10^{8} $ м/с
Элементарный заряд: $ e = 1.602 \cdot 10^{-19} $ Кл
Перевод в систему СИ:
$ m(_{9}^{19}\text{F}) = 18.998403 \cdot 1.66054 \cdot 10^{-27} \approx 3.15479 \cdot 10^{-26} $ кг
$ m(_{1}^{1}\text{H}) = 1.007825 \cdot 1.66054 \cdot 10^{-27} \approx 1.67356 \cdot 10^{-27} $ кг
$ m(_{8}^{16}\text{O}) = 15.994915 \cdot 1.66054 \cdot 10^{-27} \approx 2.65602 \cdot 10^{-26} $ кг
$ m(_{2}^{4}\text{He}) = 4.002603 \cdot 1.66054 \cdot 10^{-27} \approx 6.64648 \cdot 10^{-27} $ кг
Найти:
Энергия, освобождающаяся при реакции $ \Delta E $.
Решение:
Энергия, которая освобождается в ходе ядерной реакции, равна изменению энергии покоя ядер и определяется дефектом масс $ \Delta m $ по формуле Эйнштейна:
$$ \Delta E = \Delta m \cdot c^2 $$
Дефект масс — это разница между суммарной массой частиц до реакции и суммарной массой частиц после реакции.
$$ \Delta m = (m(_{9}^{19}\text{F}) + m(_{1}^{1}\text{H})) - (m(_{8}^{16}\text{O}) + m(_{2}^{4}\text{He})) $$
Сначала вычислим дефект масс в атомных единицах массы (а.е.м.):
Масса частиц до реакции:
$$ m_{до} = 18.998403 + 1.007825 = 20.006228 \text{ а.е.м.} $$
Масса частиц после реакции:
$$ m_{после} = 15.994915 + 4.002603 = 19.997518 \text{ а.е.м.} $$
Дефект масс:
$$ \Delta m = 20.006228 - 19.997518 = 0.00871 \text{ а.е.м.} $$
Так как дефект масс положителен ($ \Delta m > 0 $), масса продуктов реакции меньше массы исходных частиц, и реакция идет с выделением энергии.
Теперь рассчитаем выделившуюся энергию. Удобнее всего использовать энергетический эквивалент 1 а.е.м., который составляет 931.5 МэВ.
$$ \Delta E = 0.00871 \text{ а.е.м.} \cdot 931.5 \frac{\text{МэВ}}{\text{а.е.м.}} \approx 8.112 \text{ МэВ} $$
Переведем энергию в систему СИ (в джоули):
$$ \Delta E = 8.112 \text{ МэВ} = 8.112 \cdot 10^6 \text{ эВ} = 8.112 \cdot 10^6 \cdot 1.602 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} \approx 1.30 \cdot 10^{-12} \text{ Дж} $$
Ответ: При этой реакции освобождается энергия $ \Delta E \approx 8.112 $ МэВ (что составляет примерно $ 1.30 \cdot 10^{-12} $ Дж).
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 11 класс, для упражнения Вариант 2 расположенного на странице 37 к самостоятельным и контрольным работам серии классический курс 2020 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению Вариант 2 (с. 37), авторов: Ерюткин (Евгений Сергеевич), Ерюткина (Светлана Григорьевна), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.