Номер 4, страница 292 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Авторы: Пёрышкин И. М., Гутник Е. М., Иванов А. И., Петрова М. А.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2023 - 2025
Уровень обучения: базовый
Цвет обложки: белый, синий
ISBN: 978-5-09-102556-9
Допущено Министерством просвещения Российской Федерации
Популярные ГДЗ в 9 классе
Ответь на вопросы. § 60. Открытие протона и нейтрона. Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер - номер 4, страница 292.
№4 (с. 292)
Условие. №4 (с. 292)
скриншот условия

4. К какому противоречию приводит предположение о том, что ядра атомов состоят только из протонов? Поясните это на примере.
Решение. №4 (с. 292)

Решение 2. №4 (с. 292)
Предположение о том, что ядра атомов состоят только из протонов, приводит к фундаментальному противоречию между массой ядра и его электрическим зарядом.
Заряд ядра определяется количеством протонов в нём. Если число протонов равно $Z$ (зарядовое число или атомный номер), то заряд ядра равен $+Z \cdot e$, где $e$ — элементарный заряд. Это определяет, какому химическому элементу принадлежит атом.
Масса ядра, в свою очередь, в рамках этой гипотезы должна быть примерно равна сумме масс протонов, то есть $M_{ядра} \approx Z \cdot m_p$, где $m_p$ — масса протона.
Однако экспериментально измеренные массы атомных ядер (за исключением ядра водорода $^1\text{H}$) значительно больше, чем масса $Z$ протонов. Масса ядра приблизительно равна $A \cdot m_p$, где $A$ — массовое число, и для всех элементов, кроме водорода, $A > Z$.
Пояснение на примере:
Рассмотрим атом гелия ($^{4}_{2}\text{He}$).
- Его порядковый номер в таблице Менделеева равен 2. Это означает, что заряд его ядра равен $+2e$. Согласно протонной гипотезе, в ядре должно быть 2 протона, чтобы обеспечить этот заряд.
- Массовое число гелия равно 4. Это означает, что его масса примерно в 4 раза больше массы одного протона.
Возникает противоречие:
- Если ядро состоит из 2 протонов, то его масса должна быть около 2 атомных единиц массы (а.е.м.), а реальная масса — около 4 а.е.м. Масса оказывается в два раза меньше необходимой.
- Если же предположить, что в ядре 4 протона, чтобы объяснить массу в 4 а.е.м., то его заряд стал бы равен $+4e$. Но это уже будет ядро не гелия, а бериллия ($^{4}_{4}\text{Be}$), который является совершенно другим химическим элементом.
Таким образом, гипотеза о том, что ядра состоят только из протонов, не может одновременно объяснить и заряд, и массу ядра ни для одного элемента, кроме протия (изотопа водорода $^1\text{H}$).
Ответ: Предположение о том, что ядра атомов состоят только из протонов, приводит к противоречию: невозможно одновременно объяснить наблюдаемые значения заряда и массы ядра. Если количество протонов соответствует заряду ядра ($Z$), то масса ядра оказывается значительно меньше измеренной ($Z \cdot m_p < A \cdot m_p$). Если же количество протонов соответствует массе ($A$), то заряд ядра оказывается неверным ($A > Z$).
5. Отсутствие электрического заряда у нейтрона было доказано в ходе экспериментов, в первую очередь в опытах Джеймса Чедвика в 1932 году. Доказательство основывалось на наблюдении за поведением нового вида излучения (потока нейтронов) при его взаимодействии с веществом и электромагнитными полями.
Основные экспериментальные факты, доказывающие нейтральность нейтрона:
Отсутствие отклонения в электрическом и магнитном полях. Заряженные частицы (например, протоны, электроны, альфа-частицы) при движении в электрическом или магнитном поле отклоняются от своей прямолинейной траектории под действием силы Лоренца. Эксперименты показали, что излучение, возникающее при бомбардировке бериллия альфа-частицами (которое и оказалось потоком нейтронов), не меняло направления своего движения при прохождении через сильные электрические и магнитные поля. Это являлось прямым и убедительным доказательством того, что частицы этого излучения не имеют электрического заряда.
Слабая ионизирующая способность. Заряженные частицы, пролетая через вещество (например, газ в камере Вильсона), активно взаимодействуют с электронными оболочками атомов за счёт кулоновских сил, выбивая из них электроны и создавая ионы. Этот процесс оставляет видимый след (трек) из капелек жидкости в камере Вильсона. В отличие от них, нейтроны почти не вызывали прямой ионизации газа. Их треки в камерах Вильсона были невидимы. Они обнаруживались лишь косвенно: когда нейтрон сталкивался с ядром атома (например, водорода или азота), он передавал ему свою энергию, и уже это ядро, получив скорость и обладая зарядом, начинало интенсивно ионизировать газ, оставляя жирный, короткий трек. Такое поведение характерно для нейтральной частицы, которая взаимодействует в основном с ядрами, а не с электронами.
Именно совокупность этих наблюдений — отсутствие отклонения в полях и низкая прямая ионизирующая способность — позволила сделать однозначный вывод о том, что нейтрон является электрически нейтральной частицей.
Ответ: Отсутствие электрического заряда у нейтрона было доказано тем, что поток нейтронов не отклонялся в электрических и магнитных полях, в отличие от заряженных частиц. Кроме того, нейтроны обладали очень слабой ионизирующей способностью, что также характерно для нейтральных частиц.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Мы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 9 класс, для упражнения номер 4 расположенного на странице 292 к учебнику 2023 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 №4 (с. 292), авторов: Пёрышкин (И М), Гутник (Елена Моисеевна), Иванов (Александр Иванович), Петрова (Мария Арсеньевна), ФГОС (новый, красный) базовый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.