Задачи на квантовую и ядерную физику
Энергия, масса, импульс фотона. Давление света
11.1.1 Определить частоту колебаний световой волны, масса фотона которой
11.1.2 Пороговая чувствительность сетчатки человеческого глаза к желтому свету
11.1.3 Сколько квантов красного излучения с длиной волны 728,2 нм имеют массу 1 г
11.1.4 Какова длина волны излучения, энергия фотонов которого равна 3 эВ?
11.1.5 Во сколько раз изменится частота излучения, если энергию кванта увеличить в 2 раза?
11.1.6 Каков импульс фотона с энергией 6*10^(-19) Дж?
11.1.7 Определить импульс фотона излучения с длиной волны 600 нм
11.1.8 Сколько квантов испускает за 1 с лампочка мощностью 100 Вт? Длина волны излучения
11.1.9 Сколько фотонов содержит 10 нДж излучения с длиной волны 2 мкм?
11.1.10 При какой длине электромагнитной волны энергия фотона была бы равна 1,326*10^(-19) Дж?
11.1.11 Во сколько раз масса фотона, соответствующего видимой части спектра (lambda_1=0,6 мкм)
11.1.12 Найти длину волны светового излучения с энергией фотонов 2*10^(-19) Дж?
11.1.13 Какой массой обладает фотон с длиной волны 0,6 мкм?
11.1.14 Найти массу фотона излучения с длиной волны 1 мкм
11.1.15 Определить импульс фотона, соответствующего рентгеновскому излучению с частотой
11.1.16 С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен
11.1.17 При какой длине волны излучения масса фотона равна массе покоя электрона?
11.1.18 Источник мощностью в 100 Вт испускает 5*10^20 фотонов за 1 с. Найти среднюю
11.1.19 Мощность светового потока (lambda=500 нм), падающего на поверхность 1 дм2, 100 Вт
11.1.20 Рубиновый лазер излучает в импульсе 2*10^19 световых квантов с длиной волны 694 нм
11.1.21 Рубиновый лазер излучает в одном импульсе 3,5*10^19 фотонов с длиной волны 694 нм
11.1.22 Рубиновый лазер излучает импульс из 10^20 фотонов с длиной волны 693 нм. Длительность
11.1.23 Мощность излучения лазера 100 Вт, длина волны излучения 1,2*10^(-6) м. Определите
11.1.24 Пучок лазерного излучения с длиной волны 3,3*10^(-7) м используется для нагревания 1 кг
11.1.25 Вычислить энергию фотона в среде с показателем преломления 1,33, если в вакууме длина
11.1.26 При облучении люминофора ультрафиолетовым излучением с длиной волны 200 нм
11.1.27 Один световой пучок с длиной волны 0,7 мкм переносит 3*10^15 фотонов в секунду через
11.1.28 Монохроматический источник света, потребляя мощность 50 Вт, излучает зеленый свет
11.1.29 На сколько градусов нагреется за 1 с капля воды массой 0,2 г, если она ежесекундно
11.1.30 Сколько фотонов с длиной волны 0,56 мкм излучает лампа мощностью 40 Вт в 1 с
11.1.31 Импульс, переносимый монохроматическим пучком фотонов через площадку 2 см^2
11.1.32 Определите длину волны фотона с импульсом, равным импульсу электрона, прошедшего
11.1.33 Источник света излучает ежесекундно 10^19 фотонов. Длина волны излучения равна
11.1.34 Кусочек фольги освещается лазерным импульсом с интенсивностью излучения 15 Вт/см^2
11.1.35 На поверхность площадью 1,5 см^2 падает нормально монохроматический свет
11.1.36 На каждый квадратный сантиметр черной поверхности ежесекундно падает 2,8*10^17 квантов
11.1.37 На каждый квадратный сантиметр поверхности, полностью отражающей земное световое
11.1.38 Катод вакуумного фотоэлемента освещается лучом лазера с длиной волны 630 нм
11.1.39 Вычислить энергию фотона, если известно, что в среде с показателем преломления n=4/3
11.1.40 Определить длину волны фотона, энергия которого равна кинетической энергии электрона
11.1.41 Определите, какая из перечисленных ниже частиц, двигаясь со скоростью 4*10^5 м/с
11.1.42 Лазерный луч, падая нормально на зеркало, полностью от него отражается. За время
11.1.43 Лазер мощности P испускает N фотонов за 1 секунду. Найти длину волны излучения лазера
11.1.44 Поток гамма-излучения, имеющий мощность P, при нормальном падении полностью
11.1.45 Какой вид электромагнитного излучения соответствует диапазону длин волн от 1 до 5 мкм?
11.1.46 Какому виду электромагнитного излучения соответствует фотон, импульс которого
11.1.47 Определите, какая из перечисленных ниже частиц, двигаясь со скоростью 1400 м/с, имеет
Фотоэффект
11.2.1 Определить красную границу фотоэффекта для некоторого металла, если работа выхода
11.2.2 Какой частоты излучение следует направить на поверхность натриевой пластинки, чтобы
11.2.3 Красная граница фотоэффекта у некоторого металла равно 590 нм. Определить работу выхода
11.2.4 Определить красную границу фотоэффекта для калия
11.2.5 Работа выхода электронов из золота равна 4,76 эВ. Найти красную границу фотоэффекта
11.2.6 Красная граница фотоэффекта для серебра 0,26 мкм. Определите работу выхода.
11.2.7 Красная граница фотоэффекта для железа 285 нм. Найти работу выхода электронов из железа
11.2.8 Работа выхода электрона из алюминия равна 4,25 эВ. Определить длину волны красной границы
11.2.9 Длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта для некоторого металла
11.2.10 Красная граница фотоэффекта для некоторого металла 275 нм. Чему равно минимальное
11.2.11 Для некоторого металла фотоэффект имеет место, в частности, при длине волны 300 нм
11.2.12 Определить максимальную кинетическую энергию электронов, вылетающих из калия
11.2.13 Найти максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вырываемых с поверхности
11.2.14 Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с поверхности цезия
11.2.15 Какой частоты свет следует направить на поверхность калия, чтобы максимальная скорость
11.2.16 Определите работу выхода электрона из металла, если при облучении его желтым светом
11.2.17 Какой длины волны следует направить лучи на поверхность цинка, чтобы максимальная
11.2.18 На поверхность лития падает монохроматический свет с длиной волны 310 нм. Чтобы
11.2.19 Для полной задержки фотоэлектронов, выбитых из металла излучением с длиной волны
11.2.20 Работа выхода электронов из материала катода трубки 2 эВ. Катод облучается потоком
11.2.21 Энергия фотона, поглощаемого цезиевым фотокатодом, равна 5 эВ. Чему равна величина
11.2.22 Излучение какой частоты падает на поверхность фотокатода из цезия, если для прекращения
11.2.23 Найти задерживающий потенциал для фотоэлектронов при действии на калий излучения
11.2.24 При удвоении частоты падающего на металл света задерживающее напряжение для фотоэлектронов
11.2.25 До какого максимального потенциала зарядится уединенный медный шарик, если его облучать
11.2.26 Одна из пластин плоского незаряженного конденсатора с расстоянием между ними 10 мм
11.2.27 Медный шарик, удаленный от других тел, облучается монохроматическим излучением, длина
11.2.28 Источник монохроматического света мощностью 64 Вт излучает ежесекундно 10^20 фотонов
11.2.29 Заряд металлического шара емкостью 2,1 мкФ равен 6,3 мкКл. На сколько увеличится заряд
11.2.30 Какой максимальный заряд приобретает золотой шарик радиусом 0,1 м при освещении его
11.2.31 Одна из пластин плоского воздушного конденсатора освещается светом с длиной волны
11.2.32 Серебряная пластинка (Aвых=4,7 эВ) освещена светом с длиной волны 180 нм. Определите
11.2.33 Фотоны с энергией 4,9 эВ вырывают электроны из металла с работой выхода 4,5 эВ. Найдите
11.2.34 Определить давление, испытываемое платиновым электродом вследствие фотоэффекта
11.2.35 Фотон с длиной волны 300 нм вырывает с поверхности металла электрон, который
11.2.36 Наибольшая длина волны излучения, способная вызвать фотоэффект у платины, равна
11.2.37 При увеличении частоты света, которым облучают изолированный металлический шарик
11.2.38 Фотоэлектроны, вырываемые светом с поверхности цезия, полностью задерживаются
Рентгеновские лучи
11.3.1 Какое напряжение подано на анод рентгеновской трубки, если максимальная частота фотонов
11.3.2 Найти длину волны рентгеновских лучей, если их частота равна 3*10^12 МГц
11.3.3 Под каким напряжением работает рентгеновская трубка, если минимальная длина волны
11.3.4 Рентгеновская трубка, работающая под напряжением 50 кВ и потребляющая ток 1 мА
Строение атома
11.4.1 Определить длину волны света, испускаемого атомом водорода при его переходе из состояния
11.4.2 Определить изменение энергии атома при поглощении им кванта излучения с длиной
11.4.3 При электрическом разряде в трубке с криптоном-86 излучаются световые кванты
11.4.4 При переходе электрона в атоме водорода с одного энергетического уровня на другой
11.4.5 Атом водорода излучил свет с частотой v=4,53*10^14 Гц. На сколько уменьшилась
11.4.6 Фотон с энергией 15,5 эВ выбил электрон из невозбужденного атома водорода
11.4.7 Во сколько раз линейная скорость движения электрона по первой орбите атома водорода
11.4.8 Найдите скорость электрона на первой боровской орбите в атоме водорода, у которой
11.4.9 Определить, какой ток создает электрон, вращающийся вокруг ядра в атоме водорода
11.4.10 Радиус круговой орбиты электрона в ионе гелия равен 10^(-10) м. Найти кинетическую
11.4.11 При переходах электронов в атомах водорода с четвертой стационарной орбиты на вторую
11.4.12 Электрон в атоме переходит со стационарной орбиты с энергией -4,2 эВ на орбиту
11.4.13 На какую стационарную орбиту следует перевести электрон в атоме водорода с первой
11.4.14 Из теории Бора атома водорода следует, что при переходе электрона с одной орбиты
11.4.15 В теории Бора атома водорода радиус n-й круговой орбиты электрона выражается через
11.4.16 На рисунке представлена схема энергетических уровней атома водорода. Какой цифрой
11.4.17 На рисунке представлена схема энергетических уровней атома водорода. Какой
11.4.18 В каких случаях наблюдается спектр поглощения газа?
11.4.19 От какого из перечисленных ниже источников света наблюдается линейчатый спектр излучения?
Взаимосвязь массы и энергии
11.5.1 Во сколько раз масса частицы, движущейся со скоростью, равной 0,8 скорости света
11.5.2 На сколько увеличится масса тела, если дополнительно сообщить ему 9*10^12 Дж энергии?
11.5.3 Определить массу электрона, если он движется со скоростью, равной 50% скорости света
11.5.4 Частица движется со скоростью 0,75 скорости света для неподвижного наблюдателя
11.5.5 Определить скорость частицы, при движении с которой её динамическая масса превышает
11.5.6 Тело с массой покоя 1 кг движется со скоростью 2*10^8 м/с. Определить массу этого
11.5.7 Чему равна скорость протона, движущегося в ускорителе, если его масса в 1,25 раз
11.5.8 Во сколько раз масса движущегося электрона v=0,97c больше массы покоя электрона?
11.5.9 Каким импульсом обладает электрон при движении со скоростью, равой 0,8 скорости света
11.5.10 Определить импульс электрона, если он движется со скоростью, равной 0,6 скорости света
11.5.11 Электрон с массой покоя m_0 движется со скоростью √3/2*c, где c – скорость света
11.5.12 Определить энергию покоя частицы с массой 8*10^(-31) кг.
11.5.13 Сколько лет должна гореть 100-ваттная лампочка, чтобы излучить миллиграмм массы?
11.5.14 Bo сколько раз полная энергия частица превышает энергию покоя, если ее кинетическая
11.5.15 Чему равно отношение скорости частицы к скорости света в вакууме, если ее полная энергия
11.5.16 Какому изменению массы соответствует изменение энергии на 9 Дж?
11.5.17 Какому изменению массы соответствует энергия, вырабатываемая за один час электростанцией
11.5.18 Какую массу топлива с удельной теплотой сгорания 30 МДж/кг необходимо сжечь, чтобы
11.5.19 Воду массой 1 кг нагрели на 50 К. На сколько при этом увеличилась ее масса?
11.5.20 Сколько угля надо сжечь, чтобы получить энергию, эквивалентную атомной энергии 1 г песка?
11.5.21 На сколько увеличится масса воды в озере объемом 10^6 м3 при нагревании на 5 C?
11.5.22 На сколько увеличивается масса 1 кг воды, взятой при 20 C, при ее полном испарении?
11.5.23 За какое время Солнце потеряет половину своей массы (m0=2*10^30 кг), если ежесекундно
11.5.24 При какой скорости кинетическая энергия частицы равна ее энергии покоя?
11.5.25 При какой скорости кинетическая энергия частицы равна 2/3 ее энергии покоя?
11.5.26 Электрон, ускоренный электрическим полем, приобрел скорость, при которой его масса
11.5.27 Электрон приобрел скорость, равную 0,98 скорости света. Найти кинетическую энергию
11.5.28 Масса движущегося электрона в 11 раз больше его массы покоя. Определить кинетическую
11.5.29 Какую ускоряющую разность потенциалов должен пройти первоначально покоящийся
11.5.30 Определить отношение энергии покоя к кинетической энергии частицы, если ее скорость
11.5.31 Полная энергия релятивистской частицы в 10 раз больше ее энергии покоя. Найти скорость
11.5.32 При какой скорости движения кинетическая энергия частицы вдвое больше ее энергии
Строение ядра
11.6.1 Сколько нейтронов в ядре железа 26Fe55?
11.6.2 На сколько отличаются количества нейтронов в ядрах урана 92U238 и нептуния 93Ne237?
11.6.3 Атом лития содержит 3 электрона, 3 протона, 4 нейтрона. Чему равно массовое число ядра
11.6.4 Сколько нейтронов содержит изотоп урана 92U238?
11.6.5 Каков состав изотопа кислорода 18O? (протонов, нейтронов)
11.6.6 Сколько нейтронов и протонов содержит ядро фтора 9F19?
11.6.7 На сколько больше нейтронов в ядре изотопа хлора (массовое число 37, зарядовое число 17)
11.6.8 Сколько электронов содержится в электронной оболочке нейтрального атома, в атомном
11.6.9 Чему равен заряд ядра элемента 47Ag108?
11.6.10 Найти заряд ядра изотопа полония 84Po216?
11.6.11 Найти сумму зарядов всех электронов в 0,001 моль бора, порядковый номер которого
11.6.12 Определить атомный номер, массовое число и химический символ ядра, которое получится
11.6.13 Зарядовое число ядра цинка равно 30. Определить в миллиграммах массу цинка, в которой
11.6.14 Протон движется со скоростью 7,7*10^6 м/с. На какое наименьшее расстояние может
11.6.15 На графике показана зависимость удельной энергии связи нуклонов в ядре Eсв от массового
Радиоактивный распад
11.7.1 Во что превращается изотоп тория 90Th234, претерпевающий три альфа-распада?
11.7.2 Какой элемент образуется из 92U238 после одного альфа- и двух бета-распадов?
11.7.3 Какой изотоп образуется из радиоактивного изотопа 51Sb133 после четырех бета-распадов?
11.7.4 Сколько нейтронов содержится в ядре некоторого радиоактивного элемента, если после
11.7.5 Какой изотоп образуется из радиоактивного изотопа лития 3Li8 после одного альфа-распада
11.7.6 На сколько уменьшится число нуклонов в ядре радиоактивного элемента после пяти
11.7.7 Какой элемент образуется из 92U238 после альфа-распада и двух бета-распадов?
11.7.8 Ядро изотопа 83Bi211 получилось из другого ядра после одного альфа- и одного бета-распадов
11.7.9 Какая частица образуется из радиоактивного изотопа 3Li8 после одного альфа-распада и
11.7.10 Сколько нейтронов содержит ядро, получившееся из изотопа 81Tl210 после трех
11.7.11 Атомное ядро захватывает нейтрон и при этом испускает гамма-квант. На сколько единиц
11.7.12 Радиоактивный атом 90Th232 превратился в атом 83Bi212. Сколько при этом произошло
11.7.13 Сколько альфа-распадов испытывает радиоактивное ядро 92U236, превращаясь
11.7.14 Ядро урана 92U238 после нескольких альфа- и бета-распадов превратилось в изотоп
11.7.15 Изотоп радия 88Ra226 превращается в изотоп свинца 82Pb206 путем нескольких
11.7.16 Ядро изотопа урана 92U238 после захвата нейтрона не испытывает деления, а претерпевает
11.7.17 На сколько уменьшается при альфа-распаде заряд радиоактивного ядра?
Закон радиоактивного распада
11.8.1 Через какое время распадается 80% атомов радиоактивного изотопа хрома 24Cr51
11.8.2 За какое время в препарате, содержащем 4*10^9 ядер с периодом полураспада 100 лет
11.8.3 Сколько атомов полония распадается за сутки из 10^6 атомов, если период полураспада
11.8.4 Имеется 10^10 атомов радия. Сколько атомов останется спустя 3200 лет, если период
11.8.5 Чему равен период полураспада, если за 4800 лет число нераспавшихся ядер составило
11.8.6 Сколько процентов радиоактивных ядер кобальта останется через 30 дней, если период
11.8.7 Период полураспада радия 1600 лет. Через какое время число атомов уменьшится в четыре
11.8.8 Радиоактивный изотоп 6C14 в старом куске дерева составляет 0,125 массы этого изотопа
11.8.9 Имеется 8 кг радиоактивного цезия. Определить массу нераспавшегося цезия после 135 лет
11.8.10 За четверо суток масса радиоактивного элемента уменьшилась в два раза. Определите
11.8.11 Имелось некоторое количество радиоактивного серебра. Масса радиоактивного серебра
11.8.12 Какая доля радиоактивных ядер некоторого элемента распадается за время, равное
11.8.13 Имеется 10^6 атомов радиоактивного изотопа с периодом полураспада 10 мин. Сколько
11.8.14 Радиоактивный натрий 11Na24 распадается, выбрасывая бета-частицу. Период полураспада
11.8.15 Какая часть атомов радиоактивного кобальта 27Co58 распадается за 18 суток, если период
11.8.16 Некий радиоактивный препарат имеет период полураспада T с. Через какое время
11.8.17 За 10 суток из 1000 ядер радиоактивного изотопа распалось 750 ядер. Найти период
11.8.18 Имеется 4 г радиоактивного кобальта. Сколько граммов кобальта распадается за 216 суток
11.8.19 В калориметр с теплоемкостью 100 Дж/К помещен изотоп кобальта Co61 массой 10 мг
11.8.20 Препарат 84Po210 массой 1 мг помещен в калориметр с теплоемкостью 8 Дж/К. После
Ядерные реакции
11.9.1 Допишите ядерную реакцию: 13Al27 + γ -> 12Mg26 + ?
11.9.2 Какое ядро X образуется в результате ядерной реакции 1p1 + 5B11 -> 2·2α4 + X?
11.9.3 При бомбардировке изотопа бора 5B10 α-частицами образуется изотоп азота 7N13
11.9.4 Дополните ядерную реакцию 25Mn55 + 1H1 -> 0n1 +?
11.9.5 При захвате нейтрона ядром 13Al27 образуется радиоактивный изотоп натрия 11Na24
11.9.6 Какое ядро X образуется в результате ядерной реакции p+5B11 -> α + α +X?
11.9.7 При поглощении нейтрона ядром азота 7N14 испускается протон. В ядро какого изотопа
11.9.8 При бомбардировке алюминия α-частицами образуется фосфор. Дописать частицу
11.9.9 Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке 3Li7 протонами
11.9.10 При бомбардировке азота с атомной массой 14 протонами образуются ядра кислорода
11.9.11 Дописать ядерную реакцию превращения 92U238 в плутоний 94Pu239 при захвате быстрого
11.9.12 Определите заряд ядра частицы, пропущенной в ядерной реакции 3Li7+? -> 5B10+0n1
11.9.13 Определите число нейтронов в конечном продукте ядерной реакции X:
11.9.14 Элемент курчатовий Ku получили, облучая плутоний 94Pu242 ядрами неона 10Ne22
11.9.15 Найдите массовое число изотопа хлора, полученного в результате реакции
11.9.16 Найдите наименьшую энергию γ-кванта, достаточную для осуществления реакции
11.9.17 Элементарная частица π-мезон с массой покоя, равной 264,3 массы электрона
11.9.18 Определить энергию, которая выделится при аннигиляции электрона и позитрона
Реакции деления и синтеза
11.10.1 При делении одного ядра изотопа урана-235 освобождается 200 МэВ энергии. Определить
11.10.2 Сколько ядер 92U235 должно делиться в 1 с, чтобы мощность ядерного реактора была
11.10.3 При делении одного ядра изотопа 92U235 освобождается 200 МэВ энергии. Определить
11.10.4 При реакции деления ядер урана-235 выделилось 1,204*10^26 МэВ энергии. Определить
11.10.5 При делении одного ядра изотопа 92U235 освобождается 200 МэВ энергии. Какое количество
11.10.6 В процессе деления ядро атома распадается на две части, общая масса покоя которых
11.10.7 Атомная станция мощностью 1000 МВт имеет КПД 20%. Определите массу расходуемого
11.10.8 Сколько урана с молярной массой 0,238 кг/моль расщепляется в ходе суточной работы
11.10.9 В процессе ядерного синтеза 50000 кг водорода превратилась в 49644 кг гелия. Найти
11.10.10 Какая энергия выделяется при термоядерной реакции 1H2 + 1H3 -> 2He4 + 0n1? Дефект
11.10.11 При делении одного ядра урана 92U235 выделяется 3,2*10^(-11) Дж энергии. Атомная
11.10.12 Какую энергию можно получить в реакции деления 1 г урана 92U235, если при делении