контрольная работа. Контрольная работа 4. Контрольная работа 4 по теме Квантовая физика

• Название: Контрольная работа 4 по теме Квантовая физика
• Анкор: контрольная работа
• Дата: 08.06.2022
• Размер: 4.52 Mb.
• Имя файла: Контрольная работа 4.docx
• Тип: Контрольная работа; #577540

Контрольная работа 4 по теме «Квантовая физика»

Вариант 1

1. 
   На рисунке 1 схематически изображены энергетические переходы, которые могут происходить в атоме водорода. Укажите, какой из них сопровождается ионизацией атома.
   

Ионизация -это процесс, при котором атом или молекула приобретают отрицательный или положительный заряд, приобретая или теряя электроны, часто в сочетании с другими химическими изменениями. Переход 3 соответствует ионизации

Ответ: 3

2.На рисунке 2 изображена вольт-амперная характеристика фотоэлемента. Дополните фразу: «Значение отношения силы тока I к силе тока насыщения Iн зависит только от начального значения кинетической энергии фотоэлектронов для точки … вольт-амперной характеристики».



При U=0; . Следовательно, выбитые электроны обладают кинетической энергией. Отношения силы тока I к силе тока насыщения Iн зависит только от начального значения кинетической энергии фотоэлектронов.

«Значение отношения силы тока I к силе тока насыщения Iн зависит только от начального значения кинетической энергии фотоэлектронов для точки В вольт-амперной характеристики».

Ответ: В.

3.Определите, сколько - и -распадов сопровождает процесс превращения радиоактивного изотопа урана в изотоп урана

Решение:

• 
  ​α​-распад:
  

Если при радиоактивном превращении испускаются α-частицы, то в результате такого превращения образуется ядро элемента, находящегося в таблице Менделеева на две клетки раньше исходного ядра плюс ядро атома гелия ​ (или α-частица):
A=239 - 4 = 235

Z=92-2 = 90

Ядерная реакция после одного - распада



В результате образовался элемент .

• 
  β​-распад.
  

Если при радиоактивном превращении испускаются β-частицы, то в результате такого превращения образуется ядро элемента, находящегося в таблице Менделеева:



Ядерная реакция после двух - распадов тория



Итак, +

Ответ: Один - распад и два - распада

4. На рисунке 3 представлен график зависимости числа нераспавшихся ядер радиоактивного изотопа от времени. Определите начальную массу вещества, если за промежуток времени t =25,0 ч масса радиоактивного вещества уменьшилась

на m =120 г.



Решение:

Период полураспада – это время, за которое распадется половина от начального количества ядер.

Из рис. видно, что начального количества 1600 осталось 800 через 50 ч. Значит, период полураспада T =50 ч.

Закон радиоактивного распада



Разность массы начальной и оставшейся, равна массе распавшегося вещества

(1 - )





Ответ: 0,410 кг.

5. Источник монохроматического света мощности Р= 120 Вт испускает за промежуток времени t =1,00 с число фотонов N =4,00 · . Определите длину волны излучения.

Дано:

Р= 120 Вт

t =1,00 с

N =4,00 · фотонов

Найти:

Решение:

Мощность – это энергия в единицу времени

;

Суммарная энергия фотонов



Энергия одного фотона





=





= 0,66

Ответ: 663 нм.

Вариант 2

1. 
   На рисунке 1 схематически изображены процессы, которые могут происходить в атоме водорода. Укажите, какой из энергетических переходов сопровождается поглощением меньшего кванта энергии.
   

Квант энергии поглощается при переходе на более высокий уровень. При этом расстояние между уровнями пропорционально частоте:  E = h ν  Из диаграммы видно, что среди предложенных вариантов ответа минимальному расстоянию между уровнями, а значит, и минимальной частоте поглощенного кванта соответствует переход на уровень 5

Ответ: 5

2. На рисунке 2 изображена вольт-амперная характеристика фотоэлемента. Дополните фразу: «Силе тока, при которой все фотоэлектроны, выбиваемые светом с поверхности катода, вовлекаются в упорядоченное движение и достигают анода фотоэлемента, соответствует точка … вольт-амперной характеристики».



Начиная с некоторого значения напряжения сила тока перестает изменяться достигнув насыщения. Это ток насыщения. Следовательно, фотоэлектроны, выбиваемые светом с поверхности катода, вовлекаются в упорядоченное движение и достигают анода фотоэлемента.

«Силе тока, при которой все фотоэлектроны, выбиваемые светом с поверхности катода, вовлекаются в упорядоченное движение и достигают анода фотоэлемента, соответствует точка D вольт-амперной характеристики».

Ответ: D.

3. Определите, сколько - и -распадов сопровождает процесс превращения радиоактивного изотопа тория в изотоп радия .

Решение :

• 
  α​-распад:
  

Если при радиоактивном превращении испускаются α-частицы, то в результате такого превращения образуется ядро элемента, находящегося в таблице Менделеева на две клетки раньше исходного ядра плюс ядро атома гелия ​ (или α-частица):

• 
  ​β​-распад.
  

Если при радиоактивном превращении испускаются β-частицы, то в результате такого превращения образуется ядро элемента, находящегося в таблице Менделеева:



При -распаде изотоп теряет два протона и два нейтрона, следовательно, его массовое число (число сверху) уменьшается на 4, а нижнее число (число протонов) – на 2. При -распаде происходит излучение частицы так, что зарядовое число протонов увеличивается на 1, т.е. увеличивается нижнее число на 1.

Так как у тория массовое число 232, а у радия 224, то разность есть 232-224=8. Разделим на 4, 8:4=2 – это число распадов. Соответственно нижнее число изотопа станет равным  , а должно быть равно 88, следовательно, было еще 2 -распада.

+2

Ответ: два распада и два - распада

4. На рисунке 3 представлен график зависимости числа нераспавшихся ядер радиоактивного изотопа от времени. Определите массу вещества, распавшегося за промежуток времени t =120 мин, если его начальная масса 256 г.



Решение: Период полураспада – это время, за которое распадется половина от начального количества ядер.

Из рис. видно, что из начального количества 1000 осталось 500 через 30 ч. Значит, период полураспада T=30 ч.

Закон радиоактивного распада



Разность массы начальной и оставшейся равна массе распавшегося вещества

(1 - )

(1 - ) = (1 - ) = 0,24 кг= 240 г

Ответ: 240 г.

5. Глаз после длительного пребывания в темноте способен воспринимать свет, длина волны которого 500 нм и мощность излучения Р =2,10 · Вт. Определите число фотонов, воспринимаемых сетчаткой глаза за промежуток времени t = 1,00 мин

Дано:

Р=2,10 · Вт

t =1,00 мин = 60 с

λ =500нм

Найти: N

Решение: Мощность – это энергия в единицу времени

;

Суммарная энергия фотонов



Энергия одного фотона





=





= 3,17

Ответ: 3,17

Вариант 3

1. 
   На рисунке 1 схематически изображены процессы, которые могут происходить в атоме водорода. Укажите, какой из энергетических переходов сопровождается излучением меньшего кванта энергии.
   

При излучении света происходит переход частицы с более высоких уровней, на более низкие.  При этом расстояние между уровнями выражается формулой

E = h ν . Излучению меньшего кванта энергии  соответствует переход под номером 2.

Ответ: 2.

2. На рисунке 2 изображена вольт-амперная характеристика фотоэлемента. Дополните фразу: «Силе тока, при которой только часть фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности катода, вовлекается в упорядоченное движение и достигает анода фотоэлемента, соответствует точка … вольт-амперной характеристики».



При увеличении напряжения сила тока растет и достигает максимального значения( ток насыщения). В точке С идет увеличение напряжения, но сила тока не достигла максимального значения. Поэтому, только часть фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности катода, вовлекается в упорядоченное движение и достигает анода фотоэлемента

«Силе тока, при которой только часть фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности катода, вовлекается в упорядоченное движение и достигает анода фотоэлемента, соответствует точка С вольт-амперной характеристики»

Ответ: С.

3.Определите, сколько - и -распадов сопровождает процесс превращения радиоактивного изотопа тория изотоп тория

• 
  α​-распад:
  

Если при радиоактивном превращении испускаются α-частицы, то в результате такого превращения образуется ядро элемента, находящегося в таблице Менделеева на две клетки раньше исходного ядра плюс ядро атома гелия ​ (или α-частица):

• 
  ​β​-распад.
  

Если при радиоактивном превращении испускаются β-частицы, то в результате такого превращения образуется ядро элемента, находящегося в таблице Менделеева:


+2

Ответ: Один - распад и два - распада

4. На рисунке 3 представлен график зависимости числа нераспавшихся ядер радиоактивного изотопа от времени. Определите начальную массу вещества, если за промежуток времени t =18,0 ч масса радиоактивного вещества уменьшилась на m =300 г.


Решение:

Период полураспада – это время, за которое распадется половина от начального количества ядер.

Из рис. видно, что начального количества 1200 осталось 600 через 12 ч. Значит, период полураспада T = 12 ч.

Закон радиоактивного распада



Разность массы начальной и оставшейся равна массе распавшегося вещества

(1 - )



= 464 г

Ответ: 464 г

5. Лампа излучает монохроматический свет с длиной волны = 662 нм. Определите мощность лампы, если за промежуток времени t =3,0 с она испускает N 9,0 · фотонов.

Дано:

= 662 нм=6,62

t =3,0 с

N 9,0 · фотонов

Найти:P

Решение: Мощность – это энергия в единицу времени

;

Суммарная энергия фотонов



Энергия одного фотона





=

= 90 Вт

Ответ: 90 Вт.

Вариант 4

1. На рисунке 1 схематически изображены процессы, которые могут происходить в атоме водорода. Укажите, при каких энергетических переходах абсолютное значение изменения энергии оказывается одинаковым.



Энергия любой системы при излучении или поглощении электромагнитного излучения частоты может измениться только на величину, кратную энергии кванта E = h ν . Из диаграммы этому соответствует переходы 1; 4

Ответ: 1; 4.

2. На рисунке 2 изображена вольт-амперная характеристика фотоэлемента. Дополните фразу: «Прекращению прохождения фототока, создаваемого фотоэлектронами, выбиваемыми светом с поверхности катода, соответствует точка … вольт-амперной характеристики».



При некотором значении обратного напряжения на пластину возвращаются все фотоэлектроны и сила фототока равна нулю. Этому соответствует точка А.

«Прекращению прохождения фототока, создаваемого фотоэлектронами, выбиваемыми светом с поверхности катода, соответствует точка А вольт-амперной характеристики».

Ответ: А.

3. Определите, сколько - и -распадов сопровождает процесс превращения радиоактивного изотопа полония в изотоп висмута .

• 
  α​-распад:
  

Если при радиоактивном превращении испускаются α-частицы, то в результате такого превращения образуется ядро элемента, находящегося в таблице Менделеева на две клетки раньше исходного ядра плюс ядро атома гелия ​ (или α-частица):

• 
  ​β​-распад.
  

Если при радиоактивном превращении испускаются β-частицы, то в результате такого превращения образуется ядро элемента, находящегося в таблице Менделеева:




Ответ: Один - распад и один - распад

4. На рисунке 3 представлен график зависимости числа нераспавшихся ядер радиоактивного изотопа от времени. Определите массу вещества, распавшегося за промежуток времени t= 6,0 мес., если его начальная масса = 0,42 кг.



Решение:

Период полураспада – это время, за которое распадется половина от начального количества ядер.

Из рис. видно, что начального количества 300 осталось 150 через 2 мес. Значит, период полураспада T = 2 мес.

Закон радиоактивного распада



Разность массы начальной и оставшейся равна массе распавшегося вещества

(1 - )

(1 - ) = 0,37 кг

Ответ: 0,37 кг.

5. Рубиновый лазер излучает в импульсе число фотонов N =2,0 с длиной волны

694 нм. Определите длительность вспышки, приняв мощность лазера Р =3,0 кВт.

Дано:

N =2,0

Р =3,0 кВт=3000 Вт

694 нм=6,94

Найти:

Решение: Мощность – это энергия в единицу времени

;

Суммарная энергия фотонов



Энергия одного фотона





=



1,9 с

Ответ: 1,9 с