Радиоактивный распад и энергия связи ядра — 11 класс

Рассчитайте долю нераспавшихся ядер, примените правила альфа- и бета-распада и разберите смысл энергии связи.

  • 8 вопросов
  • ≈ 8 мин
  • Средний
  • физика
  • 11 класс
  • радиоактивный распад

Вопросы и ответы

Выберите ответ мысленно и откройте пояснение для проверки.

  1. У условного изотопа период полураспада 6 часов. Какая доля исходного большого числа ядер в среднем останется через 18 часов?

    • Одна четверть
    • Одна шестая
    • Одна половина
    • Одна восьмая
    Ответ и пояснение

    Верный ответ: Одна восьмая

    18 часов — три периода полураспада. После трёх делений пополам остаётся (1/2)³ = 1/8.

  2. Через 12 минут в большой совокупности осталось в среднем 25% исходных ядер. Каков период полураспада?

    • 4 минуты
    • 12 минут
    • 6 минут
    • 3 минуты
    Ответ и пояснение

    Верный ответ: 6 минут

    От 100% до 25% проходят два шага: 100% → 50% → 25%. Поэтому один период равен 12 / 2 = 6 минут.

  3. Какая доля исходных ядер в среднем распадётся за два периода полураспада?

    • Одна четверть
    • Три четверти
    • Одна половина
    • Все ядра
    Ответ и пояснение

    Верный ответ: Три четверти

    После двух периодов остаётся четверть. Распавшаяся доля равна 1 − 1/4 = 3/4.

  4. Как меняются массовое число A и зарядовое число Z при альфа-распаде?

    • A уменьшается на 4, Z уменьшается на 2
    • A уменьшается на 2, Z уменьшается на 4
    • A и Z не изменяются
    • A сохраняется, Z увеличивается на 1
    Ответ и пояснение

    Верный ответ: A уменьшается на 4, Z уменьшается на 2

    Альфа-частица уносит два протона и два нейтрона. Исходное ядро теряет четыре нуклона, из них два протона.

  5. Что происходит с массовым и зарядовым числами ядра при электронном бета-распаде (β⁻)?

    • A уменьшается на 4, Z уменьшается на 2
    • A сохраняется, Z увеличивается на 1
    • A уменьшается на 1, Z сохраняется
    • A увеличивается на 1, Z уменьшается на 1
    Ответ и пояснение

    Верный ответ: A сохраняется, Z увеличивается на 1

    В ядре нейтрон превращается в протон. Число нуклонов остаётся прежним, а протонов становится на один больше.

  6. Возбуждённое ядро испускает только гамма-квант. Как меняются A и Z?

    • Оба числа сохраняются
    • A сохраняется, Z уменьшается на 1
    • A уменьшается на 1, Z сохраняется
    • Оба числа уменьшаются на 1
    Ответ и пояснение

    Верный ответ: Оба числа сохраняются

    Гамма-квант уносит энергию, но не уносит нуклоны и электрический заряд. Ядро переходит в менее возбуждённое состояние.

  7. Что показывает энергия связи ядра?

    • Каков период полураспада любого изотопа
    • Сколько энергии нужно для разделения ядра на свободные нуклоны
    • Сколько протонов в нейтральном атоме
    • Какова скорость электронов в проводнике
    Ответ и пояснение

    Верный ответ: Сколько энергии нужно для разделения ядра на свободные нуклоны

    Энергия связи равна энергии, которую нужно сообщить ядру для полного разделения на свободные протоны и нейтроны.

  8. Масса связанного ядра меньше суммы масс его свободных нуклонов. Как называют положительную разность между этой суммой и массой ядра?

    • Период полураспада
    • Дефект массы
    • Зарядовое число
    • Массовое число
    Ответ и пояснение

    Верный ответ: Дефект массы

    Дефект массы Δm равен разности между суммой масс свободных нуклонов и массой связанного ядра. Ему соответствует энергия связи Δmc².

Период полураспада относится к большой совокупности ядер. В модели через каждый такой период остаётся примерно половина от числа нераспавшихся ядер, а точный момент распада отдельного ядра заранее неизвестен.

При записи ядерных превращений отдельно следите за зарядовым и массовым числами. Энергия связи отвечает на другой вопрос: сколько энергии нужно сообщить, чтобы разделить ядро на свободные нуклоны.