Самотсотялеьная работа по атомной физике

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ
МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ






Методические указания
для студентов колледжей по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы
Специальности:
15.02.08 « Технология машиностроения»15.02.06 «Монтаж и техническая эксплуатация холодильно-компрессорных машин и установок»
23.02.03. «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»















Москва
2016 г.

Методические указания для студентов колледжей по выполнению внеаудиторной самостоятельной работ ( решение качественных, расчетных и графических задач по физике). / Методические рекомендации для студентов – М., 2016.-26 с.Одобрено цикловой комиссией математических и естественно-научных дисциплин 
Протокол № 1 от 31.08.2016г.
Председатель ЦК_________


Составитель: Мокрова Ирина Иннокентьевна - преподавательфизики ГБПОУ МТК



Пособие содержит теоретический материал для самоподготовки студентов по разделу «Строение атома. Ядерные реакции» и может быть использовано преподавателем для выполнения домашних заданий , проведения самостоятельных работ по теме , осуществления текущего контроля знаний, умений и навыков студентов , в качестве индивидуальных дополнительных упражнений, а также с целью самоподготовки студентов к ЕГЭ.



«Физика не является, и никогда не будет являться законченной книгой. Каждый важный успех приносит новые вопросы. Всякое развитие обнаруживает со временем все новые и более глубокие трудности». Альберт ЭйнштейнВВЕДЕНИЕ
«Я ... всю жизнь учился мыслить, преодолевать
трудности, решать вопросы и задачи». К. Э. Циолковский

Вы поступили в колледж, чтобы стать высококвалифицированным специалистом, не только владеющих глубокими техническими знаниями по выбранной специальности, но и умеющих самостоятельно обновлять и применять их на практике, способных ориентироваться в законах развития общества и техники. Это значит, что приняли решение за годы учебы в колледже овладеть знаниями и умениями, необходимыми для начала профессиональной деятельности.
Путь в профессию начинается с понимания круга проблем своей науки (области техники), овладения навыками и секретами ремесла. Овладевать навыками и секретами ремесла можно и нужно с самого начала учебы в колледже при изучении общеобразовательных, в частности, курса физики. Физика занимает особое место при подготовке технолога, большинство профессиональных знаний и умений закладываются при изучении физики. По характеру работы технологу приходится решать различные производственные задачи: технологические, конструкторские, исследовательские. Нередко это нетиповые и неповторимые задачи. Для решения производственных задач нужны не только глубокие и прочные знания, но и умение применять их в нестандартных условиях, способность работать в коллективе и решать продуктивно задачи в крайне сжатые сроки Как правило, для этих задач приходится не только искать способ решения, но и часто предварительно формулировать их для себя и других, т.е.составлять условия и требования задачи. Таким образом, умение решать задачи профессиональное качество, необходимое для каждого технолога.
Именно поэтому в колледже придают важное значение формированию умения решать познавательные и расчетные задачи. Решить учебную задачу по физике это значит найти такую последовательность общих положений физики (законов, формул,
определений, правил), использование которых позволяет получить то, что
требуется в задаче, ее ответ.
Иначе говоря, процесс решения физической задачи это последовательность научно обоснованных действий:
изучение условий и требований задачи;
запись условий в буквенных выражениях;
перевод единиц физических величин в систему СИ;
графическое изображение процесса, описанного в задаче;
поиск пути решения;
составление плана решения;
осуществление решения;
запись искомых величин в виде формул и вычисление их значений с
требуемой точностью;
проверка правильности решения;
оценка полученных результатов по здравому смыслу;
анализ процесса решения задачи и отбор информации, полезной для
дальнейшей деятельности.
Правильное и рациональное исполнение этих действий требует определенной системы знаний и умений, причем знаний не только тех разделов физики, к которым относится данная конкретная задача, но и знаний по физике, математике и другим учебным дисциплинам, полученных ранее в школе. Овладеть устойчивым умением решать задачи по физике могут все студенты. Помните, нельзя научиться решать задачи, только наблюдая за тем, как это делают другие!
В методическом пособии приводятся задачи двух видов: на усвоение учебного материала и активное использование изученного материала.
Задачи на усвоение учебного материала это стандартные задачи (1 уровень). Для большей части из них имеются алгоритмы решения, приведенные в данном пособии.
Задачи на активное использование изученного материала (2 уровень)- так
называемые нестандартные или проблемные, поисковые, творческие
задачи, требующие самостоятельного поиска способа решения задачи. проявления находчивости, целеустремленности и большого напряжения умственных способностей. Поэтому, только решая нестандартные задачи, можно приобрести умения и навыки для решения производственных задач.









Стрение атома. Ядерные реакции

13 H
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
· Атом состоит из [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и окружающего его [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Ядро атома состоит из положительно [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и электрически нейтральных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], а окружающее его облако состоит из отрицательно заряженных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. В состав атома входят заряженные частицы, однако атом – это электронейтральная частица. Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным
Заря
·довое число
· [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]- количество [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в атомном ядре(Z),равное порядковому номеру соответствующего ядру химического элемента в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] A называется сумма числа протонов Z и числа нейтронов N.
Рассмотрим химический элемент, порядковый номер которого равен трем. Это – литий. В атоме лития ядро образовано тремя протонами и четырьмя нейтронами. Заряд ядра равен +3, около него находятся три электрона, массовое число равно 7.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Для указания порядкового номера и массового число элемента, запись элемента производится следующим образом : [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]. Здесь 7 – массовое число, равное сумме протонов и нейтронов. Число электронов в атоме равно числу протонов (заряд ядра) и такое же, как порядковый номер элемента (3).
Ядра с одинаковым зарядовым числом, но различным [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] A (которое равно сумме числа протонов Z и числа нейтронов N) являются различными [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] одного и того же химического элемента, поскольку именно заряд ядра определяет структуру электронной оболочки атома и, следовательно, его химические свойства.
У каждого химического элемента есть один или более изотопов с нестабильными ядрами, которые подвержены [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], в результате чего атомы испускают частицы или электромагнитное излучение. Радиоактивность возникает, когда радиус ядра больше радиуса действия сильных взаимодействий (расстояний порядка 1 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Существуют три основные формы радиоактивного распада:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] происходит, когда ядро испускает альфа-частицу  ядро атома [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], состоящее из двух протонов и двух нейтронов. В результате испускания этой частицы возникает элемент с меньшим на два атомных номера.
Правило смещения для
·-распада:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ].
Пример:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ].
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] происходит из-за [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], и в результате в первом случае происходит испускание электрона(-1e) и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ](ve), во втором  испускание [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (+1e) и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Электрон и позитрон называют бета-частицами. Бета-распад увеличивает или уменьшает атомный номер на единицу.
Правило смещения для
·
· -распада:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Пример:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] происходит из-за перехода ядра в состояние с более низкой энергией с испусканием электромагнитного излучения. Гамма-излучение может происходить вслед за испусканием альфа- или бета-частицы после радиоактивного распада.

Я
·дерная реа
·кция процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], гамма-квантами и друг с другом, обычно приводящий к выделению колоссального количества [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Ядерные реакции записываются в виде специальных формул, в которых встречаются обозначения [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Способ написания формул ядерных реакций аналогичен записи формул [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], то есть, слева записывается сумма исходных частиц, справа сумма получившихся частиц (продуктов реакции), а между ними ставится стрелка.
Так, реакция радиационного [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] ядром кадмия-113 записывается так:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Первое принудительное ядерное превращение [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], которое провёл [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], обстреливая азот [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], записывается в виде формулы
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ], где [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] ядро атома [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Внеаудиторная самостоятельная работа
« Решение задач на определение состава ядра атома, применение правила смещения и нахождения неизвестного продукта ядерной реакции»
Примеры
· –распада
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](
·
· распад),
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](
·+ распад),


Примеры
·-распада
226 88Ra 222 86Rn +4 2He
238 92U 234 90 Th + 4 2He

Примеры ядерных реакций:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]












Решите задачи
1 уровень
1.Сколько протонов находится в ядре изотопа кислорода с массовым числом 17, если его зарядовое число равно 8?
2. Каков состав ядер натрия 2311Na, фтора 199F, серебра 10747Ag, кюрия 24796Cm, менделевия 257101Md?
3.Каков состав изотопов неона 2010Ne, 2110Ne и 2210Ne?
4.Изменяются ли массовое число, масса и порядковый номер элемента при испускании ядром
·-кванта?
5.Изменяются ли массовое число и номер элемента при выбрасывании из ядра протона? нейтрона?
6.Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке алюминия 2713Al
·- частицами и сопровождающуюся выбиванием протона.
7. Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке бора 105В
·- частицами и сопровождающуюся выбиванием нейтронов.
8.При бомбардировке изотопа бора 105В нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается
·-частица. Написать реакцию.
9. Элемент менделевий был получен при облучении эйнштейния 25399Es
·- частицами с выделением нейтрона. Написать реакцию.
10.Элемент курчатовий получили, облучая плутоний 29294Pu ядрами неона 2210Ne. Написать реакцию, если известно, что в результате образуется еще четыре нейтрона.
11.Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:
2713Al + 10n ? +42He
12. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:
? + 11H ? + 2211Na + 42He
13. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:
5525Mn + ? 5626Fe + 10n
14. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:
2713Al +
· 2612Mg + ?
15. В состав
·-частицы входит 2 протона и 2 нейтрона. Чему равно массовое число
·-частицы?
16. В нейтральном атоме алюминия содержится 13 электронов. Сколько нейтронов содержится в ядре алюминия, если его массовое число равно 27?
17.В нейтральном атоме золота содержится 79 электронов. Сколько нейтронов находится в ядре золота, если его массовое число равно 197?
18.В результате захвата альфа-частицы ядром азота 147 N образуется некоторый химический элемент АZX и протон. Определить, какой элемент образовался.
19. При взаимодействии альфа-частиц с ядрами алюминия 2713 А1 образуются ядра кремния 3014Si. Определить, какая частица, кроме ядра кремния, образуется в этой реакции
20.При облучении ядер алюминия-27
·-квантами образуются ядра магния-26. Какая частица, кроме ядра магния, выделяется в этой реакции?
21. При облучении ядер неизвестного химического элемента протонами образуются ядра натрия-22 и
·-частицы. Какие ядра облучались протонами?
22. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:
147N + 42He 178O + ?
23. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:
63Li + 11H ? + 32He
24. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:
73Li + 42He ? + 10n
25. Какой изотоп образуется из урана 23992U после двух
·-распадов и одного
·- распада?
26.Написать реакции
·-распада урана 23892 U и распада свинца 20992Pb.
27.Написать реакцию
·-распада радия 22688 Ra.
28.Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:
94Be + ? 105B +10n
29.Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:
73Li + 21H ? + 10n
30. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:
73Li + ? 42He + 42He




















Решите задачи
2 уровень
Во сколько раз меньше нейтронов содержит ядро атома азота с массовым и зарядовым числами 14 и 7, чем ядро цинка с массовым и зарядовым числами 65 и 30?
Ядро урана с массовым числом 239 и зарядовым числом 92. являясь радиоактивным, после испускания электрона превращается в ядро некоторого элемента. Каков порядковый номер этого элемента в периодической системе элементов Менделеева?
В ядро атома азота 147N попадает альфа-частица и остается в нем. При этом образуется ядро некоторого элемента и испускается протон. Каков порядковый номер этого элемента в периодической системе элементов Менделеева?
При бомбардировке некоторых ядер протонами возникает альфа-частица и испускается позитрон. Определите количество нейтронов в первоначальном ядре.
В реакции изотопа 2713Аl и углерода 126С образуется альфа-частица, нейтрон и ядро некоторого изотопа. Определите количество нейтронов в образующемся ядре.
При бомбардировке лития 63Li нейтронами образуется ядро гелия-4 и изотоп некоторого элемента. Определите количество нейтронов в ядре этого изотопа.
При бомбардировке нейтронами ядра атома алюминия 2713Аl испускается альфа-частица и образуется ядро некоторого изотопа. Определите количество нейтронов в ядре вновь образовавшегося изотопа.
Ядро изотопа бериллия 94Be , поглотив дейтон (изотоп водорода с массовым числом 2), превращается в ядро некоторого элемента. При этом испускается один нейтрон. Каков порядковый номер образовавшегося элемента в таблице Менделеева?
Когда ядро атома алюминия захватывает альфа-частицу, то образуется нейтрон и радиоактивный изотоп некоторого элемента. При его распаде испускается позитрон. Каков порядковый номер элемента, образующегося при этом распаде? Порядковый номер алюминия 13.
После захвата нейтрона ядро изотопа урана 23892 U превращается в радиоактивный изотоп урана, который после двух последовательных бета-распадов превращается в плутоний. Сколько нейтронов содержит ядро атома плутония?
В цепочке радиоактивных превращений после 5 бета-распадов и нескольких альфа -распадов ядро тяжелого элемента превращается в ядро устойчивого атома, порядковый номер которого на 13 меньше первоначального. На сколько меньше первоначального становится массовое число ядра?
В цепочке радиоактивных превращений 23892 U в 20782Pbсодержится несколько альфа- и бета-распадов. Сколько всего распадов в этой цепочке?
В цепочке радиоактивных превращений после нескольких альфа- и бета-распадов ядро некоторого тяжелого атома превращается в ядро устойчивого атома, у которого число нейтронов на 27 меньше, чем у первоначального ядра. Известно, что число альфа-распадов равно числу бета-распадов. Чему равно общее число распадов?
14.Ядро некоторого элемента X захватывает альфа-частицу. При этом испускается нейтрон и образуется ядро элемента Y.Это ядро в свою очередь распадается с испусканием позитрона, образуя ядро элемента Z. Определите, на сколько больше нейтронов в ядре элемента Z,чем в первоначальном ядре X.
15. Массовое число изотопа водорода трития равно 3, а его зарядовое число 1. Во сколько раз больше в тритии нейтронов, чем протонов?
16.Порядковый номер неона в таблице химических элементов равен 10, а его массовое число равно 20. Определить, чему равен суммарный заряд всех ядер неона, содержащихся в 2 граммах неона.( 9,6.104 Кл)
17. Из таблицы химических элементов находим, что массовое и зарядовое число кальция равны соответственно 40 и 20. Определить суммарный заряд всех электронов в атоме кальция.(:-3,2.10-19Кл)
18. Серебро в таблице химических элементов находится под номером 47. Чему будет равен суммарный заряд всех электронов, содержащихся в 1 грамме серебра?(4,2 .104Кл)
19. Баллон содержит гелий при температуре 73 °С и под давлением 1660 Па. Объем баллона 5 л. Чему равен суммарный заряд всех электронов, принадлежащих атомам этого гелия?( -9,06.103 Кл)
20. Ядро урана 23592 U захватывает два нейтрона и делится на два осколка: 14055 Cs и 9437 Rb. Сколько нейтронов выделяется в этой реакции?
21. Определить, какая частица X образуется в результате ядерной реакции146С + 42Не -> 1780 + Х.
22. Ядро изотопа урана 23992U захватывает нейтрон и не испытывает при этом деления, а претерпевает два последовательных
·-распада. Определить, какое ядро образуется при этом.
23. Ядро состоит из 92 протонов и 144 нейтронов. После испускания двух
·-частиц и одной
·-частицы образовалось новое ядро. Сколько протонов и нейтронов оно содержит?
24.В какое ядро превратится ядро изотопа урана 23992 U после захвата нейтрона, если при этом оно не делится, а только претерпевает два последовательных
·-распада?
25. В результате какого радиоактивного распада натрий 2211Na превращается в магний 2212Mg?
26. В результате какого радиоактивного распада плутоний 2211Pu превращается в уран 23592U?
27.При бомбардировке железа 5626Fe нейтронами образуется
·- радиоактивный изотоп марганца с атомной массой 56. Написать реакцию получения искусственного радиоактивного марганца и реакцию происходящего с ним
·-распада.
28.При бомбардировке азота 147N нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается протон. Написать реакцию. Полученное ядро изотопа углерода оказывается
·-радиоактивным. Написать происходящую при этом реакцию.
29. Радиоактивный марганец 5425Mn получают двумя путями. Первый путь состоит в облучении изотопа железа 5626Fe дейтронами, второй – в облучении изотопа железа 5426Fe нейтронами. Написать ядерные реакции.
30.При облучении лития – 7 протонами получается гелий – 4. Напишите эту реакцию.












13PAGE 15


13PAGE 14715




Картинка 107 из 2213{}^{A}_{Z}\textrm{X}\rightarrow {}^{A-4}_{Z-2}\textrm{Y} + {}^{4}_{2}\textrm{He}{}^{3}_{1}\textrm{H}\rightarrow {}^{3}_{2}\textrm{He} + {}^{0}_{-1}\textrm{e} + \bar\nu_e{}^{113}_{48}\textrm{Cd} + n \rightarrow {}^{114}_{48}\textrm{Cd} + \gamma{}^{14}_{7}\textrm{N} (\alpha, p) {}^{17}_{8}\textrm{O}p = {}^{1}_{1}\textrm{H}\mathrm{~^{14}_{6}C}\rightarrow\mathrm{~^{14}_{7}N}+ e^- + \bar{\nu}_eРисунок 5Заголовок 1Заголовок 2Заголовок 3Заголовок 4Заголовок 5Заголовок 615