Квантовая физика
1. Определить в электронвольтах энергию фотона, соответствующего излучению с частотой 1,6·10¹⁵ Гц. Ответ дать в электронвольтах.
2. На сколько процентов следует уменьшить длину волны фотона, чтобы его энергия увеличилась в 2 раза? Ответ дать в процентах.
3. При переходе электронов в атомах некоторого вещества с одной орбиты на другую излучаются фотоны с энергией 4,4·10⁻¹⁹ Дж. Определить длину волны этого излучения. Ответ выразить в микрометрах.
4. Определить длину волны фотона, энергия которого равна кинетической энергии электрона, прошедшего разность потенциалов 3,3 В. Ответ дать в нанометрах.
5. Какой мощностью обладает источник монохроматического света, испускающий ежесекундно 10²⁰ фотонов с длиной волны 3,3·10⁻⁷ м? Ответ дать в ваттах.
6. Определить частоту излучения, если энергия фотона данного излучения равна 8,25 эВ. Ответ выразить в терагерцах (1 ТГц = 10¹² Гц).
7. Определить в электронвольтах энергию фотона, соответствующего излучению с длиной волны 0,495 мкм. Ответ дать в электронвольтах.
8. Определить в ангстремах длину волны, соответствующую фотону с энергией 5 эВ. (1 ангстрем = 10⁻¹⁰ м). Ответ дать в ангстремах.
9. Определить в электронвольтах энергию фотона рентгеновского излучения, длина волны которого равна 3·10⁻¹⁰ м. Ответ дать в электронвольтах.
10. При какой температуре средняя кинетическая энергия теплового движения молекулы одноатомного газа равна энергии фотона с длиной волны 6,6·10⁻⁶ м? Постоянная Больцмана равна 1,38·10⁻²³ Дж/К. Ответ дать с точностью до целых в кельвинах.
11. Определить среднюю мощность импульсного лазера, излучающего фотоны с длиной волны 3,3·10⁻⁷ м. Число фотонов в импульсе равно 10¹⁸. В секунду излучается 100 импульсов. Ответ дать в ваттах.
12. Пучок лазерного излучения с длиной волны 3,3·10⁻⁷ м используется для нагревания 1 кг воды с удельной теплоемкостью 4200 Дж/(кг·К). За какое время вода нагреется на 10 °С, если лазер ежесекундно испускает 10²⁰ фотонов, и все они поглощаются водой? Ответ дать в секундах.
13. Во сколько раз энергия фотона с длиной волны 500 нм больше энергии фотона с длиной волны 800 нм? Ответ дать в виде числа.
14. Во сколько раз энергия фотона рентгеновского излучения больше энергии фотона видимого света, если длина волны рентгеновского излучения равна 10⁻¹⁰ м, а видимого света 6·10⁻⁷ м? Ответ дать в виде числа.
15. Во сколько раз энергия фотона с частотой 2·10¹⁵ Гц меньше энергии фотона с частотой 3·10¹⁵ Гц? Ответ дать в виде числа.
16. На сколько электронвольт изменится работа выхода электрона с поверхности металлической пластины, если энергия падающего на пластину фотона увеличится с 4 эВ до 6 эВ? Ответ дать в электронвольтах.
17. Определить в электронвольтах энергию фотона, длина волны которого соответствует фиолетовой границе видимого диапазона шкалы электромагнитных волн 0,33 мкм. Ответ дать в электронвольтах.
18. Во сколько раз масса фотона с длиной волны 10 нм (рентгеновское излучение) меньше массы фотона с длиной волны 0,1 нм (гамма-излучение)? Ответ дать в виде числа.
19. Определить частоту излучения, соответствующую красной границе фотоэффекта для металла, работа выхода которого составляет 4,125 эВ. Ответ выразить в терагерцах (1 ТГц = 10¹² Гц).
20. При какой минимальной энергии фотонов возможен фотоэффект с поверхности цезия? Работа выхода электрона с поверхности цезия равна 1,9 эВ. Ответ записать в электронвольтах.
21. Длина волны ультрафиолетового света, падающего на металл, уменьшается с 250 нм до 125 нм. Во сколько раз при этом увеличивается максимальная кинетическая энергия электронов, если работа выхода электронов из металла равна 3,3 эВ? Ответ дать в виде числа.
22. В результате загрязнения поверхности металла работа выхода электрона из металла увеличилась в 1,21 раза. Во сколько раз нужно уменьшить максимальную длину волны света, способного вызвать фотоэффект с этой поверхности? Ответ дать в виде числа.
23. Работа выхода электронов из металла равна 4,1 эВ. Определить минимальную задерживающую разность потенциалов при освещении поверхности металла фотонами с энергией 5,3 эВ. Ответ дать в вольтах.
24. При освещении металлической пластинки монохроматическим светом задерживающая разность потенциалов равна 1,6 В. Если увеличить частоту света в 2 раза, задерживающая разность потенциалов равна 5,1 В. Определить в электронвольтах работу выхода электрона. Ответ дать в электронвольтах.
25. На две металлические пластины, работа выхода электронов с поверхности которых равна 3 эВ и 4 эВ соответственно, падают фотоны с энергией 5 эВ. Во сколько раз максимальная скорость электронов, вылетающих из первой пластины, больше, чем из второй? Ответ дать в виде числа.
26. Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с поверхности цезия под действием фотонов с энергией 3,2 эВ, равна 1,3 эВ. На сколько электронвольт увеличится кинетическая энергия электронов при увеличении частоты падающего света в 2 раза? Ответ дать в электронвольтах.
27. Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с поверхности цезия под действием фотонов с энергией 2,4 эВ, равна 0,5 эВ. На сколько электронвольт увеличится кинетическая энергия электронов при уменьшении длины волны падающего света в 2 раза? Ответ дать в электронвольтах.
28. Определить в электронвольтах максимальную кинетическую энергию электронов, выбиваемых с поверхности металла фотонами с энергией 4,6 эВ. Работа выхода электронов из металла равна 1,8 эВ. Ответ дать в электронвольтах.
29. Для некоторого металла фотоэффект начинается при длине волны падающего излучения 2000 Å. При какой (в ангстремах) длине волны падающего излучения начинается фотоэффект у металла с вдвое большей работой выхода? Ответ дать в ангстремах.
30. Во сколько раз увеличится работа выхода электрона с поверхности металлической пластинки, если длина волны света, падающего на нее, уменьшится в 4 раза? Ответ дать в виде числа.
31. Красная граница фотоэффекта для серебра равна 3,3·10⁻⁷ м. Определить работу выхода электронов. Ответ выразить в электронвольтах.
32. При освещении металлической поверхности фотонами с энергией 6,2 эВ обнаружено, что фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов, равной 3,7 В. Определить в электронвольтах работу выхода электронов из металла.
33. При увеличении в два раза энергии фотона, падающего на металлическую пластинку, максимальная кинетическая энергия вылетающего электрона увеличилась в три раза. Определить в электронвольтах работу выхода электронов с поверхности металла, если первоначальная энергия фотона равнялась 5 эВ.
34. Фотон с энергией 5,3 эВ вырывает с поверхности металлической пластины электрон. Какой энергией в электрон-вольтах должен обладать фотон, чтобы максимальная скорость вылетающих электронов увеличилась в два раза? Красная граница фотоэффекта равна 375 нм.
35. При уменьшении в два раза длины волны света, падающего на металлическую пластинку, максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов увеличилась в три раза. Определить в электронвольтах работу выхода электронов, если первоначальная энергия фотонов равнялась 10 эВ.
36. Изолированный металлический шар емкостью 1 мкФ освещается монохроматическим светом. Энергия фотона равна 4 эВ. Работа выхода электронов равна 2 эВ. Определить в микрокулонах величину заряда шара при длительном освещении.
37. Определить в микрокулонах величину заряда уединенного металлического шара при длительном освещении фотонами с энергией 4 эВ. Электроемкость шара относительно Земли равна 1 мкФ. Работа выхода электронов равна 1,6 эВ.
38. Заряд металлического шара с электроемкостью относительно Земли в 1 мкФ, полученный в результате длительного облучения фотонами с энергией 5,5 эВ, оказался равным 2,7 мкКл. Определить работу выхода электронов из металла. Ответ выразить в электронвольтах.
39. Заряд металлического шара емкостью 2,1 мкФ равен +6,3 мкКл. Определить на сколько микрокулон увеличится заряд шара при длительном облучении фотонами с энергией 7,2 эВ. Работа выхода электронов из металла равна 1,6 эВ. Ответ дать в микрокулонах.
40. Электрон в атоме переходит со стационарной орбиты с энергией -8,2 эВ на орбиту с энергией -4,7 эВ. Определить в электронвольтах энергию поглощаемого при этом кванта света.
41. Электрон в атоме переходит со стационарной орбиты с энергией -4,2 эВ на орбиту с энергией -7,6 эВ. Определить в электронвольтах энергию излучаемого фотона.
42. Во сколько раз число нейтронов в ядре атома трития больше, чем число протонов. Массовое число для трития равно 3, порядковый номер равен 1. Ответ дать в виде числа.
43. Определить количество нейтронов в ядре изотопа кислорода с массовым числом 17. Зарядовое число для кислорода равно 8. Ответ дать в виде числа.
44. Найти сумму зарядов всех ядер в 0,01 моль неона, порядковый номер которого в таблице Менделеева равен 10. Число Авогадро принять равным 6·10²³ моль⁻¹. Ответ дать в кулонах.
45. Найти заряд двукратно ионизированного атома гелия в аттокулонах. Один аттокулон равен 10⁻¹⁸ Кл. Ответ дать в аттокулонах.
46. В процессе электролитической диссоциации молекула KCl распадается на катион калия и анион хлора. Найти в аттокулонах заряд катиона. Один аттокулон равен 10⁻¹⁸ Кл.
47. Во сколько раз заряд ядра изотопа кислорода с массовым числом 17 и порядковым номером 8 больше заряда протона? Ответ дать в виде числа.
48. В состав атома гелия входит 2 нейтрона и 2 протона. Определить массовое число ядра атома гелия.
49. Сколько нейтронов содержится в ядре лития с массовым числом 7 и зарядовым числом 3? Ответ дать в виде числа.
50. В нейтральном атоме хрома на орбитах находится 24 электрона. Массовое число хрома равно 52. Какое число протонов содержится в ядре атома хрома? Ответ дать в виде числа.
51. Найти в аттокулонах суммарный заряд всех электронов в атоме кальция, если известно, что массовое и зарядовое числа ядра кальция равны 40 и 20 соответственно. Один аттокулон равен 10⁻¹⁸ Кл. Ответ дать в аттокулонах.
52. Найти сумму зарядов всех электронов в 0,001 моль бора, порядковый номер которого в таблице Менделеева равен 5, число Авогадро принять равным 6·10²³ 1/моль. Ответ дать в кулонах.
53. Найти сумму зарядов всех электронов внутри баллона объемом 5 л, содержащем гелий при давлении 1660 Па и температуре 200 К. Число Авогадро равно 6·10²³ 1/моль. Ответ дать в кулонах.
54. На сколько больше нейтронов содержится в ядре изотопа кислорода с зарядовым числом 8 и массовым числом 16, чем в ядре гелия с зарядовым числом 2 и массовым числом 4? Ответ дать в виде числа.
55. Во сколько раз число протонов в ядре урана больше числа нуклонов в ядре изотопа кислорода с массовым числом 16? Зарядовое число для урана 92. Ответ дать в виде числа.
56. Найти заряд альфа-частицы в аттокулонах. Один аттокулон равен 10⁻¹⁸ Кл.
57. Ускоритель разгоняет 2·10¹⁸ протонов каждую секунду. Определить величину средней силы тока, создаваемого пучком протонов. Заряд протона равен 1,6·10⁻¹⁹ Кл. Ответ дать в амперах.
58. Ядро атома кислорода содержит 8 протонов и 8 нейтронов. Во сколько раз в атоме кислорода масса всех нуклонов больше массы всех электронов? В расчетах принять, что масса электрона составляет 1/2000 массы нуклона. Ответ дать в виде числа.
59. В электростатическом ускорителе между ускоряющими электродами проходит ежесекундно 10¹⁵ альфа-частиц. Найти в миллиамперах силу тока в пучке альфа-частиц.
60. Зарядовое число ядра цинка равно 30. Найти в миллиграммах массу цинка, в которой сумма зарядов ядер составляет величину 360 Кл. Молярная масса цинка равна 64 г/моль, а число Авогадро 6·10²³ 1/моль.
61. Бериллий и ртуть имеют атомный номер 4 и 80 соответственно в периодической системе химических элементов. Во сколько раз заряд всех ядер в 2 моль ртути больше заряда всех ядер в 5 молях бериллия? Ответ дать в виде числа.
62. Определить модуль разности между числом нейтронов и числом протонов в ядре атома алюминия. Массовое число для алюминия равно 27, а атомный номер алюминия равен 13.
63. Во сколько раз число нейтронов в ядре изотопа кислорода с атомным номером 8 и массовым числом 16 больше числа протонов? Ответ дать в виде числа.
64. Во сколько раз число нейтронов в ядре атома бериллия больше числа протонов? Атомный номер бериллия 4, а массовое число равно 9.
65. Два ядра водорода сблизились на расстояние 1,2·10⁻¹² м. Найти десятичный логарифм значения ускорения, с которым движется одно из ядер относительно Земли, если его масса равна 1,6·10⁻²⁷ кг. Ответ дать в виде числа.
66. Радиус круговой орбиты электрона в ионе гелия равен 10⁻¹⁰ м. Найти в электронвольтах кинетическую энергию электрона на этой орбите.
67. На сколько единиц уменьшится порядковый номер радиоактивного элемента при испускании протона? Ответ дать в виде числа.
68. В ядерной реакции в ядро попадает ускоренный протон и вылетает альфа-частица. На сколько единиц уменьшается массовое число ядра-мишени? Ответ дать в виде числа.
69. Атомное ядро захватывает нейтрон и при этом испускает гамма-квант. На сколько единиц увеличивается массовое число ядра? Ответ дать в виде числа.
70. На сколько единиц изменится порядковый номер радиоактивного элемента при испускании нейтрона? Ответ дать в виде числа.
71. На сколько единиц изменится порядковый номер элемента при испускании гамма-кванта? Ответ дать в виде числа.
72. На сколько единиц уменьшается массовое число ядра при альфа-распаде? Ответ дать в виде числа.
73. Неподвижное ядро тория с массовым числом 228 испускает альфа-частицу. Во сколько раз скорость частицы больше скорости ядра, получившегося при альфа-распаде? Принять, что массы ядер в атомных единицах массы равны их массовым числам.
74. Изолированный шар покрыли тонким слоем радиоактивного тория, испускающего в пространство 2,5·10⁸ альфа-частиц в секунду. Найти потенциал шара через 2 часа после нанесения тория, если емкость шара относительно Земли равна 0,006 мкФ, а энергия одной альфа-частицы равна 8 МэВ. Ответ дать в вольтах.
75. При радиоактивном распаде ядра испущена альфа-частица, импульс которой равен 3,2·10⁻²⁰ Н·с. Найти в мегаэлектронвольтах кинетическую энергию альфа-частицы. Массу альфа-частицы принять равной 6,4·10⁻²⁷ кг.
76. При радиоактивном распаде ядро испускает альфа-частицу, скорость которой равна 2·10⁷ м/с. Найти в мегаэлектронвольтах кинетическую энергию альфа-частицы. Принять массу альфа-частицы равной 6,4·10⁻²⁷ кг.
77. В процессе радиоактивного распада ядро испускает альфа-частицу с кинетической энергией 0,5 МэВ. Найти в километрах в секунду скорость альфа-частицы. Массу альфа-частицы принять равной 6,4·10⁻²⁷ кг.
78. Какую массу топлива с теплотворной способностью 3·10⁷ Дж/кг нужно сжечь, чтобы получить энергию, эквивалентную энергии покоя массы в 1 мг. Ответ дать в килограммах.
79. Определить энергию покоя протона, считая, что его масса покоя равна 1,6·10⁻²⁷ кг. Ответ дать в мегаэлектронвольтах.
80. Для запуска спутника израсходовано 96 кг топлива с удельной теплотой сгорания 10⁷ Дж/кг. Найти в граммах массу урана с молярной массой 235 г/моль, деление которого обеспечило бы запуск спутника. При делении одного ядра урана выделяется энергия, равная 200 МэВ.