Задание 11 ОГЭ по физике 2027: расчёт, квантовые явления

Понятийный аппарат курса физики (задания 1–14) · ОГЭ по физике

Задание 11. Расчёт: квантовые явления

Вычисление величин при анализе квантовых явлений: состав ядра, ядерные реакции, период полураспада. 1 балл · базовый уровень · ≈4 минуты · раздел: квантовые явления. Форма ответа — целое число или конечная десятичная дробь. 100 заданий с проверкой ответа и разбором.

Простыми словами

Ядро атома собрано из протонов (заряд $+ 1$ ) и нейтронов (без заряда) — вместе их называют нуклонами. Запись ядра — это «этикетка», по которой их можно пересчитать. Радиоактивное ядро со временем распадается и превращается в ядро другого элемента.

Ответ — число, 1 балл.

Как читается запись ядра

_{Z}^{A} X N = A - Z

A

— массовое число (число нуклонов),

Z

— зарядовое число (число протонов = номер в таблице Менделеева),

N

— число нейтронов

Сколько протонов и нейтронов в ядре $_{92}^{235} U$ ?

Протонов $Z = 92$ .
Нейтронов $N = 235 - 92 = 143$ .

Число нейтронов в ядре $_{83}^{210} Bi$ ?

$N = 210 - 83 = 127$ .

В нейтральном атоме электронов столько же, сколько протонов: $Z$ . Изотопы — ядра одного элемента (одинаковый $Z$ ) с разным числом нейтронов, например $_{92}^{235} U$ и $_{92}^{238} U$ .

Распады и реакции

Распад	Что вылетает	$A$	$Z$
$α$ -распад	ядро гелия $_{2}^{4} He$	$- 4$	$- 2$
$β$ -распад	электрон $_{- 1}^{0} e$	не меняется	$+ 1$
$γ$ -излучение	квант света $γ$	не меняется	не меняется

В любой ядерной реакции сумма верхних индексов слева равна сумме справа (сохраняется число нуклонов), сумма нижних — тоже (сохраняется заряд).

Какое ядро получится при $α$ -распаде $_{88}^{226} Ra$ ?

$_{88}^{226} Ra \to_{2}^{4} He +_{Z}^{A} X$ .
$A = 226 - 4 = 222$ , $Z = 88 - 2 = 86$ — это радон: $_{86}^{222} Rn$ .

Частица	Запись
протон	$_{1}^{1} p$ или $_{1}^{1} H$
нейтрон	$_{0}^{1} n$
электрон	$_{- 1}^{0} e$
$α$ -частица	$_{2}^{4} He$

Период полураспада

Период полураспада $T$ — время, за которое распадается половина имеющихся радиоактивных ядер.

N = N_{0} \cdot 2^{- \frac{t}{T}}

N_{0}

— начальное число ядер,

N

— осталось через время

t

Через

T

остаётся

\frac{1}{2}

, через

2 T

—

\frac{1}{4}

, через

3 T

—

\frac{1}{8}

Было 800 ядер, $T = 5$ суток. Сколько останется через 15 суток?

$\frac{15}{5} = 3$ периода.
$800 \to 400 \to 200 \to 100$ . Осталось 100 ядер, распалось 700.

Спрашивают то «сколько осталось», то «сколько распалось» — читайте вопрос дважды. Нагревание, давление и химические реакции на скорость распада не влияют.

Посмотреть на модели

Интерактивные модели Лаборатории по темам этого номера: величины в них меняются ползунками, и видно, что от чего зависит.

Атом и спектральные линиисоберите видимую серию водорода Радиоактивный распад и период полураспадазапустите тысячу ядер и посмотрите, сколько останется через два периода Ядерные реакции и энергия связисоберите ядро из нуклонов и посмотрите, сколько массы «пропало»Цепная реакция деленияпустите один нейтрон в кусок урана и меняйте его размер, пока реакция не станет самоподдерживающейся Счётчик Гейгера и статистика отсчётовслушайте щелчки счётчика — и посмотрите, почему за минуту измерять точнее, чем за секунду

Где это проходят в школе

Материал этого номера разбирается в школьном курсе:

Строение атома и ядра, 9 класс

Посмотреть и посчитать

Модели

Ядерные реакции и энергия связи Радиоактивный распад и период полураспада

Примеры заданий 11 ОГЭ по физике

Это несколько заданий из тренажёра, остальные — в тренажёре в начале страницы.

Чему равно общее число нуклонов?

Ядро атома содержит 86 протонов и 136 нейтронов (радон-222).

Показать ответ

Ответ: 222
Решение. Нуклоны — это протоны и нейтроны вместе: A = Z + N = 86 + 136 = 222. Ответ: 222.

Сколько электронов в нейтральном атоме?

Атом нейтрален, его ядро записано в виде ¹³⁷₅₅Cs (цезий-137).

Показать ответ

Ответ: 55
Решение. У нейтрального атома заряд электронов уравновешивает заряд ядра, поэтому электронов столько же, сколько протонов: 55. Ответ: 55.

Найдите массовое число ядра-продукта.

Ядро ³⁵₁₇Cl (хлор) испытало альфа-распад.

Показать ответ

Ответ: 31
Решение. Альфа-частица — это ядро гелия ⁴₂He, поэтому массовое число уменьшается на 4: 35 − 4 = 31. Ответ: 31.

Какой заряд у нового ядра в элементарных зарядах?

Ядро ²²²₈₆Rn (радон-222) испытало альфа-распад.

Показать ответ

Ответ: 84
Решение. Альфа-частица уносит заряд 2, поэтому зарядовое число уменьшается на 2: 86 − 2 = 84. Ответ: 84.

Чему равно зарядовое число получившегося ядра?

Ядро ³⁹₁₉K (калий) испытало бета-распад.

Показать ответ

Ответ: 20
Решение. При бета-распаде из ядра вылетает электрон, а нейтрон превращается в протон: зарядовое число растёт на 1: 19 + 1 = 20. Ответ: 20.

Найдите массовое число ядра после бета-распада.

Ядро ³⁵₁₇Cl (хлор) испытало бета-распад.

Показать ответ

Ответ: 35
Решение. Масса электрона ничтожна по сравнению с массой нуклона, поэтому массовое число не меняется и остаётся равным 35. Ответ: 35.

Сколько времени прошло (в сутках)?

Число нераспавшихся ядер уменьшилось в 4 раз. Период полураспада вещества равен 4 суткам.

Показать ответ

Ответ: 8
Решение. Уменьшение в 4 раз — это 2 периодов полураспада, ведь 2^2 = 4. Время t = 2·4 = 8 суток. Ответ: 8.

Найдите период полураспада в минутах.

За 50 минут число нераспавшихся ядер уменьшилось в 4 раз.

Показать ответ

Ответ: 25
Решение. Уменьшение в 4 раз означает 2 периодов полураспада. Значит T = 50/2 = 25 минут. Ответ: 25.