Тест по физике 11 класс: радиоактивность

Что нужно знать

Радиоактивность — это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием частиц и электромагнитного излучения. Радиоактивное излучение бывает трёх основных видов: альфа-излучение (поток ядер гелия), бета-излучение (поток электронов или позитронов) и гамма-излучение (электромагнитное излучение высокой энергии). Альфа-частицы имеют наименьшую проникающую способность, а гамма-излучение — наибольшую. При альфа-распаде массовое число ядра уменьшается на 4, а зарядовое число — на 2; при бета-минус-распаде зарядовое число увеличивается на 1, а массовое число не изменяется. Закон радиоактивного распада записывается формулой N = N₀ · 2^(-t/T), где N₀ — начальное число радиоактивных ядер, N — число нераспавшихся ядер через время t, T — период полураспада, t — время; все временные величины измеряются в секундах (с). Активность радиоактивного вещества определяется формулой A = ΔN / Δt и измеряется в беккерелях (Бк), причём 1 Бк соответствует одному распаду в секунду. Период полураспада — это время, за которое распадается половина первоначального количества радиоактивных ядер; например, он позволяет оценивать возраст археологических находок по содержанию радиоактивного углерода. В повседневной жизни радиоактивное излучение применяется в медицине для диагностики и лечения заболеваний, а также используется в специальных приборах для обнаружения радиации. Типичная ошибка учеников — считать, что период полураспада означает полное исчезновение радиоактивного вещества за один такой период, хотя за это время распадается только половина ядер.

Тест: 12 вопросов

Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.

1. Какое определение наиболее точно описывает явление радиоактивности?
- Поглощение атомными ядрами энергии видимого света
- Соединение нескольких атомных ядер в одно без выделения энергии
- Изменение скорости движения электронов вокруг ядра
- Самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер с испусканием частиц или излучения
Радиоактивность представляет собой самопроизвольный распад нестабильных атомных ядер, сопровождающийся испусканием частиц или электромагнитного излучения.
2. Какие частицы представляют собой альфа-излучение?
- Ядра атомов гелия
- Протоны
- Электроны
- Нейтроны
Альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, то есть представляет собой ядро атома гелия.
3. Какое радиоактивное излучение обладает наибольшей проникающей способностью?
- Альфа-излучение
- Гамма-излучение
- Все три вида имеют одинаковую проникающую способность
- Бета-излучение
Гамма-излучение представляет собой электромагнитные волны высокой энергии. Оно обладает большей проникающей способностью, чем альфа- и бета-излучение.
4. В каких единицах СИ измеряется активность радиоактивного вещества?
- В кулонах (Кл)
- В джоулях (Дж)
- В беккерелях (Бк)
- В ваттах (Вт)
Единица активности — беккерель. Один беккерель соответствует одному ядерному распаду за секунду.
5. Что происходит с массовым и зарядовым числами ядра при альфа-распаде?
- Массовое число увеличивается на 4, зарядовое — на 2
- Массовое число уменьшается на 2, зарядовое — на 4
- Массовое число не изменяется, зарядовое увеличивается на 1
- Массовое число уменьшается на 4, зарядовое — на 2
При альфа-распаде ядро испускает два протона и два нейтрона. Поэтому массовое число уменьшается на 4, а зарядовое — на 2.
6. Как изменяется зарядовое число ядра при бета-минус-распаде?
- Увеличивается на 1
- Уменьшается на 1
- Уменьшается на 2
- Не изменяется
При бета-минус-распаде нейтрон превращается в протон с испусканием электрона и антинейтрино. Число протонов увеличивается на единицу, а массовое число остаётся прежним.
7. Период полураспада некоторого вещества равен 8 суткам. Какая часть первоначального количества радиоактивных ядер останется через 16 суток?
- 1/16
- 1/4
- 1/8
- 1/2
За 16 суток проходит два периода полураспада: 16 / 8 = 2. Оставшаяся доля равна (1/2)² = 1/4.
8. Первоначально радиоактивный образец содержал 8000 нераспавшихся ядер. Сколько ядер останется через три периода полураспада?
- 2000
- 4000
- 1000
- 500
После каждого периода полураспада количество ядер уменьшается вдвое: N = 8000 / 2³ = 8000 / 8 = 1000 ядер.
9. За 5 секунд в радиоактивном образце произошло 300 распадов. Какова средняя активность образца за это время?
- 150 Бк
- 30 Бк
- 1500 Бк
- 60 Бк
Средняя активность определяется формулой A = ΔN / Δt. Подставляем значения: A = 300 / 5 = 60 Бк.
10. Период полураспада радиоактивного вещества составляет 4 часа. Через какое время от первоначального количества ядер останется 1/8?
- 12 часов
- 8 часов
- 4 часа
- 16 часов
Доля 1/8 равна (1/2)³, значит, должно пройти три периода полураспада. t = 3 · 4 = 12 часов.
11. Почему альфа-излучение обычно не представляет серьёзной опасности для человека при нахождении радиоактивного источника за пределами тела?
- Альфа-излучение не обладает энергией
- Альфа-частицы имеют очень малую проникающую способность и задерживаются внешним слоем кожи
- Альфа-частицы полностью исчезают в воздухе сразу после испускания
- Альфа-частицы не взаимодействуют с веществом
Альфа-частицы интенсивно взаимодействуют с веществом и быстро теряют энергию. Однако при попадании радиоактивного вещества внутрь организма альфа-излучение может быть особенно опасным.
12. Какое практическое применение радиоактивности используется для определения возраста древних органических останков?
- Измерение электрического сопротивления останков
- Измерение температуры останков
- Определение содержания радиоактивного углерода-14
- Определение скорости распространения звука в останках
Углерод-14 является радиоактивным изотопом. После прекращения обмена веществ его количество в органических останках постепенно уменьшается, что позволяет оценить их возраст.