Задачи по физике 11 класс: закон радиоактивного распада

10 задач по физике для 11 класса по теме «Закон радиоактивного распада» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.

Задачи на закон радиоактивного распада

  1. Период полураспада радиоактивного изотопа составляет 6 часов. Определите, какая часть первоначального количества радиоактивных ядер останется через 18 часов. Ответ выразите десятичной дробью.

    Дано:

    T = 6 ч

    t = 18 ч

    N/N₀ = ?

    Решение:

    Используем закон радиоактивного распада:

    N/N₀ = (1/2)^(t/T).

    Определим число периодов полураспада:

    n = t/T = 18/6 = 3.

    Тогда оставшаяся часть ядер:

    N/N₀ = (1/2)³ = 1/8 = 0,125.

    Ответ: 0,125.

  2. Первоначально радиоактивный препарат содержал 8000 радиоактивных ядер. Период полураспада изотопа составляет 5 суток. Определите количество нераспавшихся ядер через 15 суток.

    Дано:

    N₀ = 8000 ядер

    T = 5 суток

    t = 15 суток

    N = ?

    Решение:

    Количество нераспавшихся ядер определяется законом радиоактивного распада:

    N = N₀ · (1/2)^(t/T).

    Определим число периодов полураспада:

    n = 15/5 = 3.

    Подставим значения:

    N = 8000 · (1/2)³ = 8000/8 = 1000 ядер.

    Ответ: 1000 ядер.

  3. Активность радиоактивного источника в начальный момент времени составляла 640 Бк. Период полураспада изотопа равен 2 часам. Определите активность источника через 6 часов.

    Дано:

    A₀ = 640 Бк

    T = 2 ч

    t = 6 ч

    A = ?

    Решение:

    Активность радиоактивного вещества уменьшается по закону:

    A = A₀ · (1/2)^(t/T).

    Определим число периодов полураспада:

    n = 6/2 = 3.

    Подставим значения:

    A = 640 · (1/2)³ = 640/8 = 80 Бк.

    Ответ: 80 Бк.

  4. Масса радиоактивного вещества в начальный момент времени составляла 160 мг. Период полураспада вещества равен 4 суткам. Определите массу нераспавшегося вещества через 8 суток.

    Дано:

    m₀ = 160 мг

    T = 4 суток

    t = 8 суток

    m = ?

    Решение:

    Масса нераспавшегося радиоактивного вещества уменьшается по закону:

    m = m₀ · (1/2)^(t/T).

    Определим число периодов полураспада:

    n = 8/4 = 2.

    Подставим значения:

    m = 160 · (1/2)² = 160/4 = 40 мг.

    Ответ: 40 мг.

  5. Период полураспада радиоактивного изотопа составляет 3 часа. Через некоторое время количество радиоактивных ядер уменьшилось в 16 раз по сравнению с первоначальным. Определите, сколько времени продолжался распад.

    Дано:

    T = 3 ч

    N₀/N = 16

    t = ?

    Решение:

    По закону радиоактивного распада:

    N = N₀ · (1/2)^(t/T).

    По условию количество ядер уменьшилось в 16 раз:

    N/N₀ = 1/16 = 1/2⁴.

    Следовательно, прошло 4 периода полураспада:

    t/T = 4.

    Тогда время распада:

    t = 4T = 4 · 3 = 12 ч.

    Ответ: 12 ч.

  6. Активность радиоактивного препарата за 20 суток уменьшилась с 900 Бк до 112,5 Бк. Определите период полураспада изотопа. Ответ округлите до сотых.

    Дано:

    A₀ = 900 Бк

    A = 112,5 Бк

    t = 20 суток

    T = ?

    Решение:

    Используем закон радиоактивного распада:

    A = A₀ · (1/2)^(t/T).

    Найдём отношение начальной активности к конечной:

    A₀/A = 900/112,5 = 8 = 2³.

    Следовательно, за 20 суток прошло 3 периода полураспада:

    t/T = 3.

    Выразим период полураспада:

    T = t/3 = 20/3 ≈ 6,67 суток.

    Ответ: 6,67 суток.

  7. В лаборатории исследуют радиоактивный образец, первоначальная активность которого составляла 800 МБк. Период полураспада изотопа равен 3 часам. Определите активность образца через 15 часов.

    Дано:

    A₀ = 800 МБк

    T = 3 ч

    t = 15 ч

    A = ?

    Решение:

    Активность радиоактивного образца определяется формулой:

    A = A₀ · (1/2)^(t/T).

    Определим число периодов полураспада:

    n = 15/3 = 5.

    Тогда активность через 15 часов:

    A = 800 · (1/2)⁵ = 800/32 = 25 МБк.

    Ответ: 25 МБк.

  8. Для медицинского исследования используют радиоактивный препарат. Его первоначальная активность составляла 800 МБк. После некоторого времени активность уменьшилась до 25 МБк. Известно, что период полураспада изотопа равен 3 часам. Определите время, прошедшее с момента приготовления препарата.

    Дано:

    A₀ = 800 МБк

    A = 25 МБк

    T = 3 ч

    t = ?

    Решение:

    Используем закон радиоактивного распада:

    A = A₀ · (1/2)^(t/T).

    Найдём отношение активностей:

    A₀/A = 800/25 = 32 = 2⁵.

    Следовательно, за время распада прошло 5 периодов полураспада.

    Время распада равно:

    t = 5T = 5 · 3 = 15 ч.

    Ответ: 15 ч.

  9. Имеются два независимых радиоактивных источника. Начальная активность первого источника составляет 800 Бк, а его период полураспада равен 2 часам. Начальная активность второго источника составляет 400 Бк, а его период полураспада равен 4 часам. Определите суммарную активность обоих источников через 4 часа после начала наблюдения.

    Дано:

    A₀₁ = 800 Бк

    T₁ = 2 ч

    A₀₂ = 400 Бк

    T₂ = 4 ч

    t = 4 ч

    A = ?

    Решение:

    Суммарная активность независимых радиоактивных источников равна сумме их активностей:

    A = A₁ + A₂.

    Определим активность первого источника через 4 часа:

    A₁ = A₀₁ · (1/2)^(t/T₁).

    A₁ = 800 · (1/2)^(4/2) = 800/4 = 200 Бк.

    Определим активность второго источника:

    A₂ = A₀₂ · (1/2)^(t/T₂).

    A₂ = 400 · (1/2)^(4/4) = 400/2 = 200 Бк.

    Найдём суммарную активность:

    A = 200 + 200 = 400 Бк.

    Ответ: 400 Бк.

  10. В лаборатории имеется образец чистого радиоактивного изотопа с начальной массой 0,02 г. Молярная масса изотопа составляет 200 г/моль. Период полураспада равен 5 суткам. Определите количество нераспавшихся ядер в образце через 15 суток. Число Авогадро примите равным 6,02 · 10²³ моль⁻¹. Ответ выразите в единицах 10¹⁸ ядер, округлите до десятых.

    Дано:

    m₀ = 0,02 г

    M = 200 г/моль

    T = 5 суток

    t = 15 суток

    Nₐ = 6,02 · 10²³ моль⁻¹

    N = ?

    Решение:

    Сначала определим количество вещества радиоактивного изотопа:

    ν = m₀/M.

    ν = 0,02/200 = 0,0001 моль.

    Найдём первоначальное количество ядер:

    N₀ = ν · Nₐ.

    N₀ = 0,0001 · 6,02 · 10²³ = 6,02 · 10¹⁹ ядер.

    Определим число периодов полураспада:

    n = t/T = 15/5 = 3.

    По закону радиоактивного распада:

    N = N₀ · (1/2)³.

    N = 6,02 · 10¹⁹/8 = 7,525 · 10¹⁸ ядер.

    Округляем до десятых в единицах 10¹⁸ ядер:

    N ≈ 7,5 · 10¹⁸ ядер.

    Ответ: 7,5 (10¹⁸ ядер).