Энергия связи и дефект массы

{"questions":[{"content":"Нуклоны в атомном ядре удерживаются вместе благодаря [[fill_choice_big-1]].","widgets":{"fill_choice_big-1":{"type":"fill_choice_big","options":["ядерным силам","электрическим силам притяжения","гравитационным силам","силам трения между частицами"],"answer":0}},"explanation":"Ядерные силы — это силы притяжения между протонами и нейтронами, действующие на очень малых расстояниях внутри ядра.","id":"0"},{"content":"Ядерные силы, действующие между нуклонами в атомном ядре, являются [[fill_choice_big-23]].","widgets":{"fill_choice_big-23":{"type":"fill_choice_big","options":["короткодействующими силами притяжения","дальнодействующими силами притяжения","электрическими силами притяжения","короткодействующими силами отталкивания"],"answer":0}},"explanation":"Ядерные силы — это силы притяжения между нуклонами (протонами и нейтронами) в ядре. Они проявляются только на очень малых расстояниях сравнимых с размером ядра (порядка $10^{−15} \\space м$).","id":"0"},{"content":"Чтобы разделить атомное ядро на отдельные нуклоны, необходимо [[fill_choice_big-2]].","widgets":{"fill_choice_big-2":{"type":"fill_choice_big","options":["сообщить ему определенную энергию","увеличить заряд ядра","уменьшить массу ядра","понизить температуру ядра"],"answer":0}},"explanation":"Для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами нужно затратить энергию. Именно эта энергия и называется энергией связи ядра.","id":"1"},{"content":"Энергия связи — это энергия, которую необходимо затратить, чтобы [[fill_choice_big-3]].","widgets":{"fill_choice_big-3":{"type":"fill_choice_big","options":["разделить ядро на отдельные нуклоны","заставить ядро двигаться","увеличить массу ядра","заставить ядро вступить в ядерную реакцию"],"answer":0}},"explanation":"Энергия связи показывает, насколько прочно связаны нуклоны в ядре.","id":"1"},{"content":"О чем говорит большая энергия связи определенного атомного ядра?[[choice-91]]","widgets":{"choice-91":{"type":"choice","options":["Это ядро является устойчивым и его трудно расщепить на отдельные нуклоны.","Это ядро является радиоактивным.","Это ядро обладает большим электрическим зарядом.","Это ядро легко вступает в любые ядерные реакции."],"explanations":["Чем больше энергия связи, тем более устойчивым является атомное ядро. Для разрушения такого ядра необходимо затратить большую энергию.","Радиоактивность чаще характерна для менее устойчивых ядер.","Электрический заряд ядра определяется числом протонов, а не величиной энергии связи.","Ядра с большой энергией связи являются более устойчивыми. Их труднее разрушить или изменить."],"answer":[0]}},"id":"2"},{"content":"Чему будет равна энергия, которую необходимо сообщить отдельным нуклонам, чтобы соединить их в ядро?[[choice-157]]","widgets":{"choice-157":{"type":"choice","options":["Энергии связи ядра","Энергии покоя нуклонов","Нулю","Энергии электрического взаимодействия между нуклонами"],"explanations":["Для соединения нуклонов в ядро необходимо затратить такую же энергию, какая выделяется при образовании ядра. Эта энергия и есть энергия связи ядра.","Энергия покоя — очень большая величина. Она никогда не расходуется полностью на образование ядра.","Процессы соединения нуклонов а ядро и расщепления ядра на нуклоны не могут происходить без энергетических изменений.","Электрическое взаимодействие между протонами является силами отталкивания, а нейтроны совсем не имеют электрического заряда. Поэтому электрические силы не могут соединить нуклоны в ядро и не определяют энергию его образования."],"answer":[0]}},"id":"2"},{"content":"Энергия покоя $E_0$ — это энергия, [[fill_choice_big-237]].","widgets":{"fill_choice_big-237":{"type":"fill_choice_big","options":["которой обладает система частиц благодаря своей массе, даже если она покоится и не участвует ни в каком взаимодействии","связанная с движением частиц","возникающая только при взаимодействии тел","которая появляется только в ядерных реакциях"],"answer":0}},"explanation":"Энергия покоя связана с массой тела, частицы или системы частиц и существует независимо от их движения и внешних взаимодействий.","id":"3"},{"content":"Энергией покоя $E_0$ обладает любая частица, имеющая [[fill_choice_big-324]].","widgets":{"fill_choice_big-324":{"type":"fill_choice_big","options":["массу","электрический заряд","высокую температуру","взаимодействие с другими частицами"],"answer":0}},"explanation":"Согласно формуле $E_0 = mc^2$, энергия покоя есть у любой частицы, обладающей массой.","id":"3"},{"content":"По какой формуле можно рассчитать энергию покоя системы частиц?[[choice-424]]","widgets":{"choice-424":{"type":"choice","options":["$E_0 = mc^2$","$E_0 = \\frac{m \\upsilon^2}{2}$","$\\Delta E_0 = \\Delta m c^2$","$E_0 = \\frac{hc}{\\lambda}$"],"explanations":["Это формула Эйнштейна, связывающая энергию покоя системы $E_0$ с ее массой $m$.","Это формула кинетической энергии.","Это формула энергии связи — изменения энергии покоя.","Это формула энергии кванта электромагнитного излучения."],"answer":[0]}},"id":"4"},{"content":"Чему равна энергия покоя для системы частиц массой $1 \\space кг$?[[choice-547]]","widgets":{"choice-547":{"type":"choice","options":["$9 \\cdot 10^{16} \\space Дж$","$3 \\cdot 10^8 \\space Дж$","$1 \\space Дж$","$9 \\cdot 10^8 \\space Дж$"],"explanations":["$E_0 = 1 \\space кг \\cdot (3 \\cdot 10^8 \\frac{м}{с})^2 = 9 \\cdot 10^{16} \\space Дж$.","","",""],"answer":[0]}},"step":1,"calc":1,"hints":["Энергию покоя можно рассчитать по формуле Эйнштейна:<br />$E_0 = mc^2$.","$c = 3 \\cdot 10^8 \\frac{м}{с}$."],"id":"4"},{"content":"Соотнесите физические величины и их обозначения.[[matcher-689]]","widgets":{"matcher-689":{"type":"matcher","labels":["$E_0$","$\\Delta E_0$","$\\Delta m$","$m$","$c$"],"items":["Энергия покоя","Энергия связи","Дефект массы","Масса","Скорость света"]}},"step":1,"hints":["$E_0$ — это энергия покоя, а ее изменение $\\Delta E_0$ является энергией связи.","$m$ — это масса, а ее изменение $\\Delta m$ называется дефектом массы.","$c$ — это обозначение скорости света."],"id":"5"},{"content":"По какой формуле можно рассчитать энергию связи ядра?[[choice-881]]","widgets":{"choice-881":{"type":"choice","options":["$\\Delta E_0 = \\Delta mc^2$","$E_0 = mc^2$","$\\epsilon = \\frac{\\Delta E_0}{A}$","$\\Delta E_0 = \\frac{\\Delta m \\upsilon^2}{2}$"],"explanations":["Энергия связи равна изменению энергии покоя системы $\\Delta E_0$ и определяется через дефект массы $\\Delta m$.","По этой формуле рассчитывается энергия покоя тела.","Это формула удельной энергии связи — энергии связи, приходящейся на один нуклон, а не на все ядро.",""],"answer":[0]}},"id":"5"},{"content":"Чему равна энергия связи ядра дейтерия $^2_1\\text{H}$, если дефект массы составляет $0.0032 \\cdot 10^{−27} \\space кг$, а скорость света равна $3 \\cdot 10^8 \\frac{м}{с}$?<br /> [[choice-1034]]","widgets":{"choice-1034":{"type":"choice","options":["$2.88 \\cdot 10^{−13} \\space Дж$","$9.6 \\cdot 10^{−20} \\space Дж$","$3.55 \\cdot 10^{−15} \\space Дж$","$2.88 \\cdot 10^{−11} \\space Дж$"],"answer":[0]}},"step":1,"calc":1,"hints":["Энергию связи можно рассчитать по формуле $\\Delta E_0 = \\Delta mc^2$, где $\\Delta m$ — дефект массы.","$\\Delta E_0 = 0.0032 \\cdot 10^{−27} \\space кг \\cdot (3 \\cdot 10^8 \\frac{м}{с})^2 = 0.0032 \\cdot 10^{−27} \\space кг \\cdot 9 \\cdot 10^{16} \\frac{м^2}{с^2} = 0.0288 \\cdot 10^{−11} \\space Дж = 2.88 \\cdot 10^{−11} \\space Дж$."],"id":"6"},{"content":"Чему равен дефект массы ядра трития $^3_1\\text{H}$, если его энергия связи составляет $1.35 \\cdot 10^{−12} \\space Дж$, а скорость света равна $3 \\cdot 10^8 \\frac{м}{с}$?[[choice-1264]]","widgets":{"choice-1264":{"type":"choice","options":["$1.5 \\cdot 10^{−29} \\space кг$","$4.5 \\cdot 10^{−21} \\space кг$","$4.8 \\cdot 10^{−29} \\space кг$","$12.15 \\cdot 10^4 \\space кг$"],"answer":[0]}},"step":1,"calc":1,"hints":["Формула энергии связи:<br />$\\Delta E_0 = \\Delta mc^2$.","Выражаем из формулы энергии связи дефект массы:<br />$\\Delta m = \\frac{\\Delta E_0}{c^2}$.","$\\Delta m = \\frac{1.35 \\cdot 10^{−12} \\space Дж}{(3 \\cdot 10^8 \\frac{м}{с})^2} = \\frac{1.35 \\cdot 10^{−12} \\space Дж}{9 \\cdot 10^{16} \\frac{м^2}{с^2}} = 0.15 \\cdot 10^{−28} \\space кг = 1.5 \\cdot 10^{−29} \\space кг$."],"id":"6"},{"content":"Масса ядра [[fill_choice_big-1505]].","widgets":{"fill_choice_big-1505":{"type":"fill_choice_big","options":["всегда меньше суммы масс нуклонов, из которых оно состоит","равна сумме масс протонов и нейтронов в ядре","всегда больше суммы масс входящих в него нуклонов","зависит только от числа протонов в ядре"],"answer":0}},"explanation":"Часть массы отдельных нуклонов переходит в энергию связи ядра -возникает дефект массы $\\Delta m$.","id":"7"},{"content":"Дефект массы $\\Delta m$ — это [[fill_choice_big-1682]].","widgets":{"fill_choice_big-1682":{"type":"fill_choice_big","options":["разность между суммарной массой отдельных нуклонов и массой ядра","масса, теряемая ядром при радиоактивном распаде","разность между массой ядра и массой электрона","суммарная масса протонов в ядре"],"answer":0}},"explanation":"Если сравнить массу свободных протонов и нейтронов и массу ядра, состоящего из них, то масса ядра будет меньше суммы масс этих частиц в свободном виде. Этой «потерянной» массе соответствует энергия связи ядра согласно формуле $\\Delta E_0 = \\Delta mc^2$.","id":"7"},{"content":"Чему равен $1 \\space эВ$?[[choice-1919]]","widgets":{"choice-1919":{"type":"choice","options":["$1.6 \\cdot 10^{−19} \\space Дж$","$10^6 \\space МэВ$","$2.6 \\cdot 10^{−13} \\space Дж$","$9.1 \\cdot 10^{−31} \\space Дж$"],"answer":[0]}},"explanation":"Для удобства при вычислениях в ядерной физике часто используют внесистемные единицы измерения энергии: электрон-вольт $эВ$ и мегаэлектрон-вольт ($1 \\space МэВ  = 10^6 \\space эВ$).","id":"8"},{"content":"Чему будет равна энергия связи $\\Delta E_0 = 4.8 \\cdot 10^{−12} \\space Дж$ в мегаэлектрон-вольтах?[[choice-2282]]","widgets":{"choice-2282":{"type":"choice","options":["$30 \\space МэВ$","$3 \\space МэВ$","$3 \\cdot 10^7 \\space МэВ$","$7.68 \\space МэВ$"],"answer":[0]}},"step":1,"calc":1,"hints":["$1 \\space эВ = 1.6 \\cdot 10^{−19} \\space Дж$,<br />$1 \\space МэВ = 10^6 \\space эВ$.","$1 \\space МэВ = 1.6 \\cdot 10^{−13} \\space Дж$.","$\\Delta E_0 = \\frac{4.8 \\cdot 10^{−12}}{1.6 \\cdot 10^{−13}} = 30 \\space МэВ$."],"id":"8"},{"content":"При использовании формулы $\\Delta E_0 = 931.5 \\Delta m$ дефект массы ядра $\\Delta m$ должен быть выражен в [[fill_choice-2885]], чтобы энергия $\\Delta E_0$ получилась в [[fill_choice-3034]].","widgets":{"fill_choice-2885":{"type":"fill_choice","options":["атомных единицах массы","килограммах","нанограммах","граммах"],"answer":0},"fill_choice-3034":{"type":"fill_choice","options":["мегаэлектрон-вольтах","электрон-вольтах","джоулях","ваттах"],"answer":0}},"step":1,"hints":["Эта формула используется для расчета энергии связи, выраженной в мегаэлектрон-вольтах ($МэВ$).","При этом дефект массы должен быть выражен в атомных единицах ($а. \\space е. \\space м.$)"],"id":"9"},{"content":"Соотнесите формулы и единицы измерения величин, которые в них используются.[[grouper-3291]]","widgets":{"grouper-3291":{"type":"grouper","labels":["$\\Delta E_0 = 931.5 \\Delta m$","$\\Delta E_0 = \\Delta mс^2$"],"items":[["$МэВ$","$а. \\space е. \\space м.$"],["$Дж$","$кг$","$\\frac{м}{с}$"]]}},"step":1,"hints":["При использовании формулы $\\Delta E_0 = \\Delta mс^2$ все величины должны быть выражены в единицах СИ: энергия связи в джоулях ($Дж$), дефект массы в килограммах ($кг$) и скорость света в метрах в секунду ($\\frac{м}{с}$).","Энергию связи, выраженную в мегаэлектрон-вольтах ($МэВ$) можно рассчитать по формуле $\\Delta E_0 = 931.5 \\Delta m$. Дефект массы при этом должен быть выражен в атомных единицах ($а. \\space е. \\space м.$)"],"id":"9"},{"content":"Удельная энергия связи ядра — это [[fill_choice_big-3689]].","widgets":{"fill_choice_big-3689":{"type":"fill_choice_big","options":["энергия связи, приходящаяся на один нуклон","полная энергия связи ядра","энергия, выделяющаяся при радиоактивном $\\alpha$-, $\\beta$- или $\\gamma$-распаде ядра","энергия взаимодействия между нуклонами и электронами"],"answer":0}},"explanation":"Удельную энергию связи можно рассчитать по формуле $\\epsilon = \\frac{\\Delta E_0}{A}$, где $A$ — массовое число (количество нуклонов в ядре).","id":"10"},{"content":"Чем меньше удельная энергия связи, тем ядро [[fill_choice_big-4270]].","widgets":{"fill_choice_big-4270":{"type":"fill_choice_big","options":["менее устойчиво и легче подвергается ядерным превращениям","более устойчиво и практически не распадается","более массивно","менее склонно к участию в ядерных реакциях"],"answer":0}},"explanation":"Малая удельная энергия связи означает слабую «связанность» нуклонов в ядре. Поэтому такие ядра сравнительно легко вступают в ядерные реакции.","id":"10"},{"content":"Какие ядра обладают наибольшей удельной энергией связи?[[choice-3950]]","widgets":{"choice-3950":{"type":"choice","options":["Ядра средней массы","Легкие ядра","Тяжелые ядра","Только радиоактивные ядра"],"explanations":["Для ядер таких химических элементов, как, например, железо и цинк, удельная энергия связи максимальна. Поэтому их очень сложно разрушить — они очень устойчивы.","","","Радиоактивность не определяет величину удельной энергии связи."],"answer":[0]}},"id":"11"},{"content":"Какое ядро будет обладать наибольшей удельной энергией связи?[[choice-4530]]","widgets":{"choice-4530":{"type":"choice","options":["$^{56}_{26}\\text{Fe}$","$^{238}_{92}\\text{U}$","$^{2}_{1}\\text{H}$","$^{4}_{2}\\text{He}$"],"explanations":["Ядра железа-56 имеют максимальную удельную энергию связи и являются одними из самых устойчивых.","Ядро урана является тяжелым ядром, его удельная энергия связи намного меньше, чем у ядра атома железа.","Дейтерий имеет небольшую удельную энергию связи.","Хотя ядро гелия устойчиво, его удельная энергия связи меньше, чем у ядра железа."],"answer":[0]}},"id":"11"}],"mix":1}