Ядерная энергетика и элементарные частицы: 11 класс
Разбираемся, как работают реактор и звёзды, как действует излучение на живое и из чего состоит всё вещество. Ниже — кратко о главном, таблица и частые ошибки.
Все 12 заданий темы — в полном тренажёре
- Подсказка и пошаговое решение каждой задачи
- 4 урока с теорией и чертежами
- Отчёт для родителя: что решено и где ошибки
Пробуйте. Условия — для родителей
Уровни сложности
В теме 12 заданий на 4 уровнях: разминка, основной, сложный, со звёздочкой.
Ядерная энергетика и элементарные частицы — кратко
- Цепная реакция
Цепная реакция деления — реакция, в которой нейтроны, рождённые при делении, вызывают деление новых ядер. Её характеризует коэффициент размножения k — отношение числа нейтронов в одном поколении к числу нейтронов в предыдущем. При k = 1 реакция идёт с постоянной скоростью (критический режим), при k > 1 нарастает, при k < 1 затухает.
- Термоядерная реакция
Термоядерная реакция — реакция синтеза лёгких ядер в более тяжёлые при очень высокой температуре (десятки и сотни миллионов кельвинов), когда кинетической энергии ядер хватает, чтобы преодолеть кулоновское отталкивание.
- Античастицы и аннигиляция
У каждой частицы есть античастица — с той же массой и противоположным зарядом (и другими зарядовыми характеристиками). При встрече частица и античастица аннигилируют: исчезают, превращаясь в фотоны или другие частицы, с выделением энергии, равной их суммарной энергии. Обратный процесс — рождение пары частица — античастица фотоном достаточной энергии.
Ядерная энергетика и элементарные частицы в таблице
| Тема | Главные формулы и факты |
|---|---|
| фотон | E = h · ν = h · c : λ, p = h : λ; 1 эВ = 1,6 · 10−19 Дж |
| фотоэффект | h · ν = Aвых + Eк; e · Uз = Eк; ν_min = Aвых : h |
| дуализм | λ = h : (m · v) — волны де Бройля |
| атом | h · ν = Ek − En; водород En = −13,6 эВ : n2 |
| ядро | A = Z + N; Eсв = Δm · c2; 1 а. е. м. ≈ 931,5 МэВ |
| распад | α: A − 4, Z − 2; β−: Z + 1; N = N0 · 2−t : T |
| реакции | сохраняются A и Z; Q = (mдо − mпосле) · c2 |
| энергетика и частицы | цепная реакция k = 1; синтез при 108 К; кварки, лептоны, античастицы |
Пример с ответом
Условие. Проверьте законы сохранения в реакции деления 23592U + 10n → 14156Ba + 9236Kr + 3 10n.
Ответ. Сохраняются: 236 = 236, 92 = 92.
2 шага с пояснениями — в полном тренажёре, в уроке «Деление ядер и ядерный реактор».
Открыть разбор →Частые ошибки
-
Ошибка 1Замедлитель замедляет нейтроны, а не реакцию: медленные нейтроны лучше захватываются ураном-235, и реакция идёт эффективнее. Реакцию сдерживают поглощающие стержни.
-
Ошибка 2В реакторе уран обогащён до 3–5 %, и цепная реакция на быстрых нейтронах невозможна; ядерного взрыва быть не может. Аварии реакторов — тепловые: перегрев, разрушение, выброс радиоактивных веществ.
-
Ошибка 3Грей измеряет поглощённую энергию, зиверт — биологический эффект с учётом вида излучения. Для γ и β числа совпадают, для α зиверты в 20 раз больше.
Физика · 11 класс
Что внутри темы
- Урок 1Деление ядер и ядерный реактор
- Урок 2Термоядерный синтез. Излучение и жизнь
- Урок 3Элементарные частицы
- Урок 4Проверь себя: квантовая физика
В полном тренажёре — 4 урока с теорией и чертежами, задания 3 уровней, подсказки и разбор каждой задачи.
Чему научится ученик
- Объяснять цепную реакцию и критическую массу
- Описывать устройство ядерного реактора
- Сравнивать энергетику деления и синтеза
- Вычислять дозу излучения и называть способы защиты
- Называть фундаментальные взаимодействия и их переносчиков
- Объяснять, что такое античастица и аннигиляция
Ключевые понятия:деление ядрацепная реакциякоэффициент размножениякритическая массаядерный реакторзамедлительтермоядерный синтезтокамакпоглощённая дозаэквивалентная дозаэлементарная частицаантичастицааннигиляциякваркфундаментальные взаимодействияускоритель
Что требует школьная программа
Описывать деление ядер урана, цепную реакцию, коэффициент размножения нейтронов и устройство ядерного реактора и АЭС; описывать термоядерный синтез и проблему управляемого синтеза; описывать биологическое действие излучений и дозиметрию; описывать элементарные частицы, античастицы, фундаментальные взаимодействия, ускорители и детекторы частиц.
Что повторить и что дальше
Атомное ядро и энергия связиФизика, 11 класс
Физика, 11 класс
Солнечная системаФизика, 11 класс
Вопросы
Ядерная энергетика и элементарные частицы · 11 классВ каком классе проходят тему «Ядерная энергетика и элементарные частицы»?
В 11 классе, предмет «Физика».
Что повторить перед этой темой?
Атомное ядро и энергия связи (11 класс).
Что можно решить бесплатно?
Несколько задач прямо на этой странице. Подсказки, пошаговые решения и задания всех уровней — в полном тренажёре, первые 14 дней бесплатно.
Все темы 11 класса и отчёт для родителя
Первые 14 дней полный тренажёр бесплатно.
