Номер 941, страница 268 - гдз по физике 11 класс сборник задач Дорофейчик, Силенков

941. *На координатной плоскости ZON, где Z — зарядовое число, N — число нейтронов, показано начальное положение ядра некоторого радионуклида (рис. 223). Приведите в соответствие тип радиоактивности и направление, в котором ядро переместится на плоскости ZON после распада.

Рис. 223

Тип радиоактивностиНаправление перемещения

А) $\alpha$-распад; 1) по стрелке 1; 6) по стрелке 6;

Б) $\beta^-$-распад; 2) по стрелке 2; 7) по стрелке 7;

В) $\beta^+$-распад; 3) по стрелке 3; 8) по стрелке 8;

Г) испускание $\gamma$-кванта; 4) по стрелке 4; 9) останется на прежнем месте

Д) испускание протона 5) по стрелке 5;

Решение

Координатная плоскость ZON показывает зависимость числа нейтронов $N$ (ось ординат) от зарядового числа $Z$, которое равно числу протонов (ось абсцисс). Любой радиоактивный распад приводит к изменению состава ядра, что отражается в смещении точки, изображающей ядро, на этой плоскости. Проанализируем каждый тип радиоактивности.

А) α-распад

При альфа-распаде ядро испускает альфа-частицу, которая является ядром гелия $_2^4\text{He}$. Альфа-частица состоит из 2 протонов и 2 нейтронов. Следовательно, зарядовое число $Z$ исходного ядра уменьшается на 2 ($\Delta Z = -2$), а число нейтронов $N$ также уменьшается на 2 ($\Delta N = -2$). На плоскости ZON это соответствует смещению на 2 единицы влево по оси Z и на 2 единицы вниз по оси N. Этому направлению соответствует стрелка 5.

Ответ: 5) по стрелке 5;

Б) β⁻-распад

При бета-минус распаде один из нейтронов в ядре превращается в протон с испусканием электрона и антинейтрино ($n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e$). В результате число нейтронов $N$ уменьшается на 1 ($\Delta N = -1$), а число протонов $Z$ увеличивается на 1 ($\Delta Z = +1$). На плоскости ZON это соответствует смещению на 1 единицу вправо по оси Z и на 1 единицу вниз по оси N. Этому направлению соответствует стрелка 3.

Ответ: 3) по стрелке 3;

В) β⁺-распад

При бета-плюс распаде один из протонов в ядре превращается в нейтрон с испусканием позитрона и нейтрино ($p \rightarrow n + e^+ + \nu_e$). В результате число протонов $Z$ уменьшается на 1 ($\Delta Z = -1$), а число нейтронов $N$ увеличивается на 1 ($\Delta N = +1$). На плоскости ZON это соответствует смещению на 1 единицу влево по оси Z и на 1 единицу вверх по оси N. Этому направлению соответствует стрелка 7.

Ответ: 7) по стрелке 7;

Г) испускание γ-кванта

При испускании гамма-кванта возбужденное ядро переходит в состояние с меньшей энергией. При этом состав ядра (число протонов $Z$ и нейтронов $N$) не изменяется ($\Delta Z = 0$, $\Delta N = 0$). Следовательно, положение ядра на плоскости ZON не меняется.

Ответ: 9) останется на прежнем месте;

Д) испускание протона

При испускании протона ядро теряет один протон ($p$). В результате зарядовое число $Z$ уменьшается на 1 ($\Delta Z = -1$), а число нейтронов $N$ не изменяется ($\Delta N = 0$). На плоскости ZON это соответствует смещению на 1 единицу влево по оси Z. Этому направлению соответствует стрелка 6.

Ответ: 6) по стрелке 6;