сохранения электрического заряда

ДЕ 4. Структурные уровни и системная организация материи

Тема: Структуры микромира

21. Установите соответствие между свойствами электрона и свидетельствующими о них фактами:
1) корпускулярные свойства
2) волновые свойства

наличие у электрона наименьшего возможного в природе электрического заряда

фотографии электронных треков (линейных следов движения электрона через неустойчивую среду), получаемые на ускорителях

дифракционные картины, возникающие при прохождении электронного пучка через кристалл

35. Распад протона на нейтрон и позитрон (античастицу электрона) запрещен законами сохранения …

энергии

электрического заряда

С сохранением электрического заряда в гипотетической реакции распада протона на нейтрон и позитрон все в порядке. Протон имеет заряд +1 (в единицах фундаментального заряда), нейтрон 0, позитрон – заряд, противоположный заряду электрона, то есть .

числа частиц

Закона сохранения числа частиц в природе не существует. Например, свободный нейтрон распадается на три частицы – протон, электрон и электронное антинейтрино.

лептонного заряда

44. Установите соответствие между началом и окончанием верных утверждений.
1. Электроны …
2. Атомные ядра …
3. Античастицы фотонов …

взаимодействуя друг с другом, образуют атомы и молекулы

являются фотонами

не могут находиться в одном и том же состоянии в одной и той же системе

могут быть как бозонами, так и фермионами

83. Установите соответствие между классами объектов микромира и их свойствами:
1) атомные ядра
2) элементарные частицы
3) фундаментальные частицы

объекты, состоящие из протонов и нейтронов

компактные объекты, размером менее атомного ядра

точечные объекты, не имеющие внутренней структуры, согласно всем проведенным до сих пор экспериментам

объекты, стабильность которых обеспечивается гравитационным взаимодействием

110. При радиоактивном распаде атомного ядра …

суммарная масса покоя продуктов распада меньше массы исходного ядра

суммарная масса покоя продуктов распада всегда равна массе исходного ядра

В силу эквивалентности массы и энергии равенство масс продуктов распада и исходного ядра означало бы, что одинаковы собственные энергии исходного ядра и продуктов его распада. Но тогда ничего не оставалось бы на долю кинетической энергии продуктов распада, то есть они всегда должны были бы рождаться неподвижными! На самом деле продукты распада, как правило, довольно быстро движутся. В частности, именно кинетическая энергия продуктов распада ядер урана трансформируется (частично) в электрическую энергию на атомных электростанциях.

полная энергия продуктов распада равна полной энергии исходного ядра

полная энергия продуктов распада больше полной энергии исходного ядра

Это было бы грубым нарушением закона сохранения энергии. Получился бы «ядерный вечный двигатель», производящий энергии больше, чем потребляющий.

111. Установите соответствие между классами элементарных частиц и критерием их разбиения на эти классы:
1) лептоны и адроны
2) стабильные, нестабильные и резонансы
3) фермионы и бозоны

масса

спин (собственное количество вращательного движения)

время жизни

участие или неучастие в сильном взаимодействии

226. Частицами, которые совпадают со своими собственными античастицами, являются …
электрон

Электрон имеет электрический заряд, поэтому отличается от своей античастицы – позитрона – как минимум знаком электрического заряда.

протон

Протон имеет электрический заряд, поэтому отличается от своей античастицы – антипротона – как минимум знаком электрического заряда.

фотон

нейтральный пи-мезон

Античастица отличается от частицы противоположными знаками всех своих зарядов (если это возможно). Поэтому совпадать со своей античастицей может лишь истинно нейтральная частица, все заряды которой равны нулю.

227. Распад свободного электрона на протон и нейтрон запрещен законом …

сохранения числа частиц

Закона сохранения числа частиц не существует. В большинстве ядерных реакций количества частиц до и после реакции не совпадают.

сохранения энергии

сохранения электрического заряда

всемирного тяготения

В микромире действует один из основных демократических принципов: что не запрещено, то возможно. Если какие-то процессы никогда не наблюдаются, значит, они запрещены каким-то законом природы, чаще всего одним из законов сохранения.

235. В состав обычного вещества не входят …

фотоны

электроны

протоны

нейтроны

261. К числу объектов микромира, у которых до сих пор не выявлено какой-либо внутренней структуры, относится …

протон

электрон

атом водорода

ядро атома гелия

291. Один из критериев классификации элементарных частиц – их …

форма

способность к участию в сильном взаимодействии

положение на эволюционном дереве

размеры

283. Нестабильной частицей, самопроизвольно распадающейся на другие частицы, является свободный …

фотон

нейтрон

протон

электрон

646.Чем меньше масса элементарной частицы, тем, как правило, …

больше ее время жизни

меньше ее электрический заряд

меньше ее время жизни

больше шансов, что она состоит из других частиц

638.К числу критериев классификации элементарных частиц относятся …

размеры, форма, наличие липидной оболочки

массовое число, зарядовое число, номер в периодической таблице

спин, заряд, масса

состав, строение, реакционная способность

595. Самые стабильные элементарные частицы среди приведённых – это ...

нейтроны

гипероны

резонансы

протоны

709.К числу гипотетических элементарных частиц, то есть предсказанных теорией, но пока еще не обнаруженных экспериментами и наблюдениями, относятся …

нейтрино и бозон Хиггса

гравитон и бозон Хиггса

кварки и нейтрино

гравитон и кварки

598. При взаимодействии электрона с его античастицей позитроном (реакция аннигиляции) может возникнуть …

два протона

один протон и несколько фотонов

один протон

несколько фотонов

1144. Установите соответствие между классами объектов микромира и их свойствами:
1) атомные ядра
2) элементарные частицы
3) фундаментальные частицы

объекты, стабильность которых обеспечивается гравитационным взаимодействием

точечные объекты, не имеющие внутренней структуры, согласно всем проведенным до сих пор экспериментам

компактные объекты, размером менее атомного ядра

объекты, состоящие из протонов и нейтронов

864. Атомные электростанции работают за счет …

химического сжигания урана в водороде

энергии, выделяющейся при слиянии ядер урана друг с другом

энергии, выделяющейся при делении ядер урана

того, что нейтроны, вылетающие при делении одного ядра урана, стимулируют деление соседних ядер

877. Относительно энерговыделения на единицу массы топлива можно утверждать, что …

при сжигании водорода в кислороде больше, чем при синтезе гелия из водорода

в термоядерных реакциях оно больше, чем в реакциях деления атомных ядер

в реакциях радиоактивного распада оно больше, чем в химических

для реакций термоядерного синтеза и ядерного деления оно одинаково

882. Распад электрона на протон и нейтрон запрещен законами сохранения …

электрического заряда

числа частиц

энергии

массы

890. К термоядерным реакциям можно отнести реакции …

восстановления металлического железа из оксидов, происходящие в земном ядре за счет высокой температуры

деления ядер урана в реакторе атомной электростанции

слияния ядер водорода в ядра гелия при взрыве водородной бомбы

синтеза ядер тяжелых химических элементов из более легких в недрах звезд

897. При реакции аннигиляции медленного электрона со своей античастицей – позитроном (тоже медленным) чаще всего возникают два фотона. Учитывая, что энергия покоя электрона равна 0,51 МэВ, …
суммарная энергия этих фотонов не превышает 1,02 МэВ

суммарная энергия этих фотонов не может быть меньше 1,02 МэВ

энергии этих фотонов должны быть абсолютно одинаковы и равны 0,51 МэВ

суммарная энергия этих фотонов должна быть меньше 1,02 МэВ

865. Установите соответствие между характеристикой стабильности объекта микромира и самим объектом.
1. Объект абсолютно стабилен, сам по себе не распадается
2. Объект слабо нестабилен, по меркам микромира распадается очень медленно
3. Объект чрезвычайно нестабилен, распадается так быстро, что недоступен прямому наблюдению
свободный нейтрон

атомное ядро

свободный электрон

любой из резонансов

876. Установите соответствие между частицей и ее свойством.

1. Гравитон
2. Кварк
3. Фотон

является составной частицей

не способен существовать поодиночке, в свободном виде

гипотетическая частица, пока не обнаруженная в экспериментах

переносит электромагнитное взаимодействие

876а. Установите соответствие между частицей и ее античастицей.
1. Протон
2. Электрон
3. Фотон

позитрон

гиперон

фотон

антипротон

881. Установите соответствие между фундаментальными взаимодействиями и частицами, которые их переносят.
1. Электромагнитное
2. Слабое
3. Сильное (ядерное)
гравитон

фотон

промежуточные векторные бозоны W+, W– и Z0

глюоны

889. Установите соответствие между гипотетическим процессом и физической величиной, закон сохранения которой запрещает такой процесс.
1. Распад свободного электрона на нейтрон и антипротон
2. Распад свободного нейтрона на электрон и антипротон
3. Превращение свободного бозона в фермион
энергия

электрический заряд

импульс

момент импульса

891. Установите соответствие между гипотетическим процессом и физической величиной, закон сохранения которой запрещает такой процесс.

1. Распад свободного электрона на нейтрон и антипротон
2. Распад свободного нейтрона на электрон и антипротон
3. Превращение свободного бозона в фермион
электрический заряд

энергия

импульс

момент импульса

896. Установите соответствие между началом и концом правильного утверждения.
1. Не очень сильно, всего в несколько раз, различаются размеры …
2. Очень сильно, в сотни тысяч раз, различаются размеры …
3. По современным данным невозможно судить, отличаются ли от нуля размеры …

атомов и неорганических молекул

атомов и атомных ядер

атомов и органических молекул

электронов и кварков

933. Установите соответствие между классами элементарных частиц и критерием, по которому эти классы различаются.
1. Фермионы и бозоны
2. Адроны и лептоны
3. Устойчивые частицы и резонансы

спин

размер и форма

способность участвовать в сильном взаимодействии

время жизни

508. Распад свободного нейтрона на электрон и антипротон запрещен законом …

единства и борьбы противоположностей

сохранения энергии

сохранения массы

сохранения электрического заряда

512. Своей собственной античастицей является …

протон

электрон

фотон

d-кварк

515. Распад свободного электрона на нейтрон и антипротон запрещен законом …

всемирного тяготения

возрастания энтропии

сохранения энергии

сохранения электрического заряда

519. Очень существенно, в десятки и сотни тысяч раз, различаются размеры …

атомов и атомных ядер

атомных ядер и протонов

атомов и неорганических молекул

разных неорганических молекул

525. Являясь условно элементарной частицей, нейтрон состоит из _______
кварка (-ов)

трех

четырех

двух

одного

504. К числу объектов микромира, стабильность которых обеспечивается сильным взаимодействием, относится …

атомное ядро

атом

молекула

электрон

662. Не очень сильно, всего в несколько раз, различаются размеры атомов и …

неорганических молекул

атомных ядер

электронов

молекул биополимеров

692. Частицами-переносчиками известных в настоящее время фундаментальных взаимодействий служат только …

протоны, нейтроны, резонансы

мезоны, барионы, лептоны, кварки и нейтрино

гравитоны, фотоны, глюоны и промежуточные векторные бозоны

электроны и фотоны

1242. Укажите верное утверждение о соотношении величин энергий, выделяющихся на единицу количества вещества.

Энергия термоядерного синтеза в несколько раз меньше энергии цепного деления тяжелых ядер.

В процессе термоядерного синтеза выделяется в тысячи раз больше энергии, чем в процессе деления тяжелых ядер.

Энергия термоядерного синтеза гелия из водорода всего в десятки раз больше энергии горения природного газа.

В процессе сжигания природного газа выделяется больше энергии, чем в процессе радиоактивного распада.

1190. Установите соответствие между началом и окончанием верных утверждений.
1. Электроны …
2. Атомные ядра …
3. Античастицы фотонов …

являются фотонами

могут быть как бозонами, так и фермионами

взаимодействуя друг с другом, образуют атомы и молекулы

не могут находиться в одном и том же состоянии в одной и той же системе

1129. Установите соответствие между классами элементарных частиц и критерием их разбиения на эти классы:
1) лептоны и адроны
2) стабильные, нестабильные и резонансы
3) фермионы и бозоны

участие или неучастие в сильном взаимодействии

спин (собственное количество вращательного движения)

масса

время жизни

спин

размер и форма

способность участвовать в сильном взаимодействии

время жизни

939. Можно точно определить …

период полураспада данного изотопа

среднее время жизни ядер данного изотопа

возраст данного ядра данного изотопа

предстоящее время жизни данного ядра данного изотопа

1022. При самопроизвольном распаде любой частицы …

суммарный электрический заряд продуктов распада должен быть равен заряду этой частицы

суммарная масса (покоя) продуктов распада должна быть равна массе этой частицы

суммарный электрический заряд продуктов распада должен быть меньше заряда этой частицы

суммарная масса (покоя) продуктов распада должна быть меньше массы этой частицы

1123. При радиоактивном распаде атомного ядра выделяется большое количество энергии, что возможно при условии, когда…

полная энергия продуктов распада больше полной энергии исходного ядра

масса материнского ядра больше массы продуктов распада

суммарная масса продуктов распада больше массы исходного ядра

суммарная масса продуктов распада равна массе исходного ядра

1133. При радиоактивном распаде атомного ядра …

полная энергия продуктов распада равна полной энергии исходного ядра

суммарная масса покоя продуктов распада всегда равна массе исходного ядра

суммарная масса покоя продуктов распада меньше массы исходного ядра

полная энергия продуктов распада больше полной энергии исходного ядра

1035. Новые химические элементы могут образовываться при …

столкновениях между собой атомных ядер, разогнанных в ускорителе

испускании гамма-излучения возбужденными атомными ядрами

сжигании топлива в двигателях мощных ракет-носителей, вроде «Энергии»

термоядерных реакциях в недрах звезд

985. Радиоактивный распад атомных ядер сопровождается выделением …

быстрых частиц

электрического тока

теплоты

отравляющих веществ

1009. Алхимики средневековья своей основной задачей считали поиск философского камня – вещества, реагируя с которым свинец превращался бы в золото (трансмутация). Им не удалось решить эту задачу, поскольку …

ввиду химической инертности свинца его трансмутация в золото требует сверхсильных окислителей, разработанных лишь в XX веке

свинец и золото – не просто разные вещества, это разные химические элементы

трансмутация – слишком сложный многоступенчатый процесс, алхимикам не хватило знаний и математической подготовки

превращение свинца в золото требует изменения ядер его атомов, что невозможно сделать химическими средствами

992. Установите соответствие между началом и окончанием верного утверждения.

1. Атомное ядро …

2. Протон …

3. Электрон …

состоит из фотонов

не имеет составных частей

состоит из протонов и нейтронов

состоит из трех кварков

1194. Установите соответствие между формой материи и ее структурой:
1) вещество (как форма материи)
2) физическое поле (например, электромагнитное)
3) физический вакуум

представляет собой устойчивую систему стабильных виртуальных частиц

состоит из реальных частиц, в основе своей – фермионов (нейтронов, протонов, электронов)

представляет собой совокупность как реальных частиц, так и виртуальных, которыми обмениваются соответствующие заряды

может рассматриваться как море постоянно возникающих и исчезающих виртуальных частиц

958. Установите соответствие между частицей и ее античастицей.
1. Протон
2. Электрон
3. Фотон
позитрон

гиперон

фотон

антипротон

объекты, стабильность которых обеспечивается гравитационным взаимодействием

точечные объекты, не имеющие внутренней структуры, согласно всем проведенным до сих пор экспериментам

компактные объекты, размером менее атомного ядра

объекты, состоящие из протонов и нейтронов

1079. Распад свободного электрона на протон и нейтрон запрещен законом …

сохранения числа частиц

сохранения электрического заряда

всемирного тяготения

сохранения энергии

1066.Установите соответствие между классом элементарных частиц и общим свойством всех частиц, принадлежащих к этому классу.

1. Частицы-переносчики взаимодействий
2. Адроны
3. Лептоны

имеют ненулевой электрический заряд

являются фермионами, то есть имеют полуцелый спин

состоят из кварков

являются бозонами, то есть имеют целочисленный

1099. Частицами, которые совпадают со своими собственными античастицами, являются …

нейтральный пи-мезон

фотон

электрон

протон

1226. Фундаментальные частицы, которые входят в структуру вещества, – это …

кварки

глюоны

бозоны

фотоны

1062.Установите соответствие между критериями классификации элементарных частиц и парами частиц, различающихся только по данному критерию из трех приведенных.

1. Способность участвовать в сильном взаимодействии
2. Электрический заряд
3. Спин

электрон и нейтрон

электрон и антипротон

протон и антипротон

фотон и нейтрино

1062а.К составным (то есть имеющим более или менее сложную внутреннюю структуру) объектам микромира относятся …

протон

электрон

Во всех проведенных до сих пор экспериментах, в которых проявлялась корпускулярная сторона электрона, он вел себя как точечная бесструктурная частица. Классическое представление об электроне как о шарике конечного размера, по которому размазан отрицательный заряд, не согласуется как с опытными данными, так и с современными теоретическими представлениями.

фотон

Фотон – квант электромагнитного поля, – как и все частицы-переносчики взаимодействий, является фундаментальной частицей, которую, по современным представлениям, нельзя рассматривать как состоящую из каких-то более элементарных компонент.

атом водорода

Составными являются все объекты мегамира, макромира, а также микромира – за исключением фундаментальных частиц, у которых до сих пор не удалось обнаружить какую-либо внутреннюю структуру и ненулевые размеры. К фундаментальным частицам принадлежат все кварки, все лептоны (в том числе, электрон) и все частицы-переносчики четырех фундаментальных взаимодействий.

1063.К свойствам всех лептонов относятся …

самые малые размеры среди всех элементарных частиц

стабильность

полуцелый спин

неспособность к участию в сильном взаимодействии

Лептоны (греч. — лёгкий) — фундаментальные частицы с полуцелым спином, не участвующие в сильном взаимодействии. Наряду с кварками и калибровочными бозонами лептоны составляют неотъемлемую часть Стандартной модели.

По критерию спина лептоны – частицы с полуцелым спином (то есть фермионы). По критерию способности к участию в фундаментальных взаимодействиях главным отличием лептонов служит отсутствие у них (или в них) зарядов сильного взаимодействия и, как следствие, неспособность к участию в этом взаимодействии. Электрический же заряд у лептона может как присутствовать (электрон), так и отсутствовать (нейтрино). По времени жизни лептоны могут быть как стабильными (электрон), так и нестабильными (мюон).

11. В качестве единиц длины при измерении расстояний между галактиками используют …

парсеки

нанометры

световые годы

астрономические единицы

Привычные метры и километры в масштабах мегамира неудобны, ибо слишком малы. В Солнечной системе удобнее пользоваться естественным масштабом – астрономической единицей (а.е.), по определению равной среднему расстоянию между Солнцем и Землей. Все расстояния между объектами Солнечной системы выражаются относительно небольшим числом астрономических единиц. Например, удаленность больших планет от Солнца варьирует от 0,4 а.е. для Меркурия до 30 а.е. для Нептуна. В дальнем космосе и астрономическая единица оказывается слишком мелкой. Там астрономы пользуются световыми годами (расстоянием, которое свет пролетает за 1 год) и парсеками (1 парсек – это более 3 световых лет и более 200 000 а.е.). И все равно удаленность большинства галактик от нашей Галактики выражается в мегапарсеках (Мпс).