Заголовок: ВПР 2021 год по физике 11 класс. Вариант 20.
Комментарий:
Версия для копирования в MS Word
PDF-версии: горизонтальная · вертикальная · крупный шрифт · с большим полем
РЕШУ ВПР — физика–11
Вариант № 185202

ВПР 2021 год по физике 11 класс. Вариант 20.

1.  
i

Про­чи­тай­те пе­ре­чень по­ня­тий, с ко­то­ры­ми Вы встре­ча­лись в курсе фи­зи­ки:

генри, ки­пе­ние, ин­тер­фе­рен­ция, кулон, литр, инер­ция.

Раз­де­ли­те эти по­ня­тия на две груп­пы по вы­бран­но­му Вами при­зна­ку. За­пи­ши­те в таб­ли­цу на­зва­ние каж­дой груп­пы и по­ня­тия, вхо­дя­щие в эту груп­пу.



На­зва­ние груп­пы по­ня­тийПе­ре­чень по­ня­тий
2.  
i

Вы­бе­ри­те два вер­ных утвер­жде­ния о фи­зи­че­ских яв­ле­ни­ях, ве­ли­чи­нах и за­ко­но­мер­но­стях. За­пи­ши­те в от­ве­те их но­ме­ра.

1)  Одна и та же сила со­об­ща­ет телу боль­шей массы мень­шее уско­ре­ние.

2)  В си­сте­ме Солн­це  — Земля Солн­це из­лу­ча­ет толь­ко тогда, когда в дан­ной мест­но­сти день, Земля  — когда ночь.

3)  Силой Ам­пе­ра на­зы­ва­ют силу, с ко­то­рой маг­нит­ное поле дей­ству­ет на про­вод­ник с током.

4)  Яв­ле­ние ди­фрак­ции не может на­блю­дать­ся для элек­тро­маг­нит­ных волн длин­но­вол­но­вой части ра­дио­ди­а­па­зо­на.

5)  Пе­ри­од по­лу­рас­па­да урана 4,5 млрд лет, что пре­вы­ша­ет при­мер­но в мил­ли­он раз воз­раст Земли.

3.  
i

Что про­изойдёт с мячом, не­по­движ­но ле­жа­щим на полу ва­го­на дви­жу­ще­го­ся по­ез­да, если поезд по­вернёт на­ле­во?

4.  
i

Твёрдый наф­та­лин мед­лен­но на­гре­ва­ли в со­су­де на спир­тов­ке. В таб­ли­це при­ве­де­ны ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ний его тем­пе­ра­ту­ры с те­че­ни­ем вре­ме­ни.

 

Время, мин.02468101214
Тем­пе­ра­ту­ра, °С7076808080828895

 

В каком(-их) аг­ре­гат­ном(-ых) со­сто­я­нии(-ях) на­хо­дил­ся наф­та­лин через 10 мин. после на­ча­ла из­ме­ре­ний тем­пе­ра­ту­ры?

5.  
i

В тер­мос с водой ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ры по­ло­жи­ли не­сколь­ко ку­би­ков льда (tльда = 0 °C), после чего тер­мос плот­но за­кры­ли. Счи­тая тер­мос иде­аль­ным теп­ло­изо­ля­то­ром, ука­жи­те, как в пре­де­лах не­сколь­ких минут из­ме­ня­ют­ся тем­пе­ра­ту­ра воды и масса льда?

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

 

1)  уве­ли­чи­лась;

2)  умень­ши­лась;

3)  не из­ме­ни­лась.

 

За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры для каж­дой фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны. Цифры в от­ве­те могут по­вто­рять­ся.

 

Тем­пе­ра­ту­ра водыМасса льда
6.  
i

На одну из гра­ней стек­лян­ной приз­мы из воз­ду­ха па­да­ет луч света (см. рис., вид сбоку). Изоб­ра­зи­те при­мер­ный ход луча в приз­ме и после вы­хо­да света из стек­ла в воз­дух.

7.  
i

Какая ча­сти­ца Х об­ра­зу­ет­ся в ядер­ной ре­ак­ции  в сте­пе­ни 6 _3Li плюс в сте­пе­ни 1 _1parrow X плюс в кубе _2He?

8.  
i

В ка­туш­ку 2, за­мкну­тую на галь­ва­но­метр, вно­сят ниж­ний торец ка­туш­ки 1, под­ключённой к ис­точ­ни­ку тока (рис. 1). При дви­же­нии ка­туш­ки 1 в ка­туш­ке 2 на­блю­да­ют воз­ник­но­ве­ние ин­дук­ци­он­но­го тока, ко­то­рый фик­си­ру­ет­ся галь­ва­но­мет­ром. Из­ме­няя на­прав­ле­ние и ско­рость дви­же­ния ка­туш­ки 1, по­лу­ча­ют гра­фик за­ви­си­мо­сти ин­дук­ци­он­но­го тока в ка­туш­ке 2 от вре­ме­ни (рис. 2).

Рис. 1

Рис. 2

Вы­бе­ри­те два вер­ных утвер­жде­ния, со­от­вет­ству­ю­щих дан­ным гра­фи­ка. За­пи­ши­те в от­ве­те их но­ме­ра.

1)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t1 до t2 ка­туш­ка 1 по­ко­ит­ся от­но­си­тель­но ка­туш­ки 2.

2)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от 0 до t1 ка­туш­ка 1 дви­жет­ся от­но­си­тель­но ка­туш­ки 2 рав­но­уско­рен­но.

3)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t2 до t3 ка­туш­ку 1 не пе­ре­ме­ща­ют от­но­си­тель­но ка­туш­ки 2.

4)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t2 до t3 ка­туш­ка 1 дви­жет­ся от­но­си­тель­но ка­туш­ки 2 с боль­шей ско­ро­стью, чем в про­ме­жут­ке от 0 до t1.

5)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t2 до t3 ка­туш­ку 1 вно­сят в ка­туш­ку 2 ниж­ним тор­цом.

9.  
i

В таб­ли­це при­ве­де­на верх­няя гра­ни­ца ча­стот, вос­при­ни­ма­е­мых ор­га­ном слуха не­ко­то­рых жи­вот­ных.

 

Жи­вот­ныеВерх­няя гра­ни­ца

ча­сто­ты, кГц

Ля­гуш­ки30
Тю­ле­ни55
Ле­ту­чие мыши150
Дель­фи­ны200

 

Кто из ука­зан­ных жи­вот­ных вос­при­ни­ма­ет уль­тра­зву­ко­вой сиг­нал с дли­ной волны 2,5 мм? Ско­рость звука в воз­ду­хе при­нять рав­ной 340 м/с. За­пи­ши­те ре­ше­ние и ответ.

10.  
i

С по­мо­щью мен­зур­ки из­ме­ря­ли объём тела. По­греш­ность из­ме­ре­ний объёма тела равна цене де­ле­ния шкалы мен­зур­ки (см. ри­су­нок).

За­пи­ши­те в от­ве­те объём тела с учётом по­греш­но­сти из­ме­ре­ний.

11.  
i

В се­ре­ди­не XVII  в. Б. Пас­каль про­де­лал сле­ду­ю­щий опыт, из­вест­ный как «гид­ро­ста­ти­че­ский па­ра­докс»: пря­мой ци­линдр, а также рас­ши­ря­ю­щий­ся и сужа­ю­щий­ся со­су­ды (см. рис.) со­зда­ют рав­ное дав­ле­ние на свои донья, если плот­ность и вы­со­та на­ли­той в них жид­ко­сти оди­на­ко­вы.

В чём за­клю­ча­ет­ся соб­ствен­но па­ра­докс?

12.  
i

Вам не­об­хо­ди­мо ис­сле­до­вать, как ме­ня­ет­ся дав­ле­ние воз­ду­ха при из­ме­не­нии его объёма, если дру­гие па­ра­мет­ры воз­ду­ха оста­ют­ся не­из­мен­ны­ми. Име­ет­ся сле­ду­ю­щее обо­ру­до­ва­ние (см. рис.):

− силь­фон (при­бор, при по­мо­щи ко­то­ро­го можно из­ме­нять объём воз­ду­ха; силь­фон под­клю­ча­ет­ся к ма­но­мет­ру);

− ма­но­метр;

− сосуд с водой;

− го­рел­ка.

В от­ве­те:

1.  Опи­ши­те экс­пе­ри­мен­таль­ную уста­нов­ку.

2.  Опи­ши­те по­ря­док дей­ствий при про­ве­де­нии ис­сле­до­ва­ния.

13.  
i

Для каж­до­го при­ме­ра про­яв­ле­ния фи­зи­че­ских яв­ле­ний из пер­во­го столб­ца под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щее на­зва­ние фи­зи­че­ско­го яв­ле­ния из вто­ро­го столб­ца. За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

ПРИ­МЕ­РЫ

А)  При уско­ре­нии по­ез­да мячик на­чи­на­ет ка­тить­ся про­тив на­прав­ле­ния дви­же­ния по­ез­да.

Б)  Струя воды от­кло­ня­ет­ся, при­тя­ги­ва­ясь к за­ря­жен­ной пласт­мас­со­вой расчёске.

ФИ­ЗИ­ЧЕ­СКИЕ ЯВ­ЛЕ­НИЯ

1)  элек­три­за­ция тела при тре­нии

2)  элек­три­за­ция тела через вли­я­ние

3)  инер­ция

4)  гра­ви­та­ция

За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

AБ
14.  
i

Пы­ле­сос

Устрой­ство пы­ле­со­са с мо­мен­та его изоб­ре­те­ния в 1860-х гг. оста­лось в ос­нов­ном преж­ним: элек­тро­вен­ти­ля­тор, со­зда­вая раз­ре­же­ние в ка­ме­ре, за­са­сы­ва­ет через шланг с на­сад­ка­ми пыль вме­сте с воз­ду­хом и, про­пус­кая воз­дух через не­сколь­ко пы­ле­уло­ви­те­лей (филь­тров), вы­тал­ки­ва­ет его на­ру­жу. В про­мыш­лен­ных пы­ле­со­сах круп­ный мусор, по­па­дая из шлан­га в ка­ме­ру-бун­кер, где ско­рость воз­душ­но­го по­то­ка ниже, осе­да­ет на дно. Более мел­кие ча­сти­цы, во­вле­ка­ясь в спи­ра­ле­вид­ное дви­же­ние в се­па­ра­то­ре-цик­ло­не, «не удер­жи­ва­ют­ся» в цен­тре по­то­ка, от­ле­тая на пе­ри­фе­рию. Филь­тры тон­кой очист­ки, вы­пол­нен­ные из по­ри­сто­го ма­те­ри­а­ла, спо­соб­ны за­дер­жи­вать пыль раз­ме­ром мень­ше мик­ро­на. В ряде мо­де­лей перед таким филь­тром раз­ме­ща­ют вих­ре­вую ка­ме­ру с пен­ным водо-воз­душ­ным слоем, обес­пе­чи­ва­ю­щим улав­ли­ва­ние пыли за счёт её сма­чи­ва­ния. В таких пы­ле­со­сах есть спе­ци­аль­ный бун­кер с водой. Со­вре­мен­ные пы­ле­со­сы  — слож­ные при­бо­ры: они осна­ще­ны си­сте­мой ав­то­ма­ти­ки, ко­то­рая может, на­при­мер, ре­а­ги­руя на умень­ше­ние раз­ре­же­ния в ка­ме­ре, сиг­на­ли­зи­ро­вать о за­пол­не­нии бун­ке­ра, мешка филь­тра и т. п.

 

 

Пра­ви­ла экс­плу­а­та­ции

1.  Не остав­ляй­те включённый пы­ле­сос без при­смот­ра.

2.  Не от­со­еди­няй­те пы­ле­сос от сети, дер­жась за ка­бель.

3.  Не тро­гай­те влаж­ны­ми ру­ка­ми вилку или пы­ле­сос.

4.  Не до­пус­кай­те кон­так­та волос, одеж­ды, паль­цев с от­вер­сти­я­ми в кор­пу­се пы­ле­со­са.

5.  Не ис­поль­зуй­те пы­ле­сос для сбора воды и го­рю­чих ве­ществ (бен­зин, ке­ро­син).

По­че­му пы­ле­со­сы с вих­ре­вой ка­ме­рой тре­бу­ют не толь­ко очист­ки бун­ке­ра, но и за­ме­ны воды?

15.  
i

Пы­ле­сос

Устрой­ство пы­ле­со­са с мо­мен­та его изоб­ре­те­ния в 1860-х гг. оста­лось в ос­нов­ном преж­ним: элек­тро­вен­ти­ля­тор, со­зда­вая раз­ре­же­ние в ка­ме­ре, за­са­сы­ва­ет через шланг с на­сад­ка­ми пыль вме­сте с воз­ду­хом и, про­пус­кая воз­дух через не­сколь­ко пы­ле­уло­ви­те­лей (филь­тров), вы­тал­ки­ва­ет его на­ру­жу. В про­мыш­лен­ных пы­ле­со­сах круп­ный мусор, по­па­дая из шлан­га в ка­ме­ру-бун­кер, где ско­рость воз­душ­но­го по­то­ка ниже, осе­да­ет на дно. Более мел­кие ча­сти­цы, во­вле­ка­ясь в спи­ра­ле­вид­ное дви­же­ние в се­па­ра­то­ре-цик­ло­не, «не удер­жи­ва­ют­ся» в цен­тре по­то­ка, от­ле­тая на пе­ри­фе­рию. Филь­тры тон­кой очист­ки, вы­пол­нен­ные из по­ри­сто­го ма­те­ри­а­ла, спо­соб­ны за­дер­жи­вать пыль раз­ме­ром мень­ше мик­ро­на. В ряде мо­де­лей перед таким филь­тром раз­ме­ща­ют вих­ре­вую ка­ме­ру с пен­ным водо-воз­душ­ным слоем, обес­пе­чи­ва­ю­щим улав­ли­ва­ние пыли за счёт её сма­чи­ва­ния. В таких пы­ле­со­сах есть спе­ци­аль­ный бун­кер с водой. Со­вре­мен­ные пы­ле­со­сы  — слож­ные при­бо­ры: они осна­ще­ны си­сте­мой ав­то­ма­ти­ки, ко­то­рая может, на­при­мер, ре­а­ги­руя на умень­ше­ние раз­ре­же­ния в ка­ме­ре, сиг­на­ли­зи­ро­вать о за­пол­не­нии бун­ке­ра, мешка филь­тра и т. п.

 

 

Пра­ви­ла экс­плу­а­та­ции

1.  Не остав­ляй­те включённый пы­ле­сос без при­смот­ра.

2.  Не от­со­еди­няй­те пы­ле­сос от сети, дер­жась за ка­бель.

3.  Не тро­гай­те влаж­ны­ми ру­ка­ми вилку или пы­ле­сос.

4.  Не до­пус­кай­те кон­так­та волос, одеж­ды, паль­цев с от­вер­сти­я­ми в кор­пу­се пы­ле­со­са.

5.  Не ис­поль­зуй­те пы­ле­сос для сбора воды и го­рю­чих ве­ществ (бен­зин, ке­ро­син).

По­че­му нель­зя со­би­рать раз­ли­тый бен­зин пы­ле­со­сом?

16.  
i

Гамма-из­лу­че­ние

Гамма-из­лу­че­ние было от­кры­то в на­ча­ле XX в. при изу­че­нии ра­дио­ак­тив­но­го из­лу­че­ния радия. Гамма-из­лу­че­ние  — ши­ро­кий диа­па­зон элек­тро­маг­нит­но­го спек­тра, по­сколь­ку он не огра­ни­чен со сто­ро­ны вы­со­ких энер­гий. Мяг­кое гамма-из­лу­че­ние с энер­ги­ей от 100 кэВ об­ра­зу­ет­ся при энер­ге­ти­че­ских пе­ре­хо­дах внут­ри атом­ных ядер. Более жёсткое, с энер­ги­ей от 10 МэВ,  — при ядер­ных ре­ак­ци­ях. Су­ще­ству­ют кос­ми­че­ские гамма-лучи, ко­то­рые почти пол­но­стью за­дер­жи­ва­ют­ся ат­мо­сфе­рой Земли, по­это­му на­блю­дать их можно толь­ко из кос­мо­са. На ри­сун­ке  — фо­то­гра­фия неба в гамма-лучах с энер­ги­ей 100 МэВ. Обзор в диа­па­зо­не жёстко­го гамма-из­лу­че­ния вы­пол­нен кос­ми­че­ской гамма-об­сер­ва­то­ри­ей «Комп­тон», ко­то­рая была за­пу­ще­на по про­грам­ме NASA «Ве­ли­кие об­сер­ва­то­рии» и с 1991 по 2000 г. вела на­блю­де­ния в диа­па­зо­не от жёстко­го рент­ге­на до жёстко­го гамма-из­лу­че­ния. На фо­то­гра­фии отчётливо видна плос­кость Га­лак­ти­ки, где из­лу­че­ние фор­ми­ру­ет­ся в ос­нов­ном остат­ка­ми сверх­но­вых. Яркие ис­точ­ни­ки вдали от плос­ко­сти Га­лак­ти­ки имеют в ос­нов­ном вне­га­лак­ти­че­ское про­ис­хож­де­ние. Гамма-кван­ты сверх­вы­со­ких энер­гий (от 100 ГэВ) рож­да­ют­ся при столк­но­ве­нии за­ря­жен­ных ча­стиц, разо­гнан­ных мощ­ны­ми элек­тро­маг­нит­ны­ми по­ля­ми кос­ми­че­ских объ­ек­тов или зем­ных уско­ри­те­лей эле­мен­тар­ных ча­стиц. В ат­мо­сфе­ре они раз­ру­ша­ют ядра ато­мов, по­рож­дая кас­ка­ды ча­стиц, ле­тя­щих с око­ло­све­то­вой ско­ро­стью. При тор­мо­же­нии эти ча­сти­цы ис­пус­ка­ют свет, ко­то­рый на­блю­да­ют с по­мо­щью спе­ци­аль­ных те­ле­ско­пов на Земле. Где и как об­ра­зу­ют­ся гамма-лучи уль­тра­вы­со­ких энер­гий (от 100 ТэВ1), пока не впол­не ясно. Зем­ным тех­но­ло­ги­ям такие энер­гии не­до­ступ­ны. Самые энер­гич­ные на­блю­да­е­мые кван­ты (1020−1021 эВ) при­хо­дят из кос­мо­са край­не редко  — при­мер­но один квант в 100 лет на квад­рат­ный ки­ло­метр. Гамма-кван­ты не­га­тив­но воз­дей­ству­ют на ор­га­низм че­ло­ве­ка и яв­ля­ют­ся му­та­ген­ным фак­то­ром. Об­ла­дая вы­со­кой про­ни­ка­ю­щей спо­соб­но­стью, они иони­зу­ют и раз­ру­ша­ют мо­ле­ку­лы, ко­то­рые, в свою оче­редь, на­чи­на­ют иони­зи­ро­вать сле­ду­ю­щую пор­цию мо­ле­кул. Про­ис­хо­дит транс­фор­ма­ция кле­ток и по­яв­ле­ние му­ти­ро­ван­ных кле­ток, ко­то­рые не спо­соб­ны ис­пол­нять свой­ствен­ные им функ­ции. Не­смот­ря на опас­ность таких лучей, их ис­поль­зу­ют в раз­лич­ных об­ла­стях, со­блю­дая не­об­хо­ди­мые меры за­щи­ты, на­при­мер для сте­ри­ли­за­ции про­дук­тов, об­ра­бот­ки ме­ди­цин­ско­го ин­стру­мен­та­рия и тех­ни­ки, кон­тро­ля над внут­рен­ним со­сто­я­ни­ем ряда из­де­лий, а также для куль­ти­ви­ро­ва­ния рас­те­ний. В по­след­нем слу­чае му­та­ции сель­ско­хо­зяй­ствен­ных куль­тур поз­во­ля­ют ис­поль­зо­вать их для вы­ра­щи­ва­ния на тер­ри­то­рии стран, из­на­чаль­но к этому не при­спо­соб­лен­ных. При­ме­ня­ют­ся гамма-лучи и при ле­че­нии раз­лич­ных он­ко­ло­ги­че­ских за­бо­ле­ва­ний. Метод по­лу­чил на­зва­ние лу­че­вой те­ра­пии.

 

1 1 ТэВ  =  1012 эВ; 1 эВ  =  1,6 · 10–19 Дж.

Вставь­те в пред­ло­же­ние про­пу­щен­ные слова (со­че­та­ния слов), ис­поль­зуя ин­фор­ма­цию из тек­ста. Зем­ные ор­га­низ­мы за­щи­ще­ны от воз­дей­ствия кос­ми­че­ских гамма-кван­тов, так как они за­дер­жи­ва­ют­ся _________________. Для на­блю­де­ния этого гамма-из­лу­че­ния ис­поль­зу­ют гамма-те­ле­ско­пы, рас­по­ло­жен­ные _______________________.

17.  
i

Гамма-из­лу­че­ние

Гамма-из­лу­че­ние было от­кры­то в на­ча­ле XX в. при изу­че­нии ра­дио­ак­тив­но­го из­лу­че­ния радия. Гамма-из­лу­че­ние  — ши­ро­кий диа­па­зон элек­тро­маг­нит­но­го спек­тра, по­сколь­ку он не огра­ни­чен со сто­ро­ны вы­со­ких энер­гий. Мяг­кое гамма-из­лу­че­ние с энер­ги­ей от 100 кэВ об­ра­зу­ет­ся при энер­ге­ти­че­ских пе­ре­хо­дах внут­ри атом­ных ядер. Более жёсткое, с энер­ги­ей от 10 МэВ,  — при ядер­ных ре­ак­ци­ях. Су­ще­ству­ют кос­ми­че­ские гамма-лучи, ко­то­рые почти пол­но­стью за­дер­жи­ва­ют­ся ат­мо­сфе­рой Земли, по­это­му на­блю­дать их можно толь­ко из кос­мо­са. На ри­сун­ке  — фо­то­гра­фия неба в гамма-лучах с энер­ги­ей 100 МэВ. Обзор в диа­па­зо­не жёстко­го гамма-из­лу­че­ния вы­пол­нен кос­ми­че­ской гамма-об­сер­ва­то­ри­ей «Комп­тон», ко­то­рая была за­пу­ще­на по про­грам­ме NASA «Ве­ли­кие об­сер­ва­то­рии» и с 1991 по 2000 г. вела на­блю­де­ния в диа­па­зо­не от жёстко­го рент­ге­на до жёстко­го гамма-из­лу­че­ния. На фо­то­гра­фии отчётливо видна плос­кость Га­лак­ти­ки, где из­лу­че­ние фор­ми­ру­ет­ся в ос­нов­ном остат­ка­ми сверх­но­вых. Яркие ис­точ­ни­ки вдали от плос­ко­сти Га­лак­ти­ки имеют в ос­нов­ном вне­га­лак­ти­че­ское про­ис­хож­де­ние. Гамма-кван­ты сверх­вы­со­ких энер­гий (от 100 ГэВ) рож­да­ют­ся при столк­но­ве­нии за­ря­жен­ных ча­стиц, разо­гнан­ных мощ­ны­ми элек­тро­маг­нит­ны­ми по­ля­ми кос­ми­че­ских объ­ек­тов или зем­ных уско­ри­те­лей эле­мен­тар­ных ча­стиц. В ат­мо­сфе­ре они раз­ру­ша­ют ядра ато­мов, по­рож­дая кас­ка­ды ча­стиц, ле­тя­щих с око­ло­све­то­вой ско­ро­стью. При тор­мо­же­нии эти ча­сти­цы ис­пус­ка­ют свет, ко­то­рый на­блю­да­ют с по­мо­щью спе­ци­аль­ных те­ле­ско­пов на Земле. Где и как об­ра­зу­ют­ся гамма-лучи уль­тра­вы­со­ких энер­гий (от 100 ТэВ1), пока не впол­не ясно. Зем­ным тех­но­ло­ги­ям такие энер­гии не­до­ступ­ны. Самые энер­гич­ные на­блю­да­е­мые кван­ты (1020−1021 эВ) при­хо­дят из кос­мо­са край­не редко  — при­мер­но один квант в 100 лет на квад­рат­ный ки­ло­метр. Гамма-кван­ты не­га­тив­но воз­дей­ству­ют на ор­га­низм че­ло­ве­ка и яв­ля­ют­ся му­та­ген­ным фак­то­ром. Об­ла­дая вы­со­кой про­ни­ка­ю­щей спо­соб­но­стью, они иони­зу­ют и раз­ру­ша­ют мо­ле­ку­лы, ко­то­рые, в свою оче­редь, на­чи­на­ют иони­зи­ро­вать сле­ду­ю­щую пор­цию мо­ле­кул. Про­ис­хо­дит транс­фор­ма­ция кле­ток и по­яв­ле­ние му­ти­ро­ван­ных кле­ток, ко­то­рые не спо­соб­ны ис­пол­нять свой­ствен­ные им функ­ции. Не­смот­ря на опас­ность таких лучей, их ис­поль­зу­ют в раз­лич­ных об­ла­стях, со­блю­дая не­об­хо­ди­мые меры за­щи­ты, на­при­мер для сте­ри­ли­за­ции про­дук­тов, об­ра­бот­ки ме­ди­цин­ско­го ин­стру­мен­та­рия и тех­ни­ки, кон­тро­ля над внут­рен­ним со­сто­я­ни­ем ряда из­де­лий, а также для куль­ти­ви­ро­ва­ния рас­те­ний. В по­след­нем слу­чае му­та­ции сель­ско­хо­зяй­ствен­ных куль­тур поз­во­ля­ют ис­поль­зо­вать их для вы­ра­щи­ва­ния на тер­ри­то­рии стран, из­на­чаль­но к этому не при­спо­соб­лен­ных. При­ме­ня­ют­ся гамма-лучи и при ле­че­нии раз­лич­ных он­ко­ло­ги­че­ских за­бо­ле­ва­ний. Метод по­лу­чил на­зва­ние лу­че­вой те­ра­пии.

 

1 1 ТэВ  =  1012 эВ; 1 эВ  =  1,6 · 10–19 Дж.

Энер­гия кван­та опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле E = h\nu. Оце­ни­те ча­сто­ту гамма-из­лу­че­ния, об­ра­зу­ю­ще­го­ся при энер­ге­ти­че­ских пе­ре­хо­дах внут­ри атом­ных ядер. Ответ дайте в виде числа, умно­жен­но­го на 1019 Гц.

18.  
i

Гамма-из­лу­че­ние

Гамма-из­лу­че­ние было от­кры­то в на­ча­ле XX в. при изу­че­нии ра­дио­ак­тив­но­го из­лу­че­ния радия. Гамма-из­лу­че­ние  — ши­ро­кий диа­па­зон элек­тро­маг­нит­но­го спек­тра, по­сколь­ку он не огра­ни­чен со сто­ро­ны вы­со­ких энер­гий. Мяг­кое гамма-из­лу­че­ние с энер­ги­ей от 100 кэВ об­ра­зу­ет­ся при энер­ге­ти­че­ских пе­ре­хо­дах внут­ри атом­ных ядер. Более жёсткое, с энер­ги­ей от 10 МэВ,  — при ядер­ных ре­ак­ци­ях. Су­ще­ству­ют кос­ми­че­ские гамма-лучи, ко­то­рые почти пол­но­стью за­дер­жи­ва­ют­ся ат­мо­сфе­рой Земли, по­это­му на­блю­дать их можно толь­ко из кос­мо­са. На ри­сун­ке  — фо­то­гра­фия неба в гамма-лучах с энер­ги­ей 100 МэВ. Обзор в диа­па­зо­не жёстко­го гамма-из­лу­че­ния вы­пол­нен кос­ми­че­ской гамма-об­сер­ва­то­ри­ей «Комп­тон», ко­то­рая была за­пу­ще­на по про­грам­ме NASA «Ве­ли­кие об­сер­ва­то­рии» и с 1991 по 2000 г. вела на­блю­де­ния в диа­па­зо­не от жёстко­го рент­ге­на до жёстко­го гамма-из­лу­че­ния. На фо­то­гра­фии отчётливо видна плос­кость Га­лак­ти­ки, где из­лу­че­ние фор­ми­ру­ет­ся в ос­нов­ном остат­ка­ми сверх­но­вых. Яркие ис­точ­ни­ки вдали от плос­ко­сти Га­лак­ти­ки имеют в ос­нов­ном вне­га­лак­ти­че­ское про­ис­хож­де­ние. Гамма-кван­ты сверх­вы­со­ких энер­гий (от 100 ГэВ) рож­да­ют­ся при столк­но­ве­нии за­ря­жен­ных ча­стиц, разо­гнан­ных мощ­ны­ми элек­тро­маг­нит­ны­ми по­ля­ми кос­ми­че­ских объ­ек­тов или зем­ных уско­ри­те­лей эле­мен­тар­ных ча­стиц. В ат­мо­сфе­ре они раз­ру­ша­ют ядра ато­мов, по­рож­дая кас­ка­ды ча­стиц, ле­тя­щих с око­ло­све­то­вой ско­ро­стью. При тор­мо­же­нии эти ча­сти­цы ис­пус­ка­ют свет, ко­то­рый на­блю­да­ют с по­мо­щью спе­ци­аль­ных те­ле­ско­пов на Земле. Где и как об­ра­зу­ют­ся гамма-лучи уль­тра­вы­со­ких энер­гий (от 100 ТэВ1), пока не впол­не ясно. Зем­ным тех­но­ло­ги­ям такие энер­гии не­до­ступ­ны. Самые энер­гич­ные на­блю­да­е­мые кван­ты (1020−1021 эВ) при­хо­дят из кос­мо­са край­не редко  — при­мер­но один квант в 100 лет на квад­рат­ный ки­ло­метр. Гамма-кван­ты не­га­тив­но воз­дей­ству­ют на ор­га­низм че­ло­ве­ка и яв­ля­ют­ся му­та­ген­ным фак­то­ром. Об­ла­дая вы­со­кой про­ни­ка­ю­щей спо­соб­но­стью, они иони­зу­ют и раз­ру­ша­ют мо­ле­ку­лы, ко­то­рые, в свою оче­редь, на­чи­на­ют иони­зи­ро­вать сле­ду­ю­щую пор­цию мо­ле­кул. Про­ис­хо­дит транс­фор­ма­ция кле­ток и по­яв­ле­ние му­ти­ро­ван­ных кле­ток, ко­то­рые не спо­соб­ны ис­пол­нять свой­ствен­ные им функ­ции. Не­смот­ря на опас­ность таких лучей, их ис­поль­зу­ют в раз­лич­ных об­ла­стях, со­блю­дая не­об­хо­ди­мые меры за­щи­ты, на­при­мер для сте­ри­ли­за­ции про­дук­тов, об­ра­бот­ки ме­ди­цин­ско­го ин­стру­мен­та­рия и тех­ни­ки, кон­тро­ля над внут­рен­ним со­сто­я­ни­ем ряда из­де­лий, а также для куль­ти­ви­ро­ва­ния рас­те­ний. В по­след­нем слу­чае му­та­ции сель­ско­хо­зяй­ствен­ных куль­тур поз­во­ля­ют ис­поль­зо­вать их для вы­ра­щи­ва­ния на тер­ри­то­рии стран, из­на­чаль­но к этому не при­спо­соб­лен­ных. При­ме­ня­ют­ся гамма-лучи и при ле­че­нии раз­лич­ных он­ко­ло­ги­че­ских за­бо­ле­ва­ний. Метод по­лу­чил на­зва­ние лу­че­вой те­ра­пии.

 

1 1 ТэВ  =  1012 эВ; 1 эВ  =  1,6 · 10–19 Дж.

По­че­му гамма-из­лу­че­ние ис­поль­зу­ют для сте­ри­ли­за­ции про­дук­тов и ме­ди­цин­ских ин­стру­мен­тов?