Заголовок: Демонстрационная версия ВПР по физике 11 класс 2020−2024 гг.
Комментарий:
Версия для копирования в MS Word
PDF-версии: горизонтальная · вертикальная · крупный шрифт · с большим полем
РЕШУ ВПР — физика–11
Вариант № 147569

Демонстрационная версия ВПР по физике 11 класс 2020−2024 гг.

1.  
i

Про­чи­тай­те пе­ре­чень по­ня­тий, с ко­то­ры­ми вы стал­ки­ва­лись в курсе фи­зи­ки:

элек­тро­маг­нит­ная ин­дук­ция, иде­аль­ный газ, гра­ви­та­ци­он­ное вза­и­мо­дей­ствие,

то­чеч­ный элек­три­че­ский заряд, иде­аль­ный блок, ис­па­ре­ние жид­ко­сти.

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)  Сила Ар­хи­ме­да уве­ли­чи­ва­ет­ся с уве­ли­че­ни­ем плот­но­сти тела, по­гружённого в жид­кость.

2)  Им­пульс тела  — век­тор­ная ве­ли­чи­на, рав­ная про­из­ве­де­нию массы тела на его уско­ре­ние.

3)  В про­цес­се плав­ле­ния кри­стал­ли­че­ских тел их тем­пе­ра­ту­ра остаётся не­из­мен­ной.

4)  Раз­но­имённые по­лю­са по­сто­ян­ных маг­ни­тов от­тал­ки­ва­ют­ся друг от друга.

5)  Силой Ло­рен­ца на­зы­ва­ют силу, с ко­то­рой маг­нит­ное поле дей­ству­ет на дви­жу­щи­е­ся за­ря­жен­ные ча­сти­цы.

3.  
i

В ис­то­рии из­вест­ны слу­чаи об­ру­ше­ния мо­стов, когда по ним про­хо­дил строй сол­дат, мар­ши­ру­ю­щих «в ногу». Дело в том, что в этих слу­ча­ях ча­сто­та шагов сол­дат сов­па­да­ла с соб­ствен­ной ча­сто­той сво­бод­ных ко­ле­ба­ний моста, и он на­чи­нал ко­ле­бать­ся с очень боль­шой ам­пли­ту­дой. Какое яв­ле­ние на­блю­да­лось в этих слу­ча­ях?

4.  
i

Че­ты­ре ме­тал­ли­че­ских брус­ка (A, B, C и D) по­ло­жи­ли вплот­ную друг к другу, как по­ка­за­но на ри­сун­ке. Стрел­ки ука­зы­ва­ют на­прав­ле­ние теп­ло­пе­ре­да­чи от брус­ка к брус­ку. Тем­пе­ра­ту­ры брус­ков в дан­ный мо­мент равны 80 °С, 50 °С, 30 °С, 10 °С. Какой из брус­ков имеет тем­пе­ра­ту­ру 80 °С? В от­ве­те ука­жи­те букву, обо­зна­ча­ю­щую нуж­ный бру­сок.

5.  
i

Маг­нит­ная стрел­ка ком­па­са за­фик­си­ро­ва­на (се­вер­ный полюс за­тем­нен, см. рис.). К ком­па­су под­нес­ли силь­ный по­сто­ян­ный по­ло­со­вой маг­нит, затем осво­бо­ди­ли стрел­ку, она по­вер­ну­лась и оста­но­ви­лась в новом по­ло­же­нии. Изоб­ра­зи­те, новое по­ло­же­ние стрел­ки.

 

 

6.  
i

Ядер­ная ре­ак­ция, про­ис­хо­дя­щая при бом­бар­ди­ров­ке ядер быст­ры­ми про­то­на­ми, была осу­ществ­ле­на на уско­ри­те­ле в 1932 г. В про­цес­се этой ре­ак­ции ядра изо­то­па лития по­гло­ща­ют про­тон, и об­ра­зу­ет­ся два оди­на­ко­вых ядра.

\ChemForm в сте­пе­ни 7 _3Li плюс _1 в сте­пе­ни 1 H \to 2X

Ис­поль­зуя фраг­мент Пе­ри­о­ди­че­ской си­сте­мы хи­ми­че­ских эле­мен­тов Д. И. Мен­де­ле­е­ва, опре­де­ли­те, ядра ка­ко­го эле­мен­та об­ра­зу­ют­ся в этой ре­ак­ции.

7.  
i

Гоф­ри­ро­ван­ный ци­линдр, в ко­то­ром под за­креплённым порш­нем на­хо­дит­ся воз­дух, на­чи­на­ют охла­ждать, по­ме­стив в сосуд с хо­лод­ной водой (см. рис.). Как будет из­ме­нять­ся кон­цен­тра­ция мо­ле­кул воз­ду­ха, а также дав­ле­ние воз­ду­ха в ци­лин­дре по мере охла­жде­ния? Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие между фи­зи­че­ски­ми ве­ли­чи­на­ми и их воз­мож­ны­ми из­ме­не­ни­я­ми. Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

 

1)  уве­ли­чит­ся;

2)  умень­шит­ся;

3)  не из­ме­нит­ся.

 

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

 

Кон­цен­тра­ция мо­ле­кул воз­ду­ха

в ци­лин­дре

Дав­ле­ние воз­ду­ха в ци­лин­дре
8.  
i

Мо­то­цик­лист дви­жет­ся по пря­мой улице. На гра­фи­ке пред­став­ле­на за­ви­си­мость его ско­ро­сти от вре­ме­ни.

 

Вы­бе­ри­те два утвер­жде­ния, ко­то­рые верно опи­сы­ва­ют дви­же­ние мо­то­цик­ли­ста. За­пи­ши­те но­ме­ра, под ко­то­ры­ми они ука­за­ны.

1)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от 20 до 40 с рав­но­дей­ству­ю­щая сил, дей­ству­ю­щих на мо­то­цик­ли­ста, со­об­ща­ет ему по­сто­ян­ное по мо­ду­лю уско­ре­ние, от­лич­ное от нуля.

2)  В те­че­ние пер­вых 20 с мо­то­цик­лист дви­гал­ся рав­но­уско­рен­но, а в те­че­ние сле­ду­ю­щих 20 с – рав­но­мер­но.

3)  Мо­дуль мак­си­маль­ной ско­ро­сти мо­то­цик­ли­ста за весь пе­ри­од на­блю­де­ния со­став­ля­ет 72 км/ч.

4)  В мо­мент вре­ме­ни 60 с мо­то­цик­лист оста­но­вил­ся, а затем начал дви­же­ние в про­ти­во­по­лож­ном на­прав­ле­нии.

5)  Мо­дуль мак­си­маль­но­го уско­ре­ния мо­то­цик­ли­ста за весь пе­ри­од на­блю­де­ния равен 4 м/с2.

9.  
i

В пас­пор­те элек­три­че­ско­го утюга на­пи­са­но, что его по­треб­ля­е­мая мощ­ность со­став­ля­ет 1,2 кВт при на­пря­же­нии пи­та­ния 220 В (см. рис.). Опре­де­ли­те со­про­тив­ле­ние на­гре­ва­тель­но­го эле­мен­та утюга. За­пи­ши­те ре­ше­ние и ответ. Ответ округ­ли­те до це­ло­го числа.

10.  
i

С по­мо­щью ам­пер­мет­ра про­во­ди­лись из­ме­ре­ния силы тока в элек­три­че­ской цепи. Ис­поль­зо­ва­лась шкала с пре­де­лом из­ме­ре­ния 8 А. По­греш­ность из­ме­ре­ний силы тока равна цене де­ле­ния шкалы ам­пер­мет­ра.

За­пи­ши­те в ответ по­ка­за­ния ам­пер­мет­ра с учётом по­греш­но­сти из­ме­ре­ний. В от­ве­те за­пи­ши­те зна­че­ние и его по­греш­ность одним чис­лом без про­бе­лов, остав­ляя раз­де­ля­ю­щие целое число и его не­це­лую часть за­пя­тые.

11.  
i

Учи­тель на уроке урав­но­ве­сил на ры­чаж­ных весах два оди­на­ко­вых ста­ка­на с водой, толь­ко один ста­кан был за­пол­нен хо­лод­ной водой, а дру­гой  — го­ря­чей (см. рис.).

Через не­ко­то­рое время учи­тель об­ра­тил вни­ма­ние уча­щих­ся на тот факт, что рав­но­ве­сие весов на­ру­ши­лось: пе­ре­ве­сил ста­кан с хо­лод­ной водой. С какой целью был про­ведён дан­ный опыт?

12.  
i

Вам не­об­хо­ди­мо ис­сле­до­вать, за­ви­сит ли вы­тал­ки­ва­ю­щая сила, дей­ству­ю­щая на пол­но­стью по­гружённое в жид­кость тело, от плот­но­сти жид­ко­сти. Име­ет­ся сле­ду­ю­щее обо­ру­до­ва­ние (см. рис.):

− ди­на­мо­метр;

− со­су­ды с тремя жид­ко­стя­ми: водой, под­сол­неч­ным мас­лом и спир­том;

− набор из трёх сплош­ных сталь­ных гру­зов объёмом 30 см3, 40 см3 и 80 см3.

В от­ве­те:

1.  Опи­ши­те экс­пе­ри­мен­таль­ную уста­нов­ку.

2.  Опи­ши­те по­ря­док дей­ствий при про­ве­де­нии ис­сле­до­ва­ния.

13.  
i

Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие между при­ме­ра­ми про­яв­ле­ния фи­зи­че­ских яв­ле­ний и фи­зи­че­ски­ми яв­ле­ни­я­ми. Для каж­до­го при­ме­ра из пер­во­го столб­ца под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щее фи­зи­че­ское яв­ле­ние из вто­ро­го столб­ца.

ПРИ­МЕ­РЫ ПРО­ЯВ­ЛЕ­НИЯ

ФИ­ЗИ­ЧЕ­СКИХ ЯВ­ЛЕ­НИЙ

А)  при под­не­се­нии за­ря­жен­ной эбо­ни­то­вой па­лоч­ки бу­маж­ные ле­пест­ки сул­тан­чи­ка при­тя­ги­ва­ют­ся к ней

Б)  же­лез­ные опил­ки ори­ен­ти­ру­ют­ся вб­ли­зи по­сто­ян­но­го маг­ни­та

ФИ­ЗИ­ЧЕ­СКИЕ ЯВ­ЛЕ­НИЯ

1)  элек­три­за­ция про­вод­ни­ка через вли­я­ние

2)  по­ля­ри­за­ция ди­элек­три­ка в элек­три­че­ском поле

3)  на­маг­ни­чи­ва­ние ве­ще­ства в маг­нит­ном поле

4)  вза­и­мо­дей­ствие по­сто­ян­но­го маг­ни­та и про­вод­ни­ка с током

За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

AБ
  

14.  
i

Про­точ­ный элек­три­че­ский во­до­на­гре­ва­тель

Про­точ­ный элек­три­че­ский во­до­на­гре­ва­тель (ЭВН) пред­на­зна­чен для по­лу­че­ния го­ря­чей воды, рас­счи­тан на на­пря­же­ние 220 В и по­треб­ля­е­мую мощ­ность 6 кВт. Вода, по­сту­па­ю­щая из во­до­про­во­да (ми­ни­маль­но до­пу­сти­мое дав­ле­ние равно 0,05 МПа), на­гре­ва­ет­ся, про­хо­дя по теп­ло­об­мен­ни­ку из меди, в ко­то­ром на­хо­дят­ся на­гре­ва­тель­ные эле­мен­ты. Тем­пе­ра­ту­ра воды задаётся либо ре­гу­ли­ров­кой по­то­ка воды, либо тер­мо­ре­гу­ля­то­ром. Вы­став­лен­ное на тер­мо­ре­гу­ля­то­ре зна­че­ние тем­пе­ра­ту­ры воды до­сти­га­ет­ся через 15 с после вклю­че­ния ЭВН. В те­че­ние года тем­пе­ра­ту­ра хо­лод­ной воды может ко­ле­бать­ся от 5 ºС до 20 ºС. При ми­ни­маль­но до­пу­сти­мом по­то­ке 1,8 л/мин вода на­гре­ва­ет­ся на 40 ºС, при мень­шей ве­ли­чи­не по­то­ка воды ЭВН от­клю­ча­ет­ся ав­то­ма­ти­че­ски, при тем­пе­ра­ту­ре воды выше 90 ºС теп­ло­вой предо­хра­ни­тель от­клю­ча­ет ЭВН.

Пра­ви­ла экс­плу­а­та­ции

1.  За­пре­ща­ет­ся экс­плу­а­та­ция ЭВН без за­зем­ле­ния (для элек­тро­пи­та­ния ис­поль­зу­ет­ся трёхпо­люс­ная ро­зет­ка).

2.  Под­клю­че­ние к сети долж­но про­из­во­дить­ся трёхжиль­ным мед­ным ка­бе­лем, рас­счи­тан­ным на мощ­ность ЭВН, но с се­че­ни­ем жилы не менее 4 мм2.

3.  ЭВН дол­жен экс­плу­а­ти­ро­вать­ся в отап­ли­ва­е­мых по­ме­ще­ни­ях.

4.  За­пре­ща­ет­ся вклю­чать ЭВН при за­мер­за­нии в нём воды.

5.  За­пре­ща­ет­ся ис­поль­зо­вать воду, со­дер­жа­щую ил, ржав­чи­ну и т. п.

6.  За­пре­ща­ет­ся выдёрги­вать вилку из ро­зет­ки мок­ры­ми ру­ка­ми.

После вклю­че­ния элек­три­че­ско­го во­до­на­гре­ва­те­ля вода, те­ку­щая из крана, ста­но­вит­ся го­ря­чей спу­стя не­ко­то­рое время. Объ­яс­ни­те, по­че­му.

15.  
i

Про­точ­ный элек­три­че­ский во­до­на­гре­ва­тель

Про­точ­ный элек­три­че­ский во­до­на­гре­ва­тель (ЭВН) пред­на­зна­чен для по­лу­че­ния го­ря­чей воды, рас­счи­тан на на­пря­же­ние 220 В и по­треб­ля­е­мую мощ­ность 6 кВт. Вода, по­сту­па­ю­щая из во­до­про­во­да (ми­ни­маль­но до­пу­сти­мое дав­ле­ние равно 0,05 МПа), на­гре­ва­ет­ся, про­хо­дя по теп­ло­об­мен­ни­ку из меди, в ко­то­ром на­хо­дят­ся на­гре­ва­тель­ные эле­мен­ты. Тем­пе­ра­ту­ра воды задаётся либо ре­гу­ли­ров­кой по­то­ка воды, либо тер­мо­ре­гу­ля­то­ром. Вы­став­лен­ное на тер­мо­ре­гу­ля­то­ре зна­че­ние тем­пе­ра­ту­ры воды до­сти­га­ет­ся через 15 с после вклю­че­ния ЭВН. В те­че­ние года тем­пе­ра­ту­ра хо­лод­ной воды может ко­ле­бать­ся от 5 ºС до 20 ºС. При ми­ни­маль­но до­пу­сти­мом по­то­ке 1,8 л/мин вода на­гре­ва­ет­ся на 40 ºС, при мень­шей ве­ли­чи­не по­то­ка воды ЭВН от­клю­ча­ет­ся ав­то­ма­ти­че­ски, при тем­пе­ра­ту­ре воды выше 90 ºС теп­ло­вой предо­хра­ни­тель от­клю­ча­ет ЭВН.

Пра­ви­ла экс­плу­а­та­ции

1.  За­пре­ща­ет­ся экс­плу­а­та­ция ЭВН без за­зем­ле­ния (для элек­тро­пи­та­ния ис­поль­зу­ет­ся трёхпо­люс­ная ро­зет­ка).

2.  Под­клю­че­ние к сети долж­но про­из­во­дить­ся трёхжиль­ным мед­ным ка­бе­лем, рас­счи­тан­ным на мощ­ность ЭВН, но с се­че­ни­ем жилы не менее 4 мм2.

3.  ЭВН дол­жен экс­плу­а­ти­ро­вать­ся в отап­ли­ва­е­мых по­ме­ще­ни­ях.

4.  За­пре­ща­ет­ся вклю­чать ЭВН при за­мер­за­нии в нём воды.

5.  За­пре­ща­ет­ся ис­поль­зо­вать воду, со­дер­жа­щую ил, ржав­чи­ну и т. п.

6.  За­пре­ща­ет­ся выдёрги­вать вилку из ро­зет­ки мок­ры­ми ру­ка­ми.

По­че­му нель­зя ис­поль­зо­вать во­до­на­гре­ва­тель в не­отап­ли­ва­е­мом по­ме­ще­нии в мо­роз­ную по­го­ду?

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?