ГДЗ по физике, 9 класс, Перышкин, номер 62.8: Энергия связи ядра
Физика: 9-й класс: базовый уровень: учебник; 3-е издание, переработанное — Перышкин И.М., Гутник Е.М., Иванов А.И. и др.
Роман Жуков, преподаватель физики Шпаргача обновлено 8 сентября 2026
Условие
Объясните, почему вещества из лёгких атомов (например, графит) являются более эффективными замедлителями нейтронов, чем тяжёлые металлы (например, свинец).
Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.
Пошаговое решение
План решения:
- Рассмотрим процесс упругого соударения нейтрона с ядром замедлителя.
- Применим законы сохранения импульса и энергии для определения доли кинетической энергии, теряемой нейтроном при ударе.
- Сравним эффективность потери энергии для лёгких ядер (углерод) и тяжёлых ядер (свинец).
Вычисление и обоснование:
Пусть нейтрон массой m движется со скоростью v0 и сталкивается с покоящимся ядром замедлителя массой M. При абсолютно упругом центральном ударе скорость нейтрона после столкновения v1 определяется формулой:
v1=m-M/m+Mv0Кинетическая энергия нейтрона до удара: E0=mv20/2. Кинетическая энергия нейтрона после удара: E1=mv21/2=(m-M/m+M)2E0.
Доля энергии, потерянной нейтроном (ΔE), равна:
ΔE/E0=1-(m-M/m+M)2=(m+M)2-(m-M)2/(m+M)2=4mM/(m+M)2Чтобы замедлитель был эффективным, эта доля должна быть максимальной. Рассмотрим два случая:
- Лёгкое ядро (графит, углерод-12): Масса ядра MC≈12m. Подставим в формулу: ΔE/E0=4m·12m/(m+12m)2=48m2/169m2≈0.28 Нейтрон теряет около 28% своей энергии за один удар.
- Тяжёлое ядро (свинец): Масса ядра MPb≈207m. Подставим в формулу: ΔE/E0=4m·207m/(m+207m)2=828m2/43264m2≈0.019 Нейтрон теряет менее 2% своей энергии за один удар.
Проверка и вывод:
Математически функция f(M)=4mM/(m+M)2 достигает максимума при M=m, то есть когда масса частицы-мишени равна массе налетающей частицы. Чем больше разница между массами нейтрона и ядра, тем меньше энергии передаётся ядру.
Так как масса атома углерода близка к массе нейтрона (по сравнению с массой свинца), при ударе о графит нейtron отскакивает с существенно меньшей скоростью, передавая значительную часть энергии ядру углерода. При ударе о тяжёлый свинец нейтрон, подобно теннисному мячу, отскочившему от стены, почти не меняет свою скорость и сохраняет большую часть кинетической энергии. Следовательно, для полного торможения быстрых нейтронов требуется гораздо меньше столкновений с лёгкими ядрами, чем с тяжёлыми.
Вещества из лёгких атомов эффективнее, так как при упругом ударе нейтрона с ядром сравнимой массы передача энергии максимальна. Для углерода (M≈12mn) нейтрон теряет ~28% энергии за удар, а для свинца (M≫mn) — менее 2%. Тяжёлые ядра практически не поглощают энергию нейтрона, действуя как «стена», поэтому для замедления нужно слишком много столкновений.
Задача качественная, но требует количественного обоснования через законы сохранения. Ключевой момент — формула потерь энергии при упругом ударе. Важно подчеркнуть, что максимальная передача энергии происходит при равенстве масс.
Как решение?
Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.
У вас другое условие?
Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.
Частые вопросы
Это точный номер 62.8 из моего учебника?
Номер совпадает с учебником «Физика: 9-й класс: базовый уровень: учебник; 3-е издание, переработанное», Перышкин И.М., Гутник Е.М., Иванов А.И. и др.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.
Какой ответ в задании 62.8?
Краткий ответ: Вещества из лёгких атомов эффективнее, так как при упругом ударе нейтрона с ядром сравнимой массы передача энергии максимальна. Для углерода (M 12m_n) нейтрон теряет ~28% энергии за удар, а для свинца (M m_n) — менее 2%. Тяжёлые ядра практически не поглощают энергию нейтрона, действуя как «стена», поэтому для замедления нужно слишком много столкновений.
Как пользоваться этим разбором?
Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.
Какой учебник имеется в виду?
«Физика: 9-й класс: базовый уровень: учебник; 3-е издание, переработанное», Перышкин И.М., Гутник Е.М., Иванов А.И. и др.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 62. Энергия связи ядра.
Можно ли списать ответ без решения?
Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.