Ядерная физика в ЕГЭ — это тема про строение атомного ядра, радиоактивные превращения и законы сохранения при ядерных реакциях. Элементы 4.3.1–4.3.4 кодификатора ФИПИ 2027 нужны в заданиях 16, 17 и 18, а решаются они почти всегда одной проверкой: суммы A и Z слева и справа.
Суть простыми словами
Ядро состоит из протонов и нейтронов — нуклонов. Его записывают как ᴬ_Z X: Z — зарядовое число (число протонов), A — массовое число (число нуклонов), число нейтронов N = A − Z. Изотопы — ядра с одинаковым Z и разным A.
Радиоактивность — самопроизвольное превращение ядер. Типы распада:
- α-распад: выбрасывается ядро гелия ⁴₂He, у нового ядра A меньше на 4, Z меньше на 2;
- β⁻-распад: нейтрон превращается в протон, вылетает электрон; A не меняется, Z больше на 1;
- γ-излучение: испускается фотон, ядро не меняет состав.
В любой ядерной реакции сохраняются сумма массовых чисел и сумма зарядовых чисел. По ним дописывают недостающую частицу.
Закон радиоактивного распада: N(t) = N₀·2^(−t/T), где T — период полураспада. За каждый период остаётся половина ядер.
Деление тяжёлых ядер и синтез лёгких — два способа получить энергию.
Где встречается на экзамене
Тема входит в раздел 4 «Квантовая физика». По плану ФИПИ 2027 на этот раздел отведены два номера, №16 и №17, а №18 берёт материал всех разделов.
- 16 задание егэ физика — базовый номер на 1 балл; в плане перечислены планетарная модель атома, состав ядра, радиоактивность, закон распада и реакции (элементы 4.2.1, 4.3.1–4.3.4).
- 17 задание егэ физика — базовый номер на 2 балла по разделу «Квантовая физика»: определить частицу, распад, изменение величины или формулу.
- 18 задание егэ физика — верные утверждения о смысле величин и законов; здесь проверяют, что означает период полураспада и зарядовое число.
Где ошибаются
- Путают A и Z. Верхнее число — массовое (нуклоны), нижнее — зарядовое (протоны). Нейтроны считают как A − Z.
- Ошибаются в β-распаде. При β⁻-распаде A не меняется, а Z растёт на 1: в ядре нейтрон становится протоном.
- Понимают период полураспада как «половину времени жизни». Через два периода остаётся 1/4 ядер, а не ноль; через три — 1/8.
- Не сверяют суммы в уравнении. Сумма верхних индексов слева должна равняться сумме справа, сумма нижних — тоже.
- Путают α-частицу и ядро гелия-3. α-частица — ядро ⁴₂He (два протона и два нейтрона).
Шпаргалка за 30 секунд
Состав ядра
- Как узнать
- запись ᴬ_Z X
- Приём
- протоны Z, нейтроны A − Z
- Ловушка
- число нейтронов — не A
α-распад
- Как узнать
- «испустило α-частицу»
- Приём
- A − 4, Z − 2
- Ловушка
- вылетает ядро ⁴₂He
β⁻-распад
- Как узнать
- «испустило электрон»
- Приём
- A не меняется, Z + 1
- Ловушка
- электрон — из ядра, а не из оболочки
Закон распада
- Как узнать
- даны время и период T
- Приём
- N = N₀·2^(−t/T); за T остаётся 1/2
- Ловушка
- за 2T не «ничего», а 1/4
Ядерная реакция
- Как узнать
- недостающая частица
- Приём
- сохраняются сумма A и сумма Z
- Ловушка
- не забыть заряд нейтрона = 0
Следующий шаг: потренируй распад на опыте в тренажёре «Радиоактивный распад и период полураспада» и собери ядро в тренажёре по ядерным реакциям, затем реши 16 задание егэ физика. Квантовую физику целиком, от фотоэффекта до ядра, можно разобрать с преподавателем на пробном занятии по физике.