Контрольная номер 1 по физике: ГДЗ контрольные и самостоятельные работы по физике 7 класс Громцева Экзамен

Содержание

Контрольная работа по физике за первую четверть по программе Перышкина А.В. (7 класс)

Контрольная работа за первую четверть

Вариант 1.

  1. Что из перечисленного относится к физическим явлениям?

А. Длина. Б. Килограмм.

В. Испарение. Г. Бросок мяча.

2. Что из перечисленного является веществом?

А. Стекло. Б. Скамейка.

В. Цепь. Г. Карандаш.

3. Как взаимодействуют между собой молекулы вещества?

А. Притягиваются. Б. Отталкиваются.

В. Притягиваются и отталкиваются. Г. Не взаимодействуют.

4. В каких телах диффузия происходит быстрее при одинаковой температуре?

А. В газах. Б. В жидкостях.

В. В твёрдых телах. Г. Одинаково во всех телах.

5. Под действием груза резиновый шнур удлинился. Изменились ли промежутки между молекулами?

А. Нет. Б. Изменились размеры молекул.

В. Увеличились промежутки.

Г. промежутки уменьшились.

6. Траектория – это:

А. линия, по которой движется тело. Б. Путь.

В. расстояние. Г. Перемещение.

7. Какова траектория движения шайбы во время хоккейного матча?

А. Прямая линия. Б. Кривая линия.

В. Окружность. Г. Квадрат.

8. Какой путь пройдёт за 3 ч поезд, движущийся со скоростью 72 км/ч?

А. 24 км. Б. 72 км.

В. 216 км. Г. 75 км.

9. Как движется вагон, если яблоко, упавшее со столика вагона, отклоняется назад?

А. Равномерно и прямолинейно. Б. Резко увеличил скорость.

В. Резко затормозил. Г. Поворачивает влево.

10. Лодка в момент прыжка мальчика на берег отходит от берега примерно с той же скоростью, с какой мальчик прыгает на берег. Что можно сказать о массах лодки и мальчика?

А. Одинаковы. Б. Масса мальчика больше.

В. Масса лодки больше. Г. Сравнить нельзя.

Вариант

ответа

Часть 2. Вариант 1.

11. Найдите скорость трактора (в км/ч), если за 12 мин он прошёл 1,8 км.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Мальчик сжимает воздушный шар руками. Изменяется ли при этом форма молекул воздуха? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

13. В холодной или горячей солёной воде быстрее просаливаются помидоры? Почему?
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольная работа за первую четверть

Вариант 2.

  1. Что из перечисленного относится к физическим явлениям?

А. падение метеорита. Б. Масса.

В. Скорость. Г. Горение спички.

2. Что из перечисленного является веществом?

А. Карандаш. Б. Микроб.

В. Столб. Г. Вода.

3. Что происходит с молекулами при нагревании тела?

А. Движутся медленнее. Б. Движутся быстрее.

В. Останавливаются. Г. Ничего не происходит.

4. В каких телах диффузия происходит медленнее при одинаковой температуре?

А. В газах. Б. В жидкостях.

В. В твёрдых телах. Г. Одинаково во всех телах.

5. Воду в чайнике нагрели. Изменились ли промежутки между молекулами?

А. Нет. Б. Изменились размеры молекул.

В. Увеличились промежутки. Г. промежутки уменьшились.

6. Путь – это:

А. Расстояние. Б. Траектория.

В. Длина траектории. Г. Перемещение.

7. Какова траектория движения автобуса на повороте?

А. Прямая линия. Б. Кривая линия.

В. Окружность. Г. Квадрат.

8. Мотоциклист за 2 ч проехал 120 км. Чему равна средняя скорость движения мотоцикла?

А. 36 км/ч. Б, 50 км/ч.

В. 60 км/ч. Г. 100 км/ч.

9. Как движется вагон, если яблоко, упавшее со столика вагона, отклоняется вперёд?

А. Равномерно и прямолинейно. Б. Резко увеличил скорость.

В. Резко затормозил. Г. Поворачивает влево.

10. После пережигания нити соединённые этой нитью тележки разъезжаются в разные стороны. Сравните массы тележек, если первая отъезжает дальше второй тележки.

А. Одинаковы. Б. Масса первой тележки больше.

В. Масса второй больше. Г. Сравнить нельзя.

Ответы:

Вариант

ответа

Часть 2. Вариант 2.

11. За сколько времени (в часах) плывущий по течению реки плот пройдёт 15 км, если скорость течения 0,5м/с.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. В центре медной детали сделано маленькое отверстие. Изменится ли размер этого отверстия, если деталь перенести из холодного помещения в тёплое?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

13. Природный горючий газ «Пропан» не имеет запаха. На распределительных станциях его смешивают с особыми веществами, обладающими резким неприятным запахом. Зачем это делают? Каким явлением это можно объяснить?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные работы по физике (7 класс)

Контрольные работы по физике

(по учебнику А.

В. Перышкина,  7 класс)

 

 

Контрольная работа №1

Тема: «Первоначальные сведения о строении вещества»

1 вариант

Контрольная работа по физике 7 класс.

Тема « Введение. Первоначальные сведения о строении вещества»

Вариант 1

Часть А.

1). Какую  величину измеряют в кубических метрах:

    а) площадь         б). объем               в). Массу            г). нет верного ответа

2).

3).Назовите три физических тела, которые находятся на вашей парте. Ответ:_________________

4).Какой прибор служит для определения массы тела?

     А). Секундомер          б). Весы          в). Мензурка     г), термометр

5). Какие агрегатные состояния вещества Вы знаете?

     А). жидкое и газообразное            б). твердое и жидкое      в). Нейтральное   

      г). Жидкое, газообразное, твердое

6).

7). Как между собой взаимодействуют молекулы тела? Ответ:__________________

8). Диффузия протекает быстрее в

А). твердых телах            б), в жидкостях          в). Газах      г). Во всех одинаково

9).

10). Что происходит с объемом тела при нагревании

А). уменьшается              б). увеличивается       в). Ничего не происходит

 

Часть 2.

1). Расскажите про свойства газообразного состояния вещества. Приведите примеры

2). Что такое молекула?

3). Как определить цену деления прибора?

4).Методы изучения физики?

 

Часть 3.

Из приведенных ниже физических понятий выбрать физические приборы и физические величины, физические явления. Результаты запишите в три столбика:

   Физические приборы                    Физ. Явления           Физ. Величины

Линейка, микроскоп, дождь, пар, температура, термометр, весы, кипение воды, гром, масса, скорость, объем.

 

Вариант 2

Часть 1.

1). Какую величину измеряют в граммах

    а) площадь         б). объем               в). Массу            г). нет верного ответа

2).

3).Перечислите три вещества, из которых можно сделать вазу для цветов. Ответ:___________________

4).

 

5).

6).Движение очень мелких твердых частиц, находящихся в жидкости называют ………………

  А). равноускоренным движением        б). тепловым движением 

   в). Броуновским движением

7).Что называется ценой деления измерительного прибора?

Ответ:_________________________

8). Укажите, какое из свойств характерно только для жидкостей

     А). изменения объема тела                     б). изменения плотности

     В). Текучесть             г). Изменения формы

9).

10). Что происходит со скоростью движения молекул тела при нагревании

А). уменьшается              б). увеличивается       в). Ничего не происходит

 

Часть 2.

1). Что такое физика?

2).Расскажите о свойствах твердого состоянии вещества. Приведите примеры.

3). Что такое физическая величина?

4). Как определить цену деления прибора

 

Часть 3.

Из приведенных ниже физических понятий выбрать физические приборы и физические величины, физические явления. Результаты запишите в три столбика:

   Физические приборы                    Физ. Явления           Физ. Величины

 

Линейка, снег, пар, объем,  температура, секундомер, весы, молния, масса, скорость, древесина, мыло.

 

 

Контрольная работа №2

Тема: «Механическое движение. Масса тела. Плотность вещества»

 

Вариант 1

1). Какая из двух величин больше 20 м/с или 72 км/ч?

2). Поезд проехал 120 км за 2 часа. Найдите среднюю скорость движения?

3). Почему грязь, слетая с вращающихся колес, сначала летит почти по прямой?

4).Сколько кирпичей можно погрузить в трехтонный автомобиль, если объем одного кирпича 2 дм³. Плотность кирпича 1800 кг/м³?

5*).Какова плотность сплава, изготовленного из 300 г олова и 100 г свинца?

Вариант 2

1). Какая скорость больше 54 км/ч или 5 м/с?

2). 15 м³ некоторого вещества имеют массу 105 тонн. Какова масса 10м³ этого вещества?

3). Из одного пункта в другой велосипедист двигался со скоростью 30 км/ч, а обратный путь он проехал за 5 м/с. Определите среднюю скорость движения велосипедиста за все время движения?

4).Может ли водитель автомобиля использовать явление инерции для экономии бензина? Каким образом?

5*). Найдите плотность сплава, изготовленного из 2 см³ золота и 5см³?

 

 

 

Контрольная работа № 3.

Тема: «Атомосферное  давление»

 

1 вариант.

 

 

2        вариант.

 

 

Контрольная работа №4

Тема: «Давление твердых тел, жидкостей и газов»

 

1 вариант

1. На полу стоит шкаф массой 80 кг. Какое давление он производит на пол, если общая площадь опоры равна 4500 см2.
2. Рассчитайте давление на наибольшей глубине в озере, равной 8 м, если плотность воды в озере равна 1010 кг/м3
3. Фундамент выдерживает давление 20 кПа. Можно ли поставить на него станок, если его масса 300 кг и площадь одной из четырех опор 50 см2?
4. Определить силу давления бензина на дно бака, площадью 250 см2 ,если бак наполнен до высоты 18 см, а плотность бензина 710 кг/м3.
5. В левом колене сообщающихся сосудов налита вода, в правом — бензин. Высота столба бензина 12 см. Найти на сколько уровень воды ниже уровня бензина .

2 вариант.

1. Определите давление, которое действует в море на человека, нырнувшего на глубину 18 м. (плотность воды в море 1030 кг/м3)
2. Автобус массой 4,5 т кг имеет площадь опоры 1,5 м2. Чему равно давление автобуса на дорогу?
3. Болото выдерживает давление 18 кПа. Пройдет ли по болоту человек, если его масса 78 кг и площадью каждого ботинка 200 см2?
4. В цистерне с нефтью на глубине 5 м поставлен кран, площадь которой 20 см2.С какой силой давит нефть на кран, если плотность нефти 800 кг/м3.

5. Сообщающиеся сосуды заполнены водой. На сколько повысится уровень воды в левой трубке, если в правую налить нефть, высотой 23 см?

 

 

Контрольная работа № 5.

Тема: «Работа. Мощность. Энергия»

 

1 вариант.

1).При равномерном подъеме из шахты бадьи, нагруженный углем, была совершена

     работа 4800 кДж. Какова глубина шахты, если масса бадьи с углем 8 т?

2).Автокраном поднимают груз массой 3т с помощью подвижного блока на высоту 6м. Определите КПД блока, если трос при этом натягивается с постоянной силой 16 кН?

3).Выполняется ли работа во время движения по инерции. Ответ поясните.

4). Трактор равномерно тянет плуг, прилагая силу 10. Кн. За 10 минут он проходит путь, равный 1200 м. Определите мощность, развиваемую при этом двигателем трактора?

 

2 вариант.

1). Пробковой шарик вылетает под действием некоторой силы? Совершается   ли при этом  работа? (ответ поясните)

2).Башенный кран поднимает в горизонтальном положении балку длиной 5м и сечением 100 см² на высоту 12м. Найдите, какую работу он при этом совершает?

3). Найдите мощность потока воды, протекающей через плотину, если высота падения воды 25 м, а её расход -120 м³ в минуту?

4). Рабочий поднимает груз массой 100 кг на высоту 0,3 м, пользуясь рычагом. К большему рычагу приложена сила 700 Н, под действием которой конец рычага опускаются на 0,6 м. Определите КПД рычага?

САФУ — Учебные материалы Высшей школы естественных наук и технологий

Контрольная работа № 1 по математикеКонтрольная работазаочная
Файл (159.79 КБ)Кафедра высшей математики
МатематикаКонтрольная работазаочная
Файл (258 КБ)Кафедра высшей математики
Механика. К/Р №1 для студентов специальности «Технология деревообработки»Контрольная работаШабунина Наталья Владимировна
Л.В. Филимоненкова
А.Г. Корельская		Файл (466.46 КБ)
Физика: 1.6 Определение модуля ЮнгаЛабораторная работаФайл (90. 7 КБ)
Физика: 1.5 Определение жесткости пружины и системы пружинЛабораторная работаФайл (106.61 КБ)
Физика: 1.4 Определение момента инерции маятника МаксвеллаЛабораторная работаФайл (107. 98 КБ)
Физика: 1.3 Определение момента инерции маятника ОбербекаЛабораторная работаФайл (99.83 КБ)
Физика: 1.2.2 Определение термического коэффициента давления воздуха при помощи газового термометраЛабораторная работаФайл (90. 12 КБ)
Физика: 1.2.1 Определить отношение cp/cv для воздухаЛабораторная работаФайл (106.37 КБ)
Физика: 1.1.5 Изучение явления резонанса при вынужденных колебанияхЛабораторная работаФайл (78 КБ)
Физика: 1. 1.4 Изучение затухающих колебанийЛабораторная работаФайл (80.06 КБ)
Физика: 1.1.3 Определение ускорения свободного падения с помощью физического маятникаЛабораторная работаФайл (74. 65 КБ)
Физика: 1.7 Определение коэффициента вязкости жидкости методом СтоксаЛабораторная работаФайл (90.07 КБ)
Физика: 2.6. Теплопроводность металловЛабораторная работаФайл (280. 93 КБ)
Физика: 2.5. Изучение зависимости коэффициента вязкости жидкости от температурыЛабораторная работаФайл (358.22 КБ)
Физика: 2.4. Определение коэффициента диффузии пара летучей жидкости в воздухеЛабораторная работаФайл (369. 12 КБ)
Физика: 2.3. Определение коэффициента вязкости воздухаЛабораторная работаФайл (309.02 КБ)
Физика: 2.2. Определение температурного коэффициента давления воздуха при помощи газового термометраЛабораторная работаФайл (269. 02 КБ)
Физика: 2.1. Определение показателя адиабаты воздуха методом Клемана-ДезормаЛабораторная работаФайл (363.29 КБ)
Физика: 1.3.2 Исследование зависимости коэффициента вязкости жидкости от температурыЛабораторная работаФайл (111. 82 КБ)
Физика: 1.2.5 Изучение испарения жидкости и определение коэффициента диффузии параЛабораторная работаФайл (103.15 КБ)
Физика: 1.2.4 Определение коэффициента вязкости и диаметра молекул воздухаЛабораторная работаФайл (106. 25 КБ)
Физика: 3.2.1 Определение радиуса кривизны линзы и длины световой волны по кольцам НьютонаЛабораторная работаФайл (154.57 КБ)
Физика: 2.2.6 Проверка закона АмпераЛабораторная работаФайл (104. 36 КБ)
Физика: 2.2.5 Определение коэффициента усиления магнитного усилителяЛабораторная работаФайл (97.25 КБ)
Физика: 2.2.4a Определение удельного зарядаЛабораторная работаФайл (114. 74 КБ)
Физика: 2.2.3b Исследование ферромагнетиковЛабораторная работаФайл (124.91 КБ)
Физика: 2.2.1 Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля ЗемлиЛабораторная работаФайл (111. 18 КБ)
Физика: 2.1.7 Электрическое сопротивление металловЛабораторная работаФайл (145.65 КБ)
Физика: 2.1.3 Исследование зависимости полезной мощности и коэффициента полезного действия батареи элементов от силы тока в цепиЛабораторная работаФайл (97. 2 КБ)
Физика: 2.1.2 Измерение сопротивлений проводников методом мостика УитстонаЛабораторная работаФайл (105.54 КБ)
Физика: 1 (Electrostatics) Электрическое поле точечных зарядовЛабораторная работаФайл (175. 29 КБ)
Физика: 2.7. Теплопроводность диэлектриковЛабораторная работаФайл (316.35 КБ)
Физика: 3.3.4 Исследование зависимости фототока от напряжения при разных световых потокахЛабораторная работаФайл (103. 7 КБ)
Физика: 3.2.6 Исследование вращения плоскости поляризации светаЛабораторная работаФайл (191.64 КБ)
Физика: 3.2.4 Определение степени поляризации света при отражении от твердых телЛабораторная работаФайл (174. 45 КБ)
Физика: 3.2.1 Определение радиуса кривизны линзы и длины световой волны по кольцам НьютонаЛабораторная работаФайл (133.91 КБ)
Молекулярная физика. Термодинамика. К/Р№ 2 для студентов специальности «Технология деревообработки»Контрольная работаЛ. В. ФилимоненковаФайл (579.35 КБ)
Основы молекулярной физики и термодинамики. Методические указания к выполнению самостоятельной работы по физике для студентов строительного факультетаКонтрольная работа

Махин Владимир Эдуардович

Файл (135.44 КБ)
Механика. Методические указания к выполнению самостоятельной работы по физике для студентов строительного факультетаКонтрольная работа
Махин Владимир Эдуардович		Файл (40.99 МБ)
Физика: 2.3.6 Исследование термоэдс металлической термопарыЛабораторная работаФайл (103. 63 КБ)
Физика: 2.3.5 Исследование зависимости проводников и полупроводников от температурыЛабораторная работаФайл (98.38 КБ)
Физика: 2.3.4 Изучение работы транзистораЛабораторная работаФайл (103. 3 КБ)
Физика: 2.3.3 Изучение работы селенового диодаЛабораторная работаФайл (109.02 КБ)
Гармонические колебания. Упругие (механические) волны. К/Р №5 для студентов специальности «Технология деревообработки»Контрольная работаЛ. В. ФилимоненковаФайл (476.86 КБ)
Электромагнетизм. К/Р №4 для студентов специальности «Технология деревообработки»Контрольная работаЛ.В. ФилимоненковаФайл (453.86 КБ)
Электростатика. Постоянный ток. К/Р № 3 для студентов специальности «Технология деревообработки»Контрольная работаЛ.В. Филимоненкова
Е.А. Косилова		Файл (490.56 КБ)
Физика: 3.3.2 Исследование излучения лампы накаливанияЛабораторная работаФайл (106. 19 КБ)
Общая физика. Контрольная работа №4 (для студентов-заочников инженерно-технических специальностей)Контрольная работазаочнаяФайл (1.23 МБ)
Общая физика. Контрольная работа №3 (для студентов-заочников инженерно-технических специальностей)Контрольная работазаочнаяФайл (1. 19 МБ)
Общая физика. Контрольная работа №2 (для студентов-заочников инженерно-технических специальностей)Контрольная работазаочнаяФайл (532.49 КБ)
Общая физика. Контрольной работы №1 (для студентов-заочников инженерно-технических специальностей)Контрольная работазаочнаяФайл (965. 1 КБ)
Общая физика. Контрольное задания №2 (специальности 18.03.01 и 35.03.01)Контрольная работазаочнаяФайл (588.67 КБ)
Общая физика. Контрольное задания №1 (специальности 18.03.01 и 35.03.01)Контрольная работазаочнаяФайл (8.44 МБ)
Общая физика. Контрольная работа №5 (для студентов-заочников инженерно-технических специальностей)Контрольная работазаочнаяФайл (1.01 МБ)
Общая физика. Изучение оптических спектров испускания. Атом водородаМетодические указанияочнаяФайл (18.44 КБ)
Общая физика. Электрическое сопротивление металлов 1998 г. А.И.Аникин, Л.Н.ФроловаМетодические указанияочнаяФайл (8.25 МБ)
Общая физика. Квантовая оптика 1988г. Л.Ф. Степанова, С.Е. Рябов и др.Методические указанияочнаяФайл (3.2 МБ)
Общая физика. Монохроматор-спектрометрМетодические указанияочнаяФайл (71.93 КБ)
Общая физика. Волновая оптика 1988г. Л.Ф. Степанова и др.Методические указанияочнаяФайл (3.75 МБ)
Общая физика. Определение длины световой волны с помощью дифракционной решеткиМетодические указанияочнаяФайл (289.78 КБ)
Общая физика. Магнитное поле тока 1981г. Л.В. Филимоненкова, Г.В. Яблоновскийи др.Методические указанияочнаяФайл (122.15 КБ)
Общая физика. Электрические свойства проводников, полупроводников и диэлектриков 1981г. В.В. Некрасов, Л.В. Филимоненкова и др.Методические указанияочнаяФайл (1.54 МБ)
Общая физика. Изучение поля электрических зарядовМетодические указанияочнаяФайл (299.88 КБ)
Общая физика. Электростатика и постоянный ток 1980г. Л.В. Филимоненкова, В.В. Некрасов и др.Методические указанияочнаяФайл (7.64 МБ)
Общая физика. Свойства газов. Свойства конденсированных систем. 2014 г., А.И.АникинМетодические указанияочнаяФайл (749.48 КБ)
Общая физика. Свойства газов 1980г. С.П.Артюхов, В.В. Некрасов и др.Методические указанияочнаяФайл (649.64 КБ)
Общая физика. Механика. Лабораторные работы. 2008 г. А.И. Аникин.Методические указанияочнаяФайл (910.01 КБ)
Общая физика. Механика 1980г. С.П. Артюхов, В.В. Некрасов и др.Методические указанияочнаяФайл (632.88 КБ)
Физика: Задачник Чертов А.Г., Воробьев А.А.Учебное пособиеФайл (27.86 МБ)

Итоговая контрольная работа по физике

Инструкция по выполнению работы

 

       На выполнение промежуточной аттестации по физике дается 45 минут. Работа состоит из двух частей. Часть 1 содержит 7 заданий. Часть 2 содержит 2 задания Задания должны быть прорешаны на пропечатанных  листах в клеточку. При выполнении заданий Вы можете пользоваться черновиком. Обращаем Ваше внимание, что записи в черновике не будут учитываться при оценивании работы.

       Советуем выполнять задания в том порядке, как они даны. Для экономии

времени пропускайте задание, которое не удаётся выполнить сразу, и переходите к следующему. Если после выполнения всей работы у Вас останется время, Вы сможете вернуться к пропущенным заданиям. Баллы, полученные Вами за выполненные задания, суммируются. Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и набрать наибольшее количество баллов. За каждое из выполненных заданий А1 – А7 выставляется 1 балл, если ответ правильный, и 0 баллов, если ответ неправильный. За выполнение заданий В1-В2 выставляется от 0 до 2 баллов в зависимости от полноты и правильности ответа. Максимальное количество баллов: 11.

 

 

ШКАЛА

для перевода числа правильных ответов  в оценку по пятибалльной шкале

 

 

Количество баллов

0 — 2

3-5

6-8

9-11

Оценка

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итоговый срез по физике 10 класс

ФИ_______________________________________________________

ВАРИАНТ 1

Часть А

К каждому заданию части А дано несколько ответов, из которых только один верный. Решите задание, сравните полученный ответ с предложенными. В ответе указать номер задания и соответствующую букву с правильным ответом.

А.1 На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти ско­ро­сти от вре­ме­ни для тела, дви­жу­ще­го­ся пря­мо­ли­ней­но. Наи­боль­шее по мо­ду­лю уско­ре­ние тело имело на участ­ке

1.  OA
2. AB
3.  BC
4. CД

 

 

А.2 Какую  силу  надо  приложить  к  телу  массой  200 г, чтобы оно двигалось

 с ускорением  1,5 м/с2 ?

1)  0,1 Н                            2)  0,2 Н                             3)  0,3 Н                    4)  0,4 Н

 

А.3 Какова кинетическая энергия автомобиля массой  1000 кг, движущегося

со скоростью  36 км/ч?

1)  36·103  Дж               2)  648·103  Дж                        3)  104  Дж                    4)  5·104  Дж 

 

А.4.  Какую мощность развивает двигатель автомобиля при силе тяги  1000 Н, если автомобиль движется равномерно со скоростью  20 м/с?

1)  10 кВт                        2)  20 кВт                            3)  40 кВт                        4)  30 кВт

 

А.5  При не­из­мен­ной кон­цен­тра­ции мо­ле­кул иде­аль­но­го газа сред­няя квад­ра­тич­ная ско­рость теп­ло­во­го дви­же­ния его мо­ле­кул умень­ши­лась в 4 раза. При этом дав­ле­ние газа

1) умень­ши­лось в 16 раз                                           2) умень­ши­лось в 2 раза
3) умень­ши­лось в 4 раза                                           4) не из­ме­ни­лось

А.6 При пе­ре­хо­де из со­сто­я­ния 1 в со­сто­я­ние 3 газ со­вер­ша­ет ра­бо­ту

1) 2 кДж                    2) 4 кДж                   3) 6 кДж                  4) 8 кДж

 

А.7 Как из­ме­нит­ся ем­кость плос­ко­го воз­душ­но­го кон­ден­са­то­ра, если пло­щадь об­кла­док умень­шить в 2 раза, а рас­сто­я­ние между ними уве­ли­чить в 2 раза?

1) уве­ли­чит­ся в 2 раза
2) умень­шит­ся в 2 раза
3) не из­ме­нит­ся
4) умень­шит­ся в 4 раза

 

Часть В.

В.1 Дан график зависимости объема постоянной массы идеального газа от температуры. Изобразите этот процесс в координатах p-T.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В.2 В од­но­род­ное элек­три­че­ское поле со ско­ро­стью  м/с вле­та­ет элек­трон и дви­жет­ся по на­прав­ле­нию линий на­пряжённо­сти поля. Какое рас­сто­я­ние про­ле­тит элек­трон до пол­ной по­те­ри ско­ро­сти, если мо­дуль на­пряжённо­сти поля равен 3600 В/м?

Ответ_________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итоговый срез по физике 10 класс

ФИ_______________________________________________________

ВАРИАНТ 2

Часть А

К каждому заданию части А дано несколько ответов, из которых только один верный. Решите задание, сравните полученный ответ с предложенными. В ответе указать номер задания и соответствующую букву с правильным ответом

А.1 На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти мо­ду­ля ско­ро­сти v от вре­ме­ни t для тела, дви­жу­ще­го­ся пря­мо­ли­ней­но. Рав­но­мер­но­му дви­же­нию со­от­вет­ству­ет уча­сток

1.  АВ
2. ВС

3. CD
4.  DE

 

 

А.2 Тело рав­но­мер­но дви­жет­ся по плос­ко­сти. Сила дав­ле­ния тела на плос­кость равна 20 Н, сила тре­ния 5 Н. Чему равен ко­эф­фи­ци­ент тре­ния сколь­же­ния?

1) 0,8                        2) 0,25                 3) 0,75                           4) 0,2

 

А.3 Какова потенциальная энергия сосуда с водой на высоте  80 см,  если масса сосуда

равна  300 г?

1)  240 Дж                     2)  2400 Дж                              3)  24 Дж                    4) 2, 4 Дж 

 

 

А.4  Какую работу  совершит  сила  при  удлинении  пружины  жесткостью   350 Н/м

 от  4 см  до  6 см?

1)  0,07 Дж                      2)  0,35 Дж                            3)  70 Дж                         4)  35 Дж

 

А5. Если дав­ле­ние иде­аль­но­го газа при по­сто­ян­ной кон­цен­тра­ции уве­ли­чи­лось в 2 раза, то это зна­чит, что его аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра

1) уве­ли­чи­лась в 4 раза                                     2) уве­ли­чи­лась в 2 раза
3) умень­ши­лась в 2 раза                                   4) умень­ши­лась в 4 раза

А.6 При пе­ре­хо­де из со­сто­я­ния 1 в со­сто­я­ние 3 газ со­вер­ша­ет ра­бо­ту

1) 2 кДж
2) 4 кДж
3) 6 кДж
4) 8 кДж

А.7  Плос­кий воз­душ­ный кон­ден­са­тор имеет ем­кость C. Как из­ме­нит­ся его ем­кость, если рас­сто­я­ние между его пла­сти­на­ми умень­шить в 3 раза?

1) уве­ли­чит­ся в 3 раза
2) умень­шит­ся в 3 раза
3) уве­ли­чит­ся в 9 раз
4) умень­шит­ся в 9 раз

 

Часть В

В.1  На графике представлена зависимость объема идеального газа, масса которого не изменяется, от температуры для некоторого замкнутого процесса. Начертите данный процесс в

p-V координатах .

 

 

В. 2 В од­но­род­ное элек­три­че­ское поле со ско­ро­стью  м/с вле­та­ет элек­трон и дви­жет­ся по на­прав­ле­нию линий на­пряжённо­сти поля. Какое рас­сто­я­ние про­ле­тит элек­трон до пол­ной по­те­ри ско­ро­сти, если мо­дуль на­пряжённо­сти поля равен 300 В/м?

Ответ___________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итоговый срез по физике 10 класс

ФИ_______________________________________________________

ВАРИАНТ 3

Часть А

К каждому заданию части А дано несколько ответов, из которых только один верный. Решите задание, сравните полученный ответ с предложенными. В ответе указать номер задания и соответствующую букву с правильным ответом

А.1 На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти уско­ре­ния a от вре­ме­ни t для тела, дви­жу­ще­го­ся пря­мо­ли­ней­но. Равно­уско­рен­но­му дви­же­нию тела со­от­вет­ству­ет ин­тер­вал вре­ме­ни

1. от 0 до 1 с
2.  от 1 до 3 с
3.  от 3 до 4 с
4.  от 4 до 6 с

 

А.2 Какова масса тела, которое под влиянием силы 0, 05 Н получает ускорение 10 см/с2?

1)  1 кг                              2)  2 кг                                3)  0,7 кг                   4)  0,5 кг 

 

А. 3 Какова кинетическая энергия тела массой  1 т, движущегося со  скоростью  36 км/ч?

1)  50 кДж                    2)  36 кДж                              3)  72кДж                      4)  25 кДж

 

А.4.  Лебедка равномерно поднимает груз массой  200 кг  на высоту  3 м  за  5 с. Какова мощность двигателя лебедки?

1)  120 Вт                    2)  3000 Вт                          3)  333 Вт                4)  1200 Вт 

 

А.5 Если дав­ле­ние иде­аль­но­го газа при по­сто­ян­ной кон­цен­тра­ции уве­ли­чи­лось в 2 раза, то это зна­чит, что его аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра

1) уве­ли­чи­лась в 4 раза                         2) уве­ли­чи­лась в 2 раза
3) умень­ши­лась в 2 раза                       4) умень­ши­лась в 4 раза

А.6 При пе­ре­хо­де из со­сто­я­ния 1 в со­сто­я­ние 3 газ со­вер­ша­ет ра­бо­ту

1) 2 кДж
2) 4 кДж
3) 6 кДж
4) 8 кДж

 

 

 

А.7 Рас­сто­я­ние между двумя то­чеч­ны­ми элек­три­че­ски­ми за­ря­да­ми уве­ли­чи­ли в 2 раза, и оба за­ря­да уве­ли­чи­ли в 2 раза. Сила вза­и­мо­дей­ствия между за­ря­да­ми

1) умень­ши­лась в 4 раза
2) умень­ши­лась в 8 раз
3) умень­ши­лась в 16 раз
4) не из­ме­ни­лась

 

Часть В

В.1 На графике представлена зависимость давления идеального газа, масса которого не изменяется, от температуры для некоторого замкнутого процесса. Начертите данный процесс в координатах р-V

 

 

В.2 В од­но­род­ное элек­три­че­ское поле со ско­ро­стью  м/с вле­та­ет элек­трон и дви­жет­ся по на­прав­ле­нию линий на­пряжённо­сти поля. Какое рас­сто­я­ние про­ле­тит элек­трон до пол­ной по­те­ри ско­ро­сти, если мо­дуль на­пряжённо­сти поля равен 600 В/м?

Ответ _________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответы

Часть А

 

вариант

1

2

3

4

5

6

7

1

3

3

4

2

1

3

2

2

4

2

4

2

2

4

1

3

2

4

1

4

2

1

4

 

 

 

Часть В

 

В.1

 

 

1.вариант  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 вариант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 вариант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В.2

1 вариант .

 При дви­же­нии  по ли­ни­ям на­пряжённо­сти элек­трон ис­пы­ты­ва­ет тор­мо­же­ние. По тео­ре­ме о ки­не­ти­че­ской энер­гии из­ме­не­ние ки­не­ти­че­ской энер­гии равно ра­бо­те дей­ству­ю­щей силы. В дан­ном слу­чае от­ку­да на­хо­дим рас­сто­я­ние, ко­то­рое про­ле­тит элек­трон до пол­ной по­те­ри ско­ро­сти:

 

 

 

 

 

 

 

 

2 вариант

 

 

При дви­же­нии по ли­ни­ям на­пряжённо­сти элек­трон ис­пы­ты­ва­ет тор­мо­же­ние. По тео­ре­ме о ки­не­ти­че­ской энер­гии из­ме­не­ние ки­не­ти­че­ской энер­гии равно ра­бо­те дей­ству­ю­щей силы. В дан­ном слу­чае от­ку­да на­хо­дим рас­сто­я­ние, ко­то­рое про­ле­тит элек­трон до пол­ной по­те­ри ско­ро­сти:

 

3 вариант

 

При дви­же­нии по ли­ни­ям на­пряжённо­сти элек­трон ис­пы­ты­ва­ет тор­мо­же­ние. По тео­ре­ме о ки­не­ти­че­ской энер­гии из­ме­не­ние ки­не­ти­че­ской энер­гии равно ра­бо­те дей­ству­ю­щей силы. В дан­ном слу­чае от­ку­да на­хо­дим рас­сто­я­ние, ко­то­рое про­ле­тит элек­трон до пол­ной по­те­ри ско­ро­сти:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кодификатор

элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников общеобразовательных учреждений для проведения промежуточной аттестации по ФИЗИКЕ

 

  Кодификатор  элементов  содержания  по  физике  и  требований  к  уровню  подготовки  выпускников  общеобразовательных  учреждений  для  промежуточной аттестации   является  одним  из  документов,  определяющих структуру  и  содержание  КИМ  ЕГЭ.  Он  составлен  на  основе  Федерального компонента  государственных  стандартов  основного  общего  и  среднего (полного)  общего  образования  по  физике,  базовый  и  профильный  уровни (приказ Минобразования России от 05.03.2004 № 1089).

В  кодификатор  не  включены  элементы  содержания,  выделенные  в образовательном  стандарте  курсивом,  в  связи  с  тем,  что  данное  содержание подлежит  изучению,  но  не  является  объектом  контроля  и  не  включается  в требования к уровню подготовки выпускников.

 

Раздел 1. Перечень элементов содержания, проверяемых на промежуточной аттестации  по физике

В первом  столбце  указан  код  раздела,  которому  соответствуют  крупные блоки содержания. Во втором столбце приведен код элемента содержания, для которого создаются проверочные задания. Крупные блоки содержания  разбиты на более мелкие элементы.

Код

раздела

Код

контролируемого

элемента

Элементы содержания,

проверяемые заданиями КИМ

1

МЕХАНИКА

1.1

КИНЕМАТИКА

 

1.1.1

Механическое движение и его виды

 

1.1.2

Скорость

 

1.1.3

Ускорение

 

1.1.4

Равномерное движение

 

1.1.5

Прямолинейное равноускоренное движение

 

1.1.6

Свободное падение (ускорение свободного падения)

 

1.1.7

Движение  по  окружности  с  постоянной  по  модулю

скоростью. Центростремительное ускорение

1.2

ДИНАМИКА

 

1.2.1

Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона

 

1.2.2

Второй закон Ньютона

 

1.2.3

Третий закон Ньютона

 

1.2.4

Сила тяжести

 

1.2.5

Сила упругости. Закон Гука

 

1.2.6

Сила трения

1.3

ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В МЕХАНИКЕ

 

1.3..1

Импульс тела 

 

1.3.2

Закон сохранения импульса

 

1.3.3

Работа силы

 

1.3.4

Мощность

 

1.3.5

Кинетическая энергия

 

1.3.6

Потенциальная энергия

 

1.3.7

Закон сохранения механической энергии

2

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА.  ТЕРМОДИНАМИКА

2.1

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

 

2.1.1

Уравнение  p= nkT

 

2.1.2

Уравнение Менделеева – Клапейрона

 

2.1.3

Изопроцессы:  изотермический,  изохорный,  изобарный,

адиабатный процессы

2.2

ТЕРМОДИНАМИКА

 

2.2.1

Внутренняя энергия

 

2.2.2

Первый закон и второй закон термодинамики

 

2.2.3

КПД тепловой машины

3

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

 

3.3.1

Электризация тел .Взаимодействие зарядов. Два вида заряда

 

3.3.2

Закон сохранения электрического заряда

 

3.3.3

Закон Кулона

 

3.3.4

Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей

 

3.3.5

Потенциал электрического поля.  Разность потенциалов

 

3.3.6

Электрическая емкость. Конденсатор. Энергия электрического поля конденсатора

 

Раздел 2. Перечень требований к уровню подготовки, проверяемому на промежуточной аттестации по физике.

Код

 требования

Требования к уровню подготовки выпускников, освоение которых проверяется на промежуточной аттестации

1

Знать/Понимать:

1.1

 

смысл физических понятий:

 

 

физическое  явление,  физическая  величина,  модель,  гипотеза,

физический закон, теория, принцип, постулат, пространство, время,

вещество,  инерциальная  система  отсчета,

материальная  точка,  идеальный  газ.

1.2

 

смысл физических величин:

 

 

путь,  перемещение,  скорость,  ускорение,  масса,  плотность,  сила,

давление,  импульс,  работа,  мощность,  кинетическая  энергия,

потенциальная  энергия, коэффициент полезного действия, момент

силы,  период,  частота,  амплитуда  колебаний,  длина  волны,

внутренняя  энергия,  удельная  теплота  парообразования,  удельная

теплота  плавления,  удельная  теплота  сгорания,  температура,

абсолютная  температура,  средняя  кинетическая  энергия  частиц

вещества,  количество  теплоты,  удельная  теплоемкость,  влажность

воздуха,  электрический  заряд,  сила  электрического  тока,

электрическое напряжение, электрическое сопротивление, работа и

мощность  электрического  тока,  напряженность  электрического

поля,  разность  потенциалов,  электроемкость,  энергия

электрического  поля;

1.3

 

смысл физических законов, принципов, постулатов:

 

 

законы  динамики  Ньютона,  закон  всемирного

тяготения,  закон  сохранения  импульса  и  механической  энергии,

закон  сохранения  энергии  в  тепловых  процессах,  закон  термодинамики, закон сохранения электрического заряда.

2

Уметь:

2.1

 

описывать и объяснять:

 

2.1.1

физические  явления:  равномерное  прямолинейное  движение,

равноускоренное  прямолинейное  движение,  передачу  давления

жидкостями  и  газами,  плавание  тел,  механические  колебания  и

волны,  диффузию,  теплопроводность,  конвекцию,  излучение,

испарение,  конденсацию,  кипение,  плавление,  кристаллизацию,

электризацию  тел,  взаимодействие  электрических  зарядов;

 

2.1.2

результаты экспериментов:

независимость ускорения свободного

падения  от  массы  падающего  тела;  нагревание  газа  при  его

быстром  сжатии  и  охлаждение  при  быстром  расширении;

повышение  давления  газа  при  его  нагревании  в  закрытом  сосуде; броуновское  движение;  электризацию  тел  при  их  контакте;

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по физике Электромагнитные явления 8 класс

Контрольная работа по физике Электромагнитные явления 8 класс с ответами. Контрольная работа представлена в 4 вариантах, в каждом варианте по 8 заданий.

Вариант 1

1. К магнитной стрелке (северный полюс затемнен, см. рисунок), которая может поворачиваться вокруг вертикальной оси, перпендикулярной плоскости чертежа, поднесли постоянный магнит. При этом стрелка

1) повернется на 180°
2) повернется на 90° по часовой стрелке
3) повернется на 90° против часовой стрелки
4) останется в прежнем положении

2. Какое утверждение верно?

А. Магнитное поле возникает вокруг движущихся зарядов.
Б. Магнитное поле возникает вокруг неподвижных зарядов.

1) А
2) Б
3) А и Б
4) ни А, ни Б

3. На каком рисунке правильно изображена картина магнитных линий магнитного поля длинного проводника с постоянным током, направленным перпендикулярно плоскости чертежа на нас?

4. При увеличении силы тока в катушке магнитное поле

1) не изменяется
2) ослабевает
3) исчезает
4) усиливается

5. Какое утверждение верно?

А. Северный конец магнитной стрелки компаса показывает на географический Южный полюс.
Б. Вблизи географического Северного полюса располагается южный магнитный полюс Земли.

1) А
2) Б
3) А и Б
4) ни А, ни Б

6. Квадратная рамка расположена в магнитном поле в плоскости магнитных линий так, как показано на рисунке. Направление тока в рамке показано стрелками. Как направлена сила, действующая на сторону аb рамки со стороны магнитного поля?

1) перпендикулярно плоскости чертежа, от нас
2) перпендикулярно плоскости чертежа, к нам
3) вертикально вверх, в плоскости чертежа
4) вертикально вниз, в плоскости чертежа

7. Установите соответствие между научными открытиями и именами ученых, которым эти открытия принадлежат. К каждой позиции первого столбца подберите соответ­ствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

ОТКРЫТИЕ

А) Впервые обнаружил взаимодействие проводника с током и магнитной стрелки
Б) Построил первый электромобиль
В) Первым объяснил природу намагниченности железа

УЧЕНЫЕ-ФИЗИКИ

1) А. Ампер
2) М. Фарадей
3) Х. Эрстед
4) В. Якоби
5) Д. Джоуль

8. Магнитная сила, действующая на горизонтально расположенный проводник, уравновешивает силу тяжести. Определите плотность материала проводника, если его объём 0,4 см3, а магнитная сила равна 0,034 Н.

Вариант 2

1. К магнитной стрелке (северный полюс затемнен, см. рисунок), которая может поворачиваться вокруг вертикальной оси, перпендикулярной плоскости чертежа, поднесли постоянный магнит. При этом стрелка

1) повернется на 180°
2) повернется на 90° по часовой стрелке
3) повернется на 90° против часовой стрелки
4) останется в прежнем положении

2. Какое утверждение верно?

А. Магнитное поле можно обнаружить по действию на движущийся заряд.
Б. Магнитное поле можно обнаружить по действию на неподвижный заряд.

1) А
2) Б
3) А и Б
4) ни А, ни Б

3. Что представляют собой магнитные линии магнитного поля тока?

1) линии, исходящие от проводника и уходящие в бесконечность
2) замкнутые кривые, охватывающие проводник
3) кривые, расположенные около проводника
4) линии, исходящие от проводника и заканчивающиеся на другом проводнике

4. При внесении железного сердечника в катушку с током магнитное поле

1) не изменяется
2) ослабевает
3) исчезает
4) усиливается

5. Какое утверждение верно?

А. Северный конец магнитной стрелки компаса показывает на географический Северный полюс.
Б. Вблизи географического Северного полюса располагается южный магнитный полюс Земли.

1) А
2) Б
3) А и Б
4) ни А, ни Б

6. В однородном магнитном поле находится рамка, по которой начинает течь ток. Сила, действующая на нижнюю сторону рамки, направлена

1) вниз
2) вверх
3) из плоскости на нас
4) в плоскость листа от нас

7. Установите соответствие между физическими явлениями и техническими устройствами, в которых эти явления используются. К каждой позиции первого столбца подберите соответ­ствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

А) Взаимодействие магнитной стрелки и постоянных магнитов
Б) Действие магнитного поля на проводник с током
В) Взаимодействие электромагнита с железными опилками

ТЕХНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

1) Электродвигатель
2) Компас
3) Звонок
4) Радиоприёмник
5) Магнитный сепаратор

8. Магнитная сила, действующая на горизонтально расположенный проводник, уравновешивает силу тяжести. Определите объем проводника, если он изготовлен из латуни и магнитная сила равна 0,034 Н. Плотность латуни 8500 кг/м3.

Вариант 3

1. К магнитной стрелке (северный полюс затемнен, см. рисунок), которая может поворачиваться вокруг вертикальной оси, перпендикулярной плоскости чертежа, поднесли постоянный магнит. При этом стрелка

1) повернется на 180°
2) повернется на 90° по часовой стрелке
3) повернется на 90° против часовой стрелки
4) останется в прежнем положении

2. Какое утверждение верно?

А. Вокруг электрических зарядов существует электрическое поле.
Б. Вокруг неподвижных зарядов существует магнитное поле.

1) А
2) Б
3) А и Б
4) ни А, ни Б

3. На каком рисунке правильно изображена картина магнитных линий магнитного поля длинного проводника с постоянным током, направленным перпендикулярно плоскости чертежа от нас?

4. При уменьшении силы тока в катушке магнитное поле

1) не изменяется
2) ослабевает
3) исчезает
4) усиливается

5. Какое утверждение верно?

А. Северный конец магнитной стрелки компаса показывает на географический Северный полюс.
Б. Вблизи географического Северного полюса располагается северный магнитный полюс Земли.

1) А
2) Б
3) А и Б
4) ни А, ни Б

6. Квадратная рамка расположена в магнитном поле в плоскости магнитных линий так, как показано на рисунке. Направление тока в рамке показано стрелками. Как направлена сила, действующая на сторону dc рамки со стороны магнитного поля?

1) перпендикулярно плоскости чертежа, от нас
2) перпендикулярно плоскости чертежа, к нам
3) вертикально вверх, в плоскости чертежа
4) вертикально вниз, в плоскости чертежа

7. Установите соответствие между научными открытиями и учеными, которым эти открытия принадлежат. К каждой позиции первого столбца подберите соответ­ствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

ОТКРЫТИЕ

А) Впервые обнаружил взаимодействие проводника с током и магнитной стрелки
Б) Построил первый электродвигатель
В) Первым объяснил природу намагниченности железа

УЧЕНЫЕ-ФИЗИКЕ

1) Х. Эрстед
2) Д. Джоуль
3) В. Якоби
4) М. Фарадей
5) А. Ампер

8. Магнитная сила, действующая на горизонтально расположенный проводник, уравновешивает силу тяжести. Определите величину магнитной силы, если объем проводника 0,4 см3, а плотность материала проводника 8500 кг/м3.

Вариант 4

1. К магнитной стрелке (северный полюс затемнен, см. рисунок), которая может поворачиваться вокруг вертикальной оси, перпендикулярной плоскости чертежа, поднесли постоянный магнит. При этом стрелка

1) повернется на 180°
2) повернется на 90° по часовой стрелке
3) повернется на 90° против часовой стрелки
4) останется в прежнем положении

2. Какое утверждение верно?

А. Вокруг движущихся зарядов существует магнитное поле.
Б. Вокруг неподвижных зарядов существует электрическое поле.

1) А
2) Б
3) А и Б
4) ни А, ни Б

3. Что произойдет с направлением магнитных линий магнитного поля прямолинейного тока при изменении направления тока?

1) направление линий останется прежним
2) направление линий изменится на противоположное
3) нельзя дать однозначного ответа
4) зависит от величины тока

4. При удалении железного сердечника из катушки с током магнитное поле

1) не изменяется
2) ослабевает
3) исчезает
4) усиливается

5. Какое утверждение верно?

А. Северный конец магнитной стрелки компаса показывает на географический Южный полюс.
Б. Вблизи географического Северного полюса располагается южный магнитный полюс Земли.

1) А
2) Б
3) А и Б
4) ни А, ни Б

6. В однородном магнитном поле находится рамка, по которой начинает течь ток. Сила, действующая на верхнюю сторону рамки, направлена

1) вниз
2) вверх
3) из плоскости на нас
4) в плоскость листа от нас

7. Установите соответствие между физическими явлениями и техническими устройствами, в которых эти явления используются. К каждой позиции первого столбца подберите соответ­ствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

А) Взаимодействие магнитной стрелки и постоянных магнитов
Б) Действие магнитного поля на проводник с током
В) Взаимодействие электромагнита с железными опилками

ТЕХНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

1) радиоприёмник
2) звонок
3) электродвигатель
4) магнитный сепаратор
5) компас

8. Магнитная сила, действующая на горизонтально расположенный проводник, уравновешивает силу тяжести. Определите плотность материала проводника, если его объем 0,2 см3, а магнитная сила равна 0,021 Н.

Ответы на контрольную работу по физике Электромагнитные явления 8 класс
Вариант 1
1-4
2-1
3-4
4-4
5-2
6-2
7-341
8. 8500 кг/м3
Вариант 2
1-1
2-1
3-2
4-4
5-3
6-4
7-215
8. 0,4 см3
Вариант 3
1-1
2-1
3-3
4-2
5-1
6-1
7-135
8. 0,034 Н
Вариант 4
1-4
2-3
3-2
4-2
5-2
6-3
7-534
8. 10 500 кг/м3

Почти 1,3 миллиона девятиклассников напишут контрольные работы 18-21 мая

С 18 по 21 мая выпускники 9 классов напишут контрольные работы по одному из учебных предметов по своему выбору. Участие в них примут почти 1,3 миллиона школьников со всей страны.

Проведение основного государственного экзамена (ОГЭ) по предметам по выбору в 2020/21 учебном году было отменено, вместо этих экзаменов для девятиклассников будут проведены контрольные работы.

Контрольные работы пройдут в следующие даты:

18 мая – биология, литература, информатика и ИКТ; 

19 мая – физика, история; 

20 мая – обществознание, химия; 

21 мая – география, иностранные языки.

Резервные сроки проведения контрольных работ по соответствующим учебным предметам не предусмотрены.

Прохождение контрольных работ по нескольким предметам не предполагается. Обучающиеся с ОВЗ, дети-инвалиды и инвалиды могут принимать участие в контрольных работах по своему желанию.

Более 428 тысяч выпускников 9 классов выбрали для написания контрольной работы обществознание, почти 266 тысяч – географию, более 230 тысяч – информатику, более 150 тысяч – биологию, почти 70 тысяч – английский язык, 57 тысяч – физику, 47 тысяч – химию, более 14 тысяч – историю, почти 13 тысяч – литературу. Писать контрольную работу по немецкому языку планируют 1134 учащихся, по французскому – 822, по испанскому – 190.

Варианты контрольной работы по соответствующему предмету будут составляться по спецификации контрольных измерительных материалов (КИМ) ОГЭ 2021 года.  Со структурой и содержанием КИМ ОГЭ этого года можно ознакомиться на сайте Федерального института педагогических измерений (ФИПИ).

Писать контрольные работы девятиклассники будут в своих школах. Порядок организации, проведения и проверки контрольных работ определяется региональными министерствами образования. Контрольная работа начинается в 10:00 по местному времени.

Результат контрольной работы не будет являться условием допуска девятиклассников к прохождению государственной итоговой аттестации, однако может быть использован при зачислении обучающихся в профильные классы для прохождения дальнейшего обучения. Рекомендуется выставление полученной за контрольную работу отметки в классный журнал.

Контрольная работа по физике ( 1 семестр 1 курс)

Вариант №1 1.Дайте определения следующих понятий: Скорость,  сила, импульс тела,  изопроцессы. 2. Запишите формулировку  1 закона Ньютона. 3. Решите задачи: 1. По уравнению координаты  х=2+3t+t2  x=4+5t−3t2 определить:  начальную координату, проекцию начальной скорости, проекцию  ускорения. Написать уравнение скорости и построить график. 2. Тело, двигаясь прямолинейно увеличило свою скорость от 36 км/ч до 72 км/ч за 10 секунды. Какой путь прошло тело за это время? 3. Тело массой 500 г под действием некоторой силы приобрело ускорение  5 м/с2. Какое ускорение приобретет тело массой 100 г под действием  такой же силы? 4. Груз массой 2кг, привязанный к невесомой нити, поднимается вверх с  ускорением 5м/с2. Определите силу натяжения нити. 5. Тело массой 30 кг, движущееся со скоростью 2м/с, сталкивается с  неподвижной  тележкой  массой 10 кг. Чему равна скорость  совместного движения тел после их сцепления? 6. Какова кинетическая энергия тела массой 2кг, движущегося со  скоростью 10м/с? 7. Прочитать график. Вариант №2 1.Дайте определения следующих понятий: путь, масса, импульс силы,  изотермический процесс. 2. Запишите формулировку  2 закона Ньютона. 3. Решите задачи: 1. По уравнению координаты  x=−2−4t+2t2  определить: начальную  координату, проекцию начальной скорости, проекцию ускорения.  Написать уравнение скорости и построить график. 2. При равноускоренном движении в течение 5 с автомобиль увеличил  скорость от 72 км/ до 108 км/ч. Какой путь прошло тело за это время? 3. Сила 0,002кН сообщает телу ускорение 0,4 м/с2. Какая сила может  сообщить этому телу ускорение 2 м/с2? 4. Тело, массой 10 кг  равномерно движется по горизонтальной  поверхности  под действием силы в 10 Н. Чему равен коэффициент  трения? 5. Тележка массой 50 кг, движущаяся со скоростью 3 м/с, сталкивается с  неподвижной тележкой массой 25 кг и сцепляется с ней. Чему будет  равна скорость обеих тележек после взаимодействия? 6. Чему равна потенциальная энергия тела массой 3 кг на высоте 4 м? 7. Прочитайте график. Вариант №3 1.Дайте определения следующих понятий: ускорение, вес, мощность,  изобарический процесс. 2. Запишите формулировку  3 закона Ньютона. 3. Решите задачи: 1. По уравнению координаты  x=1+3t−3t2 определить: начальную  координату, проекцию начальной скорости, проекцию ускорения.  Написать уравнение скорости и построить график. 2. За время движения скорость тела изменилась от 3,6 км/ч до 10,8 км/ч за  50 с.  Определите какой путь прошло тело за это время. 3. Тело массой 0, 002т под действием некоторой силы приобрело  ускорение 2 м/с2. Какое ускорение приобретет тело массой 0,001 т под  действием такой же силы? 4. При трогании с места электровоз развивает тяговое усилие 500 кН.  Какое ускорение он при этом сообщит составу массой 5000т, если сила  трения 250кН? 5. Тележка массой 5 кг, движущаяся со скоростью 2 м/с, сталкивается с   тележкой массой 4 кг, движущейся ей на встречу со скоростью 10 м/с  и сцепляется с ней. Чему будет равна скорость обеих тележек после  взаимодействия? 6. Какова кинетическая энергия тела массой 4кг, движущегося со  скоростью 20м/с? 7. Прочитайте график. Вариант№4 1.Дайте определения следующих понятий: деформация, сила тяжести,  кинетическая энергия, изохорический процесс. 2. Запишите формулировку  закона всемирного тяготения. 3. Решите задачи: 1. По уравнению координаты  x=5+4t−2t2 определить: начальную  координату, проекцию начальной скорости, проекцию ускорения.  Написать уравнение скорости и построить график. 2. Поезд, идущий со скоростью 72 км/ч проходит  до остановки 100 м.  Определите через сколько времени поезд остановился. 3. Тело массой 0,05 n под действием некоторой силы приобрело ускорение 5 м/с2. Какое ускорение приобретет тело массой 0,001 т под действием  такой же силы? 4. Груз массой 10кг, привязанный к невесомой нити, поднимается вверх с  ускорением 2м/с2. Определите силу натяжения нити. 5. Человек массой 50 кг прыгнул с берега со скоростью 6м/с  в  неподвижную лодку, находящуюся у берега. С какой скоростью станет  двигаться лодка вместе с человеком, если масса лодки 40кг? 6. Чему равна потенциальная энергия тела массой 10 кг на высоте 5 м? 7. Прочитайте график. Вариант №5 1.Дайте определения следующих понятий: траектория, сила упругости,  потенциальная энергия, молекула. 2. Запишите формулировку  закона сохранения импульса. 3. Решите задачи: 1. По уравнению координаты  x=−5+4t+4t2 определить: начальную  координату, проекцию начальной скорости, проекцию ускорения.  Написать уравнение скорости и построить график. 2. Поезд, идущий со скоростью 108  км/ч проходит  до остановки 150 м.  Определите через сколько времени поезд остановился. 3. Тело массой 300 г под действием некоторой силы приобрело ускорение  6 м/с2. Какое ускорение приобретет тело массой 600 г под действием  такой же силы? 4. Тело, массой 50 кг  равномерно движется по горизонтальной  поверхности  под действием силы в 100 Н. Чему равен коэффициент  трения? 5. Тележка массой 10 кг, движущаяся со скоростью 3 м/с, сталкивается с   тележкой массой 4 кг, движущейся ей на встречу со скоростью 20 м/с  и сцепляется с ней. Чему будет равна скорость обеих тележек после  взаимодействия? 6. Какова кинетическая энергия тела массой5 кг, движущегося со  скоростью 40м/с? 7. Прочитайте график. Вариант №6 1.Дайте определения следующих понятий: механическое движение,  деформация, КПД, температура. 2. Запишите формулировку  закона сохранения энергии. 3. Решите задачи: 1. По уравнению координаты  x=−3+2t+2t2 определить: начальную  координату, проекцию начальной скорости, проекцию ускорения.  Написать уравнение скорости и построить график. 2. Поезд, идущий со скоростью 108  км/ч через5 мин остановился.  Определите ускорение поезда. 3. Тело массой 50 г под действием некоторой силы приобрело ускорение 2 м/с2. Какое ускорение приобретет тело массой 400 г под действием  такой же силы? 4. Тело, массой 50 кг  движется по горизонтальной поверхности  под  действием силы в 100 Н с ускорением 2 м/с2. Чему равен коэффициент  трения? 5. Тележка массой 10 кг, движущаяся со скоростью 3 м/с сталкивается с   тележкой массой 4 кг, движущейся в том же направлении со скоростью  2 м/с  и сцепляется с ней. Чему будет равна скорость обеих тележек  после взаимодействия? 6. Какова кинетическая энергия тела массой 0,2 кг, движущегося со  скоростью 10м/с? 7. Прочитайте график.

Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез, том 61, номер 1, январь 2019 г., январь 2019 г.

Сложная плазма — это плазма, содержащая твердые частицы, обычно размером в микрометр. Эти микрочастицы сильно заряжены и становятся дополнительным доминирующим компонентом плазмы. Сложная плазма — это модельная система для изучения явлений сильной связи в классической конденсированной среде. Они предлагают уникальную возможность выйти за пределы сплошных сред и перейти к фундаментальному масштабу классических систем — расстоянию между частицами — и, таким образом, исследовать все соответствующие динамические и структурные процессы, используя полностью разрешенное движение отдельных частиц, с самого начала кооперативные явления для больших систем с сильной связью.В отличие от «обычной» плазмы, заряженные микрочастицы сильно подвержены гравитации. Электрическое поле в оболочке или температурный градиент обычно используются для компенсации силы тяжести, что обеспечивает благоприятные условия для изучения двумерных или напряженных трехмерных (3D) систем на земле. Однако для проведения точных измерений с большими изотропными трехмерными системами в объемной плазме абсолютно необходимы условия микрогравитации. С 2001 года эти исследования в условиях микрогравитации постоянно проводятся на борту Международной космической станции МКС в рамках российско-германской (европейской) программы «Плазмакристалл» (ПК).В долгосрочных исследовательских лабораториях ПКЕ-Нефедов (2001–2005), ПК-3 Плюс (2006–2013) и ПК-4 (2014-настоящее время), фундаментальные процессы в жидкой или кристаллической сложной плазме, а также основные сложные плазменные проблемы. были адресованы. Основные моменты: уточнение теорий зарядки частиц и ионного увлечения, электрореологическая плазма, образование полос и разделение фаз в бинарных смесях, кристаллизация и плавление, распространение волн, сдвиговое течение и переход к турбулентному движению. В этом обзоре мы обратимся к результатам исследований микрогравитации и обсудим перспективы будущих исследований.

Контроль туннелирования в устройствах на основе доноров на атомном уровне

Формирование туннельных зазоров с атомарной точностью

Мы определяем туннельные зазоры с атомарно резкими краями с помощью литографии ультрачистого водорода с использованием поверхностной решетки Si (100) 2 × 1 реконструкция поверхности для количественной оценки расстояния между туннелями в зазоре с точностью до атома. Реконструкция поверхности Si (100) 2 × 1 включает ряды димеров с шагом 0,77 нм, которые могут служить естественной «атомной линейкой», позволяющей определять критические размеры с атомарной точностью.На рисунке 1 показана СТМ-литография атомарной точности для трех датчиков заряда SET, изготовленных с номинально идентичными туннельными зазорами исток / островок и сток / островок. В этих устройствах мы нацелены на туннельный зазор из 11 рядов димеров для туннельного соединения исток / островок / сток для всех трех устройств. В этом наборе устройств наш производственный контроль привел к среднему разрыву 11,0 рядов димеров со стандартным отклонением среднего значения 0,2 рядов димеров (1 сигма) (см. Таблицу 1).

Рис. 1: Изображения с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) центральных частей ряда устройств, считывающих заряд доноров / квантовых точек.

Яркие области — это образцы СТМ, где водородный резист был удален, обнажая химически активные оборванные связи. a — c СТМ-изображения с высоким разрешением литографических структур донорных кластеров и датчиков заряда на одноэлектронном транзисторе (SET). Мы называем устройства на панелях a — c как Устройство A, Устройство B и Устройство C в Таблице 1.

Таблица 1 Разделение туннельных зазоров, нацеленных на 11 рядов димеров.

Управляемое изменение туннельного зазора в наборах на основе доноров

На рис. 2а показаны электрические контакты с электронным пучком, наложенные на композицию изображений СТМ с узора водородной литографии набора.Создание рисунка устройства начинается с центральной области, где требуется атомная точность. СТМ-изображение с атомным разрешением делается после создания рисунка в центральной области для проверки размеров. Впоследствии на выводы межсоединения и контактные площадки наносится узор, и после создания узора каждой секции компонента для проверки литографического качества создаются локальные СТМ-изображения. В рамках нашего стандартного протокола изготовления мы не делаем СТМ-изображения всего завершенного рисунка устройства, чтобы избежать потенциального атомного / молекулярного загрязнения, повреждения наконечника, дополнительного воздействия вакуума и взаимодействий между наконечником и поверхностью во время длительной СТМ-визуализации большой площади.На рис. 2b показано СТМ-изображение центральной области типичного устройства SET с атомарной точностью после водородной литографии, но до дозирования фосфина. Добавки P проникают только в светлые области, где острие СТМ удалило атомы H с поверхности с концевыми водородными группами и обнажило химически реактивные оборванные связи Si (рис. 2c). Плоские исток и сток, остров (квантовая точка) и вентили дозируются по насыщению, что приводит к вырожденной плотности легирующей примеси более чем на три порядка величины за пределами перехода металл-изолятор Мотта 16 .Остров имеет емкостную связь с двумя затворами в плоскости через эффективную емкость C G и с электродами истока (стока) через туннельные барьеры, представленные туннельным сопротивлением R S ( R D). ) и емкость C S ( C D ), где каждое сопротивление соединено параллельно с соответствующей емкостью (рис. 2d). Напряжения затвора, приложенные к обоим затворам, настраивают локальный электрохимический потенциал острова и модулируют ток исток – сток, протекающий через центральный остров.Одиночные электроны туннелируют последовательно через каждый барьер из-за энергии добавления электронов (эффекта зарядки) на островке 17 (рис. 2e).

Рис. 2: Одноэлектронные транзисторы (SET) с узором в виде сканирующего туннельного микроскопа (СТМ).

a Электрические контакты (обведены белым) наложены на верхнюю часть устройства SET с рисунком STM. b СТМ-изображение области центрального устройства типичного устройства SET, полученное сразу после водородной литографии.Центральная область устройства показывает центральный остров, который соединен туннелем с выводами истока и стока и емкостным образом соединен с двумя затворами в плоскости. Затвор 2 имеет рисунок с преднамеренным смещением в сторону электрода истока, чтобы можно было настроить симметрию туннельной связи. Изображение СТМ высокого разрешения в центральной области накладывается на крупномасштабное изображение СТМ более низкого разрешения. c STM-изображение с атомным разрешением узора SET, где промежутки между туннелями определены с атомарной точностью. Изображенные ряды, идущие сверху слева направо вниз, представляют собой ряды димеров реконструкции поверхности 2 × 1 на поверхности Si (100).Расстояние между зазором перехода, d , и ширина перехода, w , отмечены на изображении. Кружком обозначено изображение одинарной оборванной облигации. Изображение STM снимается при смещении выборки −2 В и токе уставки 0,1 нА. d Эквивалентная принципиальная схема для SET, где туннельные переходы рассматриваются как туннельное сопротивление и емкость, соединенные параллельно, а комбинированная связь двух затворов с островом SET рассматривается как конденсатор. Напряжение затвора В GS подается на оба затвора параллельно относительно заземленного источника.Смещение сток – исток В DS приложено к контактному проводу стока по отношению к заземленному истоку. e Энергетическая диаграмма SET, где μ S и μ D — химические потенциалы истока и стока соответственно; μ IS ( N ) — химический потенциал острова, который занят N избыточными электронами. E Barr — 7.

На рис. 3 показана серия изображений СТМ, полученных после водородной литографии, с четко видимыми димерными рядами реконструкции поверхности. Хотя не все электроды стока / истока устройства выровнены по направлению решетки [110], мы наблюдаем улучшенную однородность краев, ориентируя устройство в направлении решетки [110] и выравнивая геометрию критической области устройства (островные и туннельные переходы) с Поверхностная решетка реконструкции. Для SET-G и SET-I, у которых зазоры туннелей находятся в направлении [100], мы исправили угол 45 ° относительно направления [110] при подсчете количества рядов димеров в их зазорах стыков.Пытаясь сохранить одинаковую ширину выводов и размер островков, мы систематически увеличиваем количество рядов димеров в зазоре туннельного перехода, начиная с непрерывной проволоки с нулевыми зазорами до SET, разделяющих зазоры туннелей в ~ 16,2 рядов димеров, покрывая широкий диапазон УСТАНОВИТЬ рабочие характеристики устройства. Поскольку изолированные одиночные оборванные связи не позволяют включаться легирующим элементам, мы не принимаем во внимание их при количественной оценке геометрии устройства. Критические размеры после коррекции СТМ-изображений приведены в таблице 2 для всех устройств в этом исследовании (подробности см. В разделе «Методы»).Кроме того, наше регулярное использование СТМ-изображений высокого разрешения в области устройства с СТМ-шаблоном позволяет нам идентифицировать дефекты атомного масштаба в области устройства, такие как ступенчатые края 18 и дефекты скрытого заряда 19 , которые могут потенциально повлиять на производительность устройства.

Рис. 3: Топографические изображения образцов водородной литографии, полученные с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ).

a Wire, названный Wire-A; b– i одноэлектронные транзисторы (SET), названные от SET-B до SET-I, в соответствии с этикетками на панели.\ circ \) в направлении [110]). Для СТМ-изображений в условиях визуализации используются различные состояния наконечников / наконечников СТМ: смещение образца –2 В и заданный ток 0,1 или 0,05 нА.

Таблица 2 Критические размеры и значения сопротивления для исследуемого комплекта устройств.

Экспоненциальное масштабирование туннелирования для изменений атомного масштаба

На рис. 4a вольт-амперные характеристики ( I — В ) провода-A демонстрируют омическое поведение с 4-точечным сопротивлением 96.8 кОм. Принимая во внимание фактическую геометрию провода с рисунком СТМ (примерно \ (57 \ pm 4 \) квадратов между контактными датчиками напряжения с рисунком электронного пучка, см. Рис. 2а), это соответствует сопротивлению листа 1,70 ± 0,15 кОм в СТМ. электроды с рисунком, что превосходно согласуется с предыдущими результатами для дельта-слоев Si: P, легированных металлом 20 . Учитывая сверхвысокую плотность носителей и малую длину экранирования 16 Томаса Ферми в этой системе Si: P, легированной насыщением, и относительно большой размер островков 21 SET, мы рассматриваем энергетические спектры в островках и выводах истока и стока как непрерывный (\ (\ Delta E \ ll k _ {\ mathrm {B}} T \), где \ (\ Delta E \) — разделение уровней энергии в островке и резервуарах истока и стока) и принять металлическое описание SET транспорт 17 .2D _ {\ mathrm {i}} D _ {\ mathrm {f}}} \ right) \) через барьеры туннеля истока и стока можно описать с помощью золотого правила Ферми 22 , где A — матричный элемент туннелирования. , \ (D _ {\ mathrm {{i, f}}} \) представляет начальную и конечную плотность состояний, \ (\ hbar \) — приведенная постоянная Планка, а e — заряд электрона.

Рис. 4: Электрические характеристики набора устройств с использованием криостата с базовой температурой 4 К.

a Четырехточечный \ (I _ {\ mathrm {{DS}}} — V _ {\ mathrm { {DS}}} \) измерение проводного устройства с именем Wire-A и устройства на одноэлектронном транзисторе (SET) с именем SET-B при сохранении заземления затворов.На вставке: характерные двухточечные вольт-амперные характеристики ( I — В ) (\ (3.5 \, {\ mathrm {k}} {{\ Omega}} \)) контактной площадки устройства. b Дифференциальная проводимость при нулевом смещении сток – исток (\ (G_0 \)) набора устройств SET, измеренных при T = 4 К. Для SET-B — SET-G, \ (G_0 \) равно измерено с использованием возбуждения 0,1 мВ переменного тока при 11 Гц. Для SET-H и SET-I \ (G_0 \) численно оценивается по измеренным кулоновским алмазам постоянного тока (DC).Сверху вниз: от SET-B (красный) до SET-I (темно-синий). Разница в периоде колебаний напряжения затвора связана с изменениями конструкции затвора, которые изменяют емкость затвора. c Измеренные значения общего туннельного сопротивления \ (R _ {\ mathrm {S}} + R _ {\ mathrm {D}} \) как функция литографически определенных расстояний между туннельными зазорами. Подгонка Вентцеля – Крамерса – Бриллюэна (WKB) основана на значениях туннельного сопротивления от SET-C до SET-I, где ширина бокового электрического шва электродов и средняя высота барьера принимаются в качестве параметров произвольной подгонки. d , e Измеренная дифференциальная проводимость \ ({\ mathrm {d}} I _ {\ mathrm {{DS}}} / {\ mathrm {d}} V _ {\ mathrm {{DS}}} \) (по цветовой линейной шкале) Кулоновские ромбы SET-C и SET-F, соответственно, при T = 4 K.

Для ясности мы определяем использование терминов туннельная связь и скорость туннелирования. В контексте работы, представленной здесь, уравнение. (1) связывает скорости туннелирования со значениями сопротивления туннелирования, где элементы матрицы туннелирования, A, , представляют туннельные связи для нашей системы.Однако следует отметить, что термин «туннельная связь» также широко используется в контексте квантовых точек, где туннельная связь является мерой уширения уровней собственных энергетических состояний квантовых точек и может привести к потере электронов. локализация на точке в режиме сильной туннельной связи. Этот термин также используется в аналоговом квантовом моделировании, где туннельный коэффициент t в гамильтониане Хаббарда обозначает энергию прыжка или силу туннельной связи между соседними узлами.

Далее мы покажем, что полное туннельное сопротивление \ (R _ {\ mathrm {S}} + R _ {\ mathrm {D}} \) SET может быть получено путем измерения при нулевом постоянном токе сток – исток. (DC) -смещение, пиковые амплитуды кулоновских колебаний дифференциальной проводимости, как показано на рисунке 4b (см. Дополнительное примечание 1 для типичных I — В характеристик затворов и выводов истока / стока наборов STM-шаблонов. ). При \ (V _ {\ mathrm {{DS}}} = 0 \, {\ mathrm {V}} \) колебания кулоновской блокады дифференциальной проводимости достигают пика при \ (V _ {\ mathrm {{GS}}} = V_ {\ mathrm {{GS}}} ^ {\ mathrm {{пик}}} = \ left ({N + \ frac {1} {2}} \ right) \ frac {e} {{C _ {\ mathrm { G}}}} \), где \ (N \) — целое число, а \ (\ left ({N + \ frac {1} {2}} \ right) e \) представляет собой эффективный стробирующий заряд, когда остров Ферми уровень \ (\ mu _ {\ mathrm {{IS}}} (N) \) выравнивается с \ (\ mu _ {\ mathrm {S}} \) и \ (\ mu _ {\ mathrm {D}} \ ).2 / C _ {\ mathrm {\ Sigma}} \) — энергия заряда, а \ (C_ \ Sigma = C _ {\ mathrm {S}} + C _ {\ mathrm {D}} + C _ {\ mathrm {G} } \) является полной емкостью (см. дополнительную таблицу 1), и, предполагая, что скорость туннелирования и плотность состояний не зависят от энергии в режиме линейного отклика, Бинаккер и его сотрудники 23,24 показали, что пиковая амплитуда нулевого колебания дифференциальной проводимости смещения в SET сводятся к следующему не зависящему от температуры выражению для произвольных значений R S и R D ,

$$ \ left.2 \ rho}} {2} \ frac {{{\ Gamma} _ {\ mathrm {S}} {\ Gamma} _ {\ mathrm {D}}}} {{{\ Gamma} _ {\ mathrm {S }} + {\ Gamma} _ {\ mathrm {D}}}} = \ frac {1} {2} \ frac {{G _ {\ mathrm {S}} G _ {\ mathrm {D}}}} {{ G _ {\ mathrm {S}} + G _ {\ mathrm {D}}}} = \ frac {1} {{2 \ left ({R _ {\ mathrm {S}} + R _ {\ mathrm {D}}}) \ right)}}, $$

(1)

, где G S и G D — проводимость через барьеры туннеля истока и стока, \ (\ rho \) — плотность состояний в металлическом островке, а плотность состояний в количество потенциальных клиентов встроено в скорость туннелирования.

На рис. 4b мы наблюдаем колебания кулоновской блокады во всех SET, кроме SET-B. Небольшое разделение зазора (~ \ (7.4 \) ряды димеров \ (\ приблизительно 5.7 \, {\ mathrm {nm}} \)) в SET-B сравнимо с удвоенным радиусом Бора, \ (r \ sim 2.5 \, {\ mathrm {nm}} \) изолированного атома P в массивном Si 25 , что указывает на значительное перекрытие волновых функций в областях зазора между островом и резервуаром истока / стока. Учитывая, что SET-B не проявляет одноэлектронное туннельное поведение (кулоновские колебания), мы оцениваем сопротивление в переходных промежутках в этом устройстве, используя 4-точечное измерение I — В .Как показано на рис. 4a, SET-B имеет линейное поведение I — V с 4-точечным сопротивлением \ (136.7 \, {\ mathrm {k}} {\ Omega} \). Вычитая вклад сопротивления от выводов истока / стока (~ 74 квадрата), используя расчетное сопротивление листа (~ \ (1.7 \, {\ mathrm {k}} {{\ Omega}} \)) из Wire-A, мы получаем значение сопротивления перехода \ (\ sim 5.5 \ pm 4.5 \, {\ mathrm {k}} {{\ Omega}}}) на переход в SET-B, которое действительно падает ниже кванта сопротивления (\ (\ sim {\!} 26 \, {\ mathrm {k}} {{\ Omega}} \)) и объясняет отсутствие поведения кулоновской блокады.В SET-B (рис. 3b) влияние на свойства электрического переноса, которое является результатом наличия двух контактов, охватывающих одну кромку атомной ступеньки, незначительно, учитывая небольшое вертикальное смещение (1 одноатомный слой = 0,138 нм) по сравнению с ожидаемым распределением электрической плотности. в том же направлении (~ 2 нм для идеального, легированного насыщением монослоя Si: P) 26,27 . Подчеркнем, что из-за отсутствия эффекта кулоновской блокады расчетное сопротивление на переходах в SET-B является омическим сопротивлением, которое не следует путать с туннельным сопротивлением.

Для остальных наборов мы извлекаем полное туннельное сопротивление \ (R _ {\ mathrm {S}} + R _ {\ mathrm {D}} \) из высот пиков кулоновских колебаний, следуя формуле. (1). На рис. 4с приведены измеренные значения сопротивления перехода (после коррекции сопротивления листа на выводах истока и стока) в зависимости от усредненного расстояния между зазорами. Туннельное сопротивление следует четкой экспоненциальной зависимости от расстояния между зазорами. Примечательно, что изменение только девяти рядов димеров приводит к изменению сопротивления перехода более чем на четыре порядка.Увеличение расстояния между зазорами в небольшом диапазоне (от ~ 7 рядов димеров в зазоре до ~ 12) резко меняет режим SET с линейного режима проводимости (отсутствие признаков кулоновских колебаний при разделении ~ 7 рядов димеров в SET-B) на режим сильного туннельного взаимодействия (при разделении рядов димеров ~ 9,5 в SET-C) до режима слабого туннельного взаимодействия (при разделении рядов димеров ~ 12 в SET-F). Относительно сильная туннельная связь в SET-C (см. Рис. 4d) размывает квантование заряда на островке и вводит конечную проводимость внутри кулоновских алмазов через процессы туннелирования более высокого порядка (совместное туннелирование) 28 .В режиме слабой туннельной связи в SET-F (см. Рис. 4e) алмазы кулоновской блокады становятся очень хорошо известными. Настройка туннельной связи между режимами сильной и слабой связи в атомных устройствах является важной возможностью: например, для моделирования эффектов нелокальной связи в фрустрированных системах 29 .

Было обнаружено, что для моделирования емкости (см. Дополнительную таблицу 1) необходимо добавить боковой электрический шов 30 и вертикальную электрическую толщину 26 к геометрии водородной литографии с СТМ-узором (рис.3) для учета радиуса Бора и получения фактической «электрической геометрии» устройства. Мы подбираем полное туннельное сопротивление (\ (R _ {\ mathrm {S}} + R _ {\ mathrm {D}} \)) от SET-B до SET-H как функцию разделения зазора туннеля путем моделирования одного туннеля туннельное сопротивление перехода (умноженное на два для учета наличия двух переходов) с использованием обобщенной формулы для туннельного эффекта, основанной на приближении Вентцеля – Крамерса – Бриллюэна (ВКБ) 31 (подробную формулировку ВКБ см. в дополнительном примечании 2: Моделирование туннельных барьеров методом ВКБ.Из-за линейной зависимости туннельного сопротивления ВКП от площади поперечного сечения туннельного перехода, мы игнорируем небольшие изменения ширины перехода с СТМ-структурой \ (w \) (см. Столбец 3 в таблице 2) и принимаем усредненное значение. значение \ (w = 12 \, {\ mathrm {nm}} \) в моделировании WKB. Мы учитываем «электрическую геометрию» устройств, принимая электрическую толщину \ (z = 2 \, {\ mathrm {nm}} \) 26 , принимая во внимание ширину бокового электрического шва, \ (s \) и средняя высота барьера \ (E _ {\ mathrm {{barr}}} \) в качестве подгоночных параметров.Мы получаем \ (100 \ pm 50 \, {\ mathrm {meV}} \) как наиболее подходящую высоту барьера (неопределенность представляет два σ ), что хорошо согласуется с теоретически предсказанным диапазоном уровней Ферми ниже Край зоны проводимости Si в сильно \ (\ delta \) — легированных системах Si: P, от ~ 80 до ~ 130 мэВ, из расчетов с сильной связью 26 и теории функционала плотности 25 . Подобное значение высоты барьера (~ 80 мэВ) также было экспериментально определено в туннельном режиме Фаулера-Нордхейма группой Фюрера с использованием аналогичного устройства Si: P с СТМ-структурой 8 .Мы получаем \ (3.1 \ pm 0.4 \, {\ mathrm {nm}} \) как наиболее подходящую ширину шва (погрешность представляет два σ ), что хорошо согласуется с боровским радиусом изолированных одиночных доноров фосфора в объемный кремний (\ (r \ sim 2.5 \, {\ mathrm {nm}} \)) 25 . Используя наиболее подходящую ширину шва из моделирования WKB, мы также находим хорошее соответствие между экспериментальными и смоделированными значениями емкости из SET (см. Дополнительное примечание 3: Сравнение измеренной и смоделированной емкости в устройствах SET с STM-шаблоном).

Рисунок 4c является ключевым результатом этого исследования, наглядно демонстрирующим экспоненциальное масштабирование туннельного сопротивления в соответствии с изменениями атомного масштаба в туннельной щели. Устройства, показанные на рис. 3, были изготовлены последовательно из двух различных систем сверхвысокого вакуума (UHV) STM (UHV-STM) с аналогичными, но неидентичными аппаратными платформами с использованием одних и тех же номинальных методов и процессов.

Асимметрия атомного масштаба в туннельных зазорах SET с точным рисунком

Продемонстрировав управление туннельным сопротивлением на атомном уровне, мы теперь делаем дополнительный шаг, чтобы охарактеризовать разницу сопротивлений переходов в паре номинально идентичных туннельных переходов в SET-G, где оба туннельных промежутка имеют неровные края, а расстояние между туннельными промежутками менее четко определено по сравнению с туннельными промежутками в других SET, что представляет собой нижнюю границу управляемости среди SET-устройств в этом исследовании.На рис. 5а и б представлены измеренные кулоновские ромбы и кулоновские колебания конечного смещения. На рис. 5б пики кулоновских колебаний асимметричны по напряжению на затворе. При положительном смещении сток – исток на переднем фронте пика кулоновских колебаний перехода \ (N \ leftrightarrow N + 1 \) остров большую часть времени проводит незанятым (\ (N \)). Таким образом, общая скорость туннелирования ограничена туннелированием от источника к острову, и, таким образом, в общем туннельном сопротивлении преобладает \ (R _ {\ mathrm {S}} \).Остальные три случая аналогичны. На рисунке 5c, например, используется \ (V _ {\ mathrm {{DS}}} \,> \, 0 \), и показано численное моделирование (при \ (T = 0 \, {\ mathrm {K}} \)) \ (I _ {\ mathrm {{DS}}} \, {\ mathrm {{vs}}}. \, V _ {\ mathrm {{GS}}} \) при разном смещении сток – исток. Штриховые и пунктирные линии на рис. 5c иллюстрируют асимптотические наклоны на переднем и заднем фронтах пиков кулоновских колебаний при \ (V _ {\ mathrm {{DS}}} = 0.8E _ {\ mathrm {C}} / e \ ), которые также представляют туннельный ток через ограничивающие скорость туннельные переходы истока и стока, соответственно, игнорируя другой переход в серии. {\ mathrm {L}}} \ right)}} {{\ Delta V _ {\ mathrm {{GS} }}}} = \ frac {{C _ {\ mathrm {G}}}} {{R _ {\ mathrm {S}} C_ \ Sigma}}, $$

$$ \ left.{\ mathrm {T}} — \ Delta V _ {\ mathrm {{GS}}}} \ right)}} {{\ Delta V _ {\ mathrm {{GS}}}}} = — \ frac {{C_ { \ mathrm {G}}}} {{R _ {\ mathrm {D}} C_ \ Sigma}}. $$

(2)

Рис. 5: Измерение постоянного тока одноэлектронного транзистора (SET) устройства SET-G с использованием холодильника разбавления с базовой температурой ~ 10 мК.

a Кулоновские ромбы, измеренные на постоянном токе, где ток сток – исток \ (I _ {\ mathrm {{DS}}} \) нанесен на график как абсолютные значения для ясности. b Измеренные колебания кулоновской блокады при выбранных смещениях сток – исток. c Моделируемые колебания кулоновской блокады при положительном смещении сток – исток, предполагая асимметричные переходные сопротивления \ (R _ {\ mathrm {S}} = 4R _ {\ mathrm {D}} = 2 \, {\ mathrm {M}} \ Omega \). При \ (V _ {\ mathrm {{DS}}} = 0.8E _ {\ mathrm {C}} / e \) пунктирные и штриховые линии показывают моделируемый туннельный ток через ограничивающие скорость туннельные переходы истока и стока в передний и задний фронты пиков кулоновских колебаний, соответственно, при игнорировании другого перехода в серии. d Сопротивления переходов, извлеченные из кулоновских колебаний, имеют пики вдоль оси напряжения затвора. Погрешности по горизонтали и вертикали в точках данных вычисляются путем усреднения положений пиков колебаний и туннельных сопротивлений при различных смещениях сток-исток.

См. Дополнительную таблицу 1, где указаны емкости затвора и общие емкости, \ (C _ {\ mathrm {G}} \) и \ (C_ \ Sigma \). Для оценки туннельного сопротивления стока и истока по пикам кулоновских колебаний, измеренным при конечных температурах (рис.5b), мы аппроксимируем асимптотические наклоны на переднем и заднем фронтах путем подбора переднего и заднего наклона измеренных пиков кулоновских колебаний и усреднения в диапазоне смещения \ (V _ {\ mathrm {{DS}}} \) (см. Рис. 5г). Мы находим разницу в туннельных сопротивлениях истока и стока примерно в четыре раза. Возможный вклад в эту разницу в сопротивлении включает в себя недостатки атомного масштаба в водородной литографии туннельных зазоров, случайность в местах включения примеси в структурированных областях и непреднамеренное, хотя и сильно подавленное, движение примеси на атомном уровне во время чрезмерного роста инкапсуляции.Усиление поля около любой заостренной вершины из-за неоднородности / шероховатости краев атомного масштаба в профиле распределения легирующей примеси также может быть важным эффектом, влияющим на туннельный ток в режиме кулоновской блокады, как ранее предполагалось Pascher et al. 8 . Другие факторы, которые могут повлиять на туннельный барьер и, следовательно, вызвать изменчивость туннельного сопротивления, включают изменения в локальном потенциальном ландшафте из-за скрытых дефектов заряда вблизи области устройства либо в подложке, либо в зарастающем слое.Из экспоненциальной зависимости на рис. 4c, коэффициент четыре соответствует неопределенности в расстоянии между зазорами, составляющей лишь примерно половину шага между рядами димеров, что представляет собой окончательное пространственное разрешение (единственный атомный узел на Si (100) 2 × 1 поверхность реконструкции) и предел внутренней точности для атомно-точной водородной литографии.

Физика урана и ядерной энергии

(обновлено в ноябре 2020 г.)

  • Ядерное деление — основной процесс производства ядерной энергии.
  • Радиоактивный распад как продуктов деления, так и трансурановых элементов, образующихся в реакторе, дает тепло даже после прекращения деления.
  • Реакции деления могут быть замедленными для увеличения деления или немодерированными для получения дополнительного топлива.
  • Для реакторов, использующих легкую воду в качестве замедлителя, требуется обогащенный уран.
  • Разделение изотопов для обогащения урана осуществляется с помощью физических процессов.

Нейтроны

Движущиеся нейтроны — отправная точка всего, что происходит в ядерном реакторе.

Когда нейтрон проходит рядом с тяжелым ядром, например, с ураном-235 (U-235), нейтрон может быть захвачен ядром, и это может сопровождаться или не сопровождаться делением. Захват включает добавление нейтрона к ядру урана с образованием нового составного ядра. Простым примером является U-238 + n ==> U-239, который представляет собой образование ядра U-239.Новое ядро ​​может распасться на другой нуклид. В этом примере U-239 становится Np-239 после испускания бета-частицы (электрона). Но в некоторых случаях за первоначальным захватом быстро следует деление нового ядра. Происходит ли деление и действительно ли происходит захват, зависит от скорости проходящего нейтрона и от конкретного вовлеченного тяжелого ядра.

Ядерное деление

Деление может происходить в любом из тяжелых ядер после захвата нейтрона.Однако низкоэнергетические (медленные или тепловые) нейтроны способны вызывать деление только тех изотопов урана и плутония, ядра которых содержат нечетное количество нейтронов (, например, U-233, U-235 и Pu-239). Тепловое деление может также происходить в некоторых других трансурановых элементах, ядра которых содержат нечетное число нейтронов. Для ядер, содержащих четное число нейтронов, деление может происходить только в том случае, если падающие нейтроны имеют энергию выше примерно одного миллиона электрон-вольт (МэВ). (Недавно созданные нейтроны деления относятся к этой категории и движутся со скоростью примерно 7% от скорости света, в то время как замедленные нейтроны движутся намного медленнее, примерно в восемь раз быстрее скорости звука).

Нейтронные сечения деления урана и плутония

Считается, что нейтрон имеет тепловую энергию, когда он замедляется, чтобы находиться в тепловом равновесии с окружающей средой (когда кинетическая энергия нейтронов подобна той, которой обладают окружающие атомы из-за их случайного теплового движения). Следовательно, основное применение деления урана сегодня — это тепловые реакторы, работающие на U-235 и включающие замедлитель, такой как вода, для замедления нейтронов.Наиболее распространенный пример — легководные реакторы *.

* Существует две основных разновидности: реакторы с водой под давлением и реакторы с кипящей водой.

Другими делящимися тяжелыми ядрами (подразумевающими тепловое деление) являются U-233, Pu-239 и Pu-241. Каждый из них производится искусственно в ядерном реакторе из плодородных ядер Th-232 (в некоторых реакторах), U-238 и Pu-240 соответственно. U-235 — единственный изотоп природного происхождения, который является термически делящимся, и он присутствует в природном уране в концентрации 0.7%. U-238 и Th-232 являются основными фертильными изотопами природного происхождения.

Вероятность того, что произойдет деление или любая другая реакция, вызванная нейтронами, описывается нейтронным сечением этой реакции. Это можно представить как область, окружающую ядро-мишень, внутри которой должен пройти падающий нейтрон, если должна произойти реакция. Сечения деления и другие поперечные сечения сильно увеличиваются по мере того, как скорость нейтронов уменьшается с примерно 20 000 км / с до 2 км / с, что увеличивает вероятность некоторого взаимодействия.В ядрах с нечетным числом нейтронов, таких как U-235, сечение деления становится очень большим при тепловых энергиях медленных нейтронов.

Как предполагалось ранее, нейтроны с высокой энергией (> 0,1 МэВ) движутся слишком быстро, чтобы иметь сильное взаимодействие с ядрами в топливе. Поэтому мы говорим, что сечение деления этих ядер значительно уменьшается при высоких энергиях нейтронов по сравнению с его значением при тепловых энергиях (для медленных нейтронов). Тем не менее, это так называемое деление на быстрых нейтронах можно использовать в реакторе на быстрых нейтронах, конструкция которого сводит к минимуму замедление нейтронов высокой энергии, образующихся в процессе деления.См. ниже.

Ядерное деление — процесс

При использовании U-235 в тепловом реакторе в качестве примера, когда нейтрон * захватывается, полная энергия распределяется между 236 нуклонами (протонами и нейтронами), которые сейчас присутствуют в составном ядре. Это ядро ​​относительно нестабильно и, вероятно, разобьется на два фрагмента примерно половиной массы. Эти фрагменты представляют собой ядра, обнаруженные примерно в середине Периодической таблицы, и вероятностный характер распада приводит к нескольким сотням возможных комбинаций.Создание осколков деления почти мгновенно сопровождается испусканием ряда нейтронов (обычно 2 или 3, в среднем 2,45), которые позволяют поддерживать цепную реакцию.

* Цепная реакция начинается при добавлении некоторого количества бериллия, смешанного с полонием, радием или другим альфа-излучателем. Альфа-частицы в результате распада вызывают высвобождение нейтронов из бериллия, когда он превращается в углерод-12.

Распределение продуктов деления

Около 85% высвобождаемой энергии первоначально составляет кинетическая энергия осколков деления.Однако в твердом топливе они могут перемещаться только на микроскопические расстояния, поэтому их энергия преобразуется в тепло. Баланс энергии обеспечивается гамма-лучами, испускаемыми во время или сразу после процесса деления, и кинетической энергией нейтронов. Некоторые из последних являются мгновенными (так называемые мгновенные нейтроны), но небольшая часть (0,66% для U-235, 0,27% для U-233, 0,23% для Pu-239) задерживается, поскольку они связаны с радиоактивными распад некоторых продуктов деления. Самая длинная группа запаздывающих нейтронов имеет период полураспада около 56 секунд.

Высвобождение запаздывающих нейтронов является решающим фактором, позволяющим управлять системой (или реактором) с цепной реакцией и поддерживать ее в критическом состоянии. При критичности система цепной реакции находится в точном равновесии, так что количество нейтронов, образующихся при делении, остается постоянным. Это количество нейтронов может быть полностью объяснено суммой нейтронов, вызывающих дальнейшее деление, поглощенных иным образом и вытекающих из системы. В этих условиях мощность, вырабатываемая системой, остается постоянной.Чтобы повысить или понизить мощность, необходимо изменить баланс (с помощью системы управления), чтобы количество присутствующих нейтронов (и, следовательно, скорость выработки энергии) либо уменьшалось, либо увеличивалось. Система управления используется для восстановления баланса при достижении желаемого нового уровня мощности.

Количество нейтронов и конкретные продукты деления от любого акта деления регулируются статистической вероятностью, в том смысле, что точный распад отдельного ядра не может быть предсказан. Однако законы сохранения требуют сохранения общего числа нуклонов и полной энергии.В результате реакции деления в U-235 образуются такие продукты деления, как Ba, Kr, Sr, Cs, I и Xe с атомными массами, распределенными около 95 и 135. Можно привести примеры типичных продуктов реакции, таких как:

U-235 + n ===> Ba-144 + Kr-90 + 2n + около 200 МэВ

U-235 + n ===> Ba-141 + Kr-92 + 3n + 170 МэВ

U-235 + n ===> Zr-94 + Te-139 + 3n + 197 МэВ

В таком уравнении число нуклонов (протоны + нейтроны) сохраняется, например. 235 + 1 = 141 + 92 + 3, но можно показать, что небольшая потеря атомной массы эквивалентна высвобожденной энергии. Изотопы бария и криптона впоследствии распадаются и образуют более стабильные изотопы неодима и иттрия с испусканием нескольких электронов из ядра (бета-распад). Это бета-распад с некоторыми связанными с ним гамма-лучами, которые делают продукты деления очень радиоактивными. Эта радиоактивность (по определению!) Со временем уменьшается.

Полная энергия связи, выделяющаяся при делении атомного ядра, изменяется в зависимости от точного разрушения, но в среднем составляет около 200 МэВ * для U-235 или 3.2 x 10 -11 джоуль. Это примерно 82 ТДж / кг. То же, что и у U-233, а у Pu-239 — около 210 МэВ * на деление. (Это контрастирует с 4 эВ или 6,5 x 10 -19 Дж на атом углерода, сжигаемого в ископаемом топливе.)

Около 6% тепла, выделяемого в активной зоне реактора, происходит за счет радиоактивного распада продуктов деления и трансурановых элементов, образованных в результате захвата нейтронов, в основном первых. Это должно быть учтено при остановке реактора, поскольку тепловыделение продолжается после прекращения деления.Именно этот распад заставляет использованное топливо первоначально выделять тепло и, следовательно, нуждаться в охлаждении, как публично продемонстрировала авария на Фукусиме, когда охлаждение было потеряно через час после остановки, а топливо все еще производило около 1,5% тепла от полной мощности. Даже через год типичное отработанное топливо выделяет около 10 кВт остаточного тепла на тонну, а через десять лет оно снижается до 1 кВт / т.

Нейтронный захват: трансурановые элементы и продукты активации

Нейтроны могут быть захвачены неделящимися ядрами, и некоторая энергия вырабатывается этим механизмом в форме гамма-лучей при девозбуждении составного ядра.Образовавшееся новое ядро ​​может стать более стабильным за счет испускания альфа- или бета-частиц. Захват нейтрона одним из изотопов урана сформирует так называемые трансурановые элементы, актиниды помимо урана в периодической таблице.

Поскольку U-238 составляет основную часть материала тепловыделяющего элемента в тепловом реакторе, захват нейтронов U-238 и создание U-239 является важным процессом.

  • U-239 быстро испускает бета-частицу, превращаясь в нептуний-239.
  • Np-239, в свою очередь, испускает бета-частицу, которая превращается в плутоний-239, который является относительно стабильным.
  • Некоторые ядра Pu-239 могут захватывать нейтрон и превращаться в Pu-240, который менее стабилен.
  • При дальнейшем захвате нейтронов некоторые ядра Pu-240 могут, в свою очередь, образовать Pu-241.
  • Pu-241 также подвергается бета-распаду до америция-241 (сердце бытовых детекторов дыма).

Как уже отмечалось, Pu-239 расщепляется так же, как U-235, , т.е. , с тепловыми нейтронами. Это еще один основной источник энергии в любом ядерном реакторе. Если топливо остается в реакторе в течение типичных трех лет, около двух третей Pu-239 расщепляется с U-235, и он обычно дает около одной трети выделяемой энергии.Масса продуктов его деления составляет около 100 и 135 атомных единиц массы. Одно отличие состоит в том, что при делении Pu-239 в тепловом реакторе в среднем получается 2,9 нейтрона вместо почти 2,5 для U-235, а его поперечное сечение деления в три раза превышает поперечное сечение захвата, так что примерно четверть реакций приводит к образованию неделящегося Pu-240. В быстром реакторе Pu-239 производит больше нейтронов за одно деление (, например, при 2 МэВ: четыре), поэтому он лучше подходит для спектра быстрых нейтронов (см. Ниже).

Основными трансурановыми составляющими отработанного топлива являются изотопы плутония, кюрия, нептуния и америция, последние три из которых являются «второстепенными актинидами». Эти альфа-излучатели имеют длительный период полураспада, распадаясь во времени, аналогичном изотопам урана. Они являются причиной того, что использованное топливо необходимо надежно утилизировать через несколько тысяч лет или около того, что может потребоваться только для распада продуктов деления.

Активность высокоактивных отходов от одной тонны отработанного топлива

Помимо трансурановых элементов в топливе реактора, продукты активации образуются везде, где нейтроны сталкиваются с любым другим материалом, окружающим топливо.Продукты активации в реакторе (и особенно его стальные компоненты, подверженные воздействию нейтронов) варьируются от трития (H-3) и углерода-14 до кобальта-60, железа-55 и никеля-63. Последние четыре радиоизотопа создают трудности во время возможного сноса реактора и влияют на то, в какой степени материалы могут быть переработаны.

Реакторы на быстрых нейтронах

В реакторе на быстрых нейтронах топливом в активной зоне является Pu-239, а многочисленные нейтроны, которые утекают из активной зоны, порождают больше Pu-239 в плодородном бланкете из U-238 вокруг активной зоны.Незначительная часть U-238 может быть подвержена делению, но большая часть нейтронов, достигающих бланкета U-238, потеряет часть своей первоначальной энергии и, следовательно, подлежит захвату и, таким образом, воспроизводству Pu-239. Для охлаждения активной зоны реактора на быстрых нейтронах требуется теплоноситель с минимальным замедлением нейтронов, поэтому используются жидкие металлы, обычно натрий.

Такие реакторы могут быть до 100 раз более эффективными при преобразовании фертильного материала, чем обычные тепловые реакторы из-за расположения делящихся и воспроизводящих материалов, и есть некоторое преимущество в том факте, что Pu-239 дает больше нейтронов при делении, чем U-235. .Хотя оба дают больше нейтронов за одно деление при расщеплении быстрыми, а не медленными нейтронами, это случайно, поскольку сечения деления намного меньше при высоких энергиях нейтронов. В то время как коэффициент конверсии (отношение новых делящихся ядер к делящимся ядрам) в обычном реакторе составляет около 0,6, в быстром реакторе может превышать 1,0. Реакторы на быстрых нейтронах могут быть спроектированы как размножающие, чтобы производить больше делящегося материала, чем они потребляют, или как горелки для сжигания плутония, чтобы избавиться от избыточного плутония.Плутониевая горелка будет спроектирована без воспроизводящего бланкета, просто с активной зоной, оптимизированной для плутониевого топлива, и это вероятная форма будущих реакторов на быстрых нейтронах, даже если они будут иметь некоторую воспроизводящую функцию.

Например, реактор-размножитель на быстрых нейтронах был первоначально задуман для увеличения мировых запасов урана и мог сделать это примерно в 60 раз. Хотя несколько стран осуществляли обширные программы разработки реакторов-размножителей на быстрых нейтронах, возникли серьезные технические проблемы и проблемы с материалами.В той мере, в какой это позволяли эти программы, не было установлено, что какой-либо из проектов был бы коммерчески конкурентоспособен с существующими легководными реакторами. Важным аспектом экономики быстрых реакторов является ценность получаемого плутониевого топлива; если это не демонстрирует преимущества по сравнению с современными затратами на уран, от использования этого типа реактора будет мало пользы. Эта точка зрения была подтверждена в 1980-х и 1990-х годах признанием большого количества урана в геологических ресурсах и его относительно низкой тогда цены.

Реакторы на быстрых нейтронах

обладают сильным отрицательным температурным коэффициентом (реакция замедляется при чрезмерном повышении температуры), неотъемлемой функцией безопасности и основой автоматического отслеживания нагрузки в некоторых новых конструкциях за счет управления потоком теплоносителя.

Сегодня интерес к реакторам на быстрых нейтронах возобновился по трем причинам. Во-первых, их потенциальная роль в сжигании долгоживущих актинидов, извлеченных из отработанного топлива легководных реакторов, во-вторых, краткосрочная роль в утилизации бывшего военного плутония и, в-третьих, обеспечение возможности более полного использования мировых ресурсов урана (даже если они повторно используются). обильный).Во всех отношениях технология важна для долгосрочного рассмотрения мировой энергетической устойчивости.

Дополнительную информацию см. На странице Реакторы на быстрых нейтронах.

Контроль деления

При делении ядер U-235 обычно выделяется 2 или 3 нейтрона, в среднем почти 2,5. Один из этих нейтронов необходим для поддержания цепной реакции на устойчивом уровне контролируемой критичности; в среднем, другие утекают из области активной зоны или поглощаются в реакциях неделения.Управляющие стержни, поглощающие нейтроны, используются для регулирования выходной мощности реактора. В них обычно используется бор и / или кадмий (оба являются сильными поглотителями нейтронов), и они вставляются между тепловыделяющими сборками. Когда они немного отодвигаются от своего положения при критичности, количество нейтронов, доступных для продолжающегося деления, превышает единицу (, т.е. превышена критичность ), и уровень мощности увеличивается. Когда мощность достигает желаемого уровня, стержни управления возвращаются в критическое положение, и мощность стабилизируется.

Способность управлять цепной реакцией полностью обусловлена ​​наличием небольшой доли запаздывающих нейтронов, возникающих в результате деления (0,66% для U-235, 0,27% для U-233, 0,23% для Pu-239). Без них любое изменение критического баланса цепной реакции привело бы к практически мгновенному и неконтролируемому увеличению или уменьшению популяции нейтронов. Также уместно отметить, что безопасная конструкция и эксплуатация реактора устанавливают очень строгие ограничения на допустимые отклонения от критичности.Эти ограничения встроены в общий дизайн.

Во время сжигания топлива в реакторе постепенно накапливаются продукты деления и трансурановые элементы, вызывающие дополнительное поглощение нейтронов. Систему управления необходимо отрегулировать, чтобы компенсировать повышенное поглощение. Когда топливо находится в реакторе в течение трех лет или около того, это увеличение абсорбции, наряду с металлургическими изменениями, вызванными постоянной нейтронной бомбардировкой топливных материалов, требует замены топлива.Это эффективно ограничивает выгорание примерно до половины делящегося материала, после чего тепловыделяющие сборки должны быть удалены и заменены свежим топливом. Срок службы топлива можно продлить за счет использования выгорающих ядов, таких как гадолиний, действие которых компенсирует накопление поглотителей нейтронов.

Нейтроны, выделяющиеся при делении, изначально являются быстрыми (скорость около 10 9 см / сек или энергия выше 1 МэВ), но деление в U-235 наиболее легко вызывается медленными нейтронами (скорость около 10 5 см / с, или энергия около 0.02 эВ). Таким образом, материал замедлителя, содержащий легкие атомы, окружает топливные стержни в реакторе. Не поглощая слишком много, он должен замедлять нейтроны в упругих столкновениях (сравните это со столкновениями между бильярдными шарами в атомном масштабе). В реакторе, использующем природный (необогащенный) уран, единственными подходящими замедлителями являются графит и тяжелая вода (они имеют низкие уровни нежелательного поглощения нейтронов). При обогащенном уране (, т.е. повышенной концентрации U-235) обычная (легкая) вода может использоваться в качестве замедлителя.(Вода также обычно используется в качестве хладагента, чтобы отводить тепло и генерировать пар.)

Для управления цепной реакцией в различных типах реакторов могут использоваться другие функции. Например, небольшое количество бора может быть добавлено к охлаждающей воде, и его концентрация будет постепенно уменьшаться по мере того, как другие поглотители нейтронов накапливаются в топливных элементах. (В аварийных ситуациях может быть предусмотрено быстрое добавление чрезмерного количества бора в воду.)

Промышленные энергетические реакторы обычно проектируются с отрицательными температурными и пустотными коэффициентами.Смысл этого состоит в том, что если температура должна подняться выше нормального рабочего уровня или если кипение должно произойти за пределы допустимого уровня, баланс цепной реакции нарушается, так что скорость деления и, следовательно, понижается. Один из задействованных механизмов — это эффект Доплера, при котором U-238 поглощает больше нейтронов при повышении температуры, тем самым подталкивая нейтронный баланс к докритическому. Другой важный механизм в легководных реакторах заключается в том, что образование пара внутри водяного замедлителя снижает его плотность и, следовательно, его замедляющий эффект, и это снова смещает нейтронный баланс в сторону докритического.

В военно-морских реакторах, используемых для приведения в движение, где смена топлива неудобна, топливо изначально обогащается до более высоких уровней и в него включены выгорающие яды — поглотители нейтронов, и первоначальная загрузка топлива может длиться весь срок службы судна. Следовательно, по мере накопления продуктов деления и трансурановых элементов «яд» истощается, и два эффекта имеют тенденцию нейтрализовать друг друга. Чтобы максимально увеличить выгорание топлива коммерческих реакторов, все чаще используются выгорающие яды, такие как гадолиний, наряду с увеличением обогащения до 5% по U-235.Гадолиний входит в состав керамических топливных таблеток. Альтернативой является встроенный абсорбер выгорающего топлива из бромида циркония (IFBA) в виде тонкого покрытия на обычных таблетках. Сейчас он используется в большинстве реакторов США и некоторых в Азии.

Во время сжигания топлива в реакторе постепенно накапливаются продукты деления и трансурановые элементы, вызывающие дополнительное поглощение нейтронов. Систему управления необходимо отрегулировать, чтобы компенсировать повышенное поглощение. Когда топливо находится в реакторе в течение трех лет или около того, это увеличение абсорбции, наряду с металлургическими изменениями, вызванными постоянной нейтронной бомбардировкой топливных материалов, требует замены топлива.Это эффективно ограничивает выгорание примерно до половины делящегося материала, после чего тепловыделяющие сборки должны быть удалены и заменены свежим топливом. Срок службы топлива можно продлить за счет использования выгорающих ядов, таких как гадолиний, действие которых компенсирует накопление поглотителей нейтронов.

Деление при разведке урана

Традиционно при разведке урана в большинстве случаев использовалось измерение гамма-излучения от уранового рудного тела. Однако это происходит от продуктов распада, а не от самого урана.В тех случаях, когда уран был выщелочен из исходного рудного тела с продуктами его распада и депонирован в другом месте, например, в заглубленных речных каналах, измерения гамма-излучения не дают точного определения концентраций урана. Лучшим показателем является небольшое расщепление.

Портативный прибор для каротажа мгновенных нейтронов деления (PFN) использует источник нейтронов и детектор нейтронов. Источник нейтронов облучает залежь урана, и мгновенные или запаздывающие нейтроны, возникающие в результате деления любого урана, присутствующего в формации, обнаруживаются и регистрируются.Это единственный надежный способ геофизических измерений некоторых урановых месторождений.

Ядерный синтез

Несмотря на то, что это не только уран, в настоящее время проводится множество исследований по использованию энергии ядерного синтеза. Возможен ряд реакций, но технологически доступной является дейтерий-тритиевая реакция. Это оказалось возможным в небольшом реакторе — Joint European Torus (JET) — где на короткое время было достигнуто 16 МВт, а в 1997 году было поддержано 5 МВт.В настоящее время эта работа расширяется на международном уровне с помощью ИТЭР, строящегося во Франции.

Реакция:

H-2 + H-3 ===> He-4 + нейтрон + 17,6 МэВ

Тритий можно вывести из лития-6 в бланкете вокруг тора, используя нейтроны реакции:

Li-6 + нейтрон == ⇒ He-4 + H-3 (тритий) + 4,8 МэВ

В морской воде относительно много дейтерия.

Для получения дополнительной информации см. Страницу «Ядерный синтез».

Обогащение урана

Обогащение или разделение изотопов — это физический процесс концентрирования («обогащения») одного изотопа относительно других.Наиболее распространенные типы промышленных энергетических реакторов используют воду как в качестве замедлителя, так и в качестве теплоносителя. Критичность может быть достигнута только с водяным замедлителем, если топливо обогащено. Обогащение увеличивает долю делящегося изотопа U-235 примерно в пять-семь раз по сравнению с 0,7% U-235, содержащимся в природном уране. Обогащение обычно зависит от небольшой разницы масс между атомами двух изотопов U-238 и U-235. Двумя основными процессами обогащения (или разделения изотопов) являются диффузия (диффузия газа под давлением через мембрану, содержащую микроскопические поры) и центрифугирование.

Для получения дополнительной информации см. Страницу по обогащению урана

Заметки и ссылки

Общие источники

Алан Маркс
ANSTO
Альберт Рейнольдс, 1996, Колокольчики и ядерная энергия , Cogito Press
Энтони Неро-младший, 1979, Справочник по ядерной энергии , UC Press
К. Р. Хилл и Р. С. Пиз, 1999, Ядерное электричество — памятные воспоминания, в Ядерная энергия, обещание или опасность? World Scientific

Учимся предсказывать и контролировать физику наших движений

.2017 15 февраля; 37 (7): 1663-1671. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.1675-16.2016.

Принадлежности Расширять

Принадлежность

  • 1 Лаборатория вычислительного управления двигателем, Департамент биомедицинской инженерии, Медицинская школа Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд 21205 shadmehr @ jhu.edu.
Бесплатная статья PMC

Элемент в буфере обмена

Реза Шадмер. J Neurosci. .

Бесплатная статья PMC Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

.2017 15 февраля; 37 (7): 1663-1671. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.1675-16.2016.

Принадлежность

  • 1 Лаборатория вычислительного управления двигателем, Департамент биомедицинской инженерии, Медицинская школа Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд 21205 shadmehr @ jhu.edu.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Опции CiteDisplay

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Когда мы держим объект в руке, масса объекта изменяет физику нашей руки, изменяя соотношение между моторными командами, которые наш мозг посылает мышцам руки, и результирующим движением руки.Если объект нам незнаком, наше первое движение покажет ошибку, создав траекторию, отличную от той, которую мы планировали. Этот опыт ошибки инициирует обучение в нашем мозгу, благодаря чему при следующей попытке наши моторные команды частично компенсируют незнакомую физику, что приводит к меньшим ошибкам. По мере дальнейшей практики компенсация становится более полной, и наш мозг формирует модель, предсказывающую физику объекта. Эта модель представляет собой моторную память, которая освобождает нас от необходимости заново изучать физику при следующей встрече с объектом.Механизм, с помощью которого мозг преобразует сенсорные ошибки прогнозирования в корректирующие моторные команды, является основой того, как мы изучаем физику объектов, с которыми взаимодействуем. Мозжечок и моторная кора имеют решающее значение для нашей способности изучать физику, позволяя нам использовать инструменты, расширяющие наши возможности, делая нас хозяевами окружающей среды.

Copyright © 2017 авторы 0270-6474 / 17 / 371663-09 $ 15.00/0.

Цифры

Рисунок 1.

Активность клеток Пуркинье во время…

Рисунок 1.

Активность клеток Пуркинье при движениях запястья и саккадических движениях глаз отображает…

Фигура 1.

Активность клеток Пуркинье во время движений запястья и саккадических движений глаз демонстрирует разнообразие паттернов, при этом некоторые клетки демонстрируют всплеск, некоторые клетки демонстрируют паузу, а изменение активности часто превышает движение. Каждая строка представляет активность в отдельной ячейке. Активность измеряли как скорость разряда за период времени 10 мс по отношению к средней скорости, производимой той же ячейкой в ​​базовый период. Например, 300 Гц означает, что за период 10 мс ячейка произвела на 3 пика больше, чем базовый уровень. A , Активность клеток Пуркинье ( n = 76) в латеральной зоне V и VI долей правого мозжечка при движениях ипсилатерального запястья на 20 °. Нижний след, Кинематика одиночного движения. Вертикальные пунктирные линии показывают среднее начало и смещение движения для всех испытаний. Данные Ishikawa et al. (2014). B , Активность клеток Пуркинье ( n = 72) в области глазодвигательного червя мозжечка (области средней линии долей VI и VII) во время саккад 10 °.Нижний след, Средняя кинематика. Планки погрешностей указывают на SEM. Данные повторно проанализированы Herzfeld et al. (2015).

Рисунок 2.

Простые спайки P-клеток, организованные…

Рисунок 2.

Простые спайки P-клеток, организованные в популяцию на основе их сложного спайка…

Фигура 2.

Простые пики P-клеток, организованные в популяцию на основе их сложных свойств пиков, предсказывали в реальном времени движение глаза во время саккад с помощью поля усиления. A , Изменение частоты срабатывания (относительно базовой линии) в P-ячейках с разрывом и паузой для двух скоростей саккады. Серые полосы представляют начало и окончание саккады (ширина — SEM). B , Предполагаемая организация P-клеток в микрокластеры.Каждый микрокластер содержит P-клетки, которые получают одинаковую информацию об ошибках, и состоит из примерно равного количества пауз и всплесков клеток, все проецируемых на нейрон с одним ядром. Открытые треугольники обозначают возбуждающие синапсы. Закрашенные треугольники обозначают тормозные синапсы. C , Ответ популяции, вычисленный с помощью суммы простых всплесков, генерируемых микрокластером P-клеток. Чтобы вычислить ответ популяции, мы измерили простые спайки каждой P-клетки как функцию направления саккады по отношению к направлению CS-on этой клетки.Саккада находится в направлении CS-off. Похоже, что реакция населения предсказывает в реальном времени скорость глаза. D , Кодирование направления. Пиковая реакция популяции растет линейно с пиковой скоростью саккад, но имеет более высокий прирост для саккад в направлении CS-off. Данные Herzfeld et al. (2015).

Рисунок 3.

Возможная нейронная основа для…

Рисунок 3.

Возможная нейронная основа феномена сбережений в мозжечке. А…

Рисунок 3.

Возможная нейронная основа феномена сбережений в мозжечке. A , Саккадическая адаптация. Правые саккады обезьяны нарушаются за счет внутрисаккадического движения цели. Положительные возмущения приводят к ошибкам вправо, что приводит к увеличению саккадического усиления.Отрицательные возмущения приводят к ошибкам, направленным влево, что приводит к уменьшению саккадического усиления. После тренировки с усилением и понижением у животного наблюдается экономия в периоде набора веса, демонстрируя, что обращение ошибок не стирает память. Линии и числа указывают наклон поведенческих данных. Данные Kojima et al. (2004). B , Гипотетическая модель глазодвигательной области червя мозжечка. Ошибки вправо во время тренировки с усилением затрагивают правую нижнюю оливу, вызывая сложные шипы в левом мозжечке.Тренировка с усилением меняет направление ошибки на противоположное, вызывая сложные спайки в правом мозжечке. Обращение возмущения изменяет направление ошибки. Если P-ячейки организованы на основе их предпочтения к ошибке, обращение ошибки задействует новый микрокластер P-ячеек, создавая конкурирующую память. В результате тренировка, за которой следует «вымывание», производит два анатомически различных воспоминания: одно для ошибок, возникших во время тренировки, и одно для ошибок, возникших во время вымывания. Незакрашенные треугольники обозначают возбуждающие синапсы.Закрашенные треугольники обозначают тормозные синапсы.

Похожие статьи

  • Постуральный контроль руки и пальцев за счет интеграции команд движения.

    Альберт С.Т., Хаджиосиф А.М., Янг Дж., Зимник А.Дж., Сотеропулос Д.С., Бейкер С.Н., Черчленд М.М., Кракауэр Дж.В., Шадмер Р. Альберт С.Т. и др. Элиф. 2020 11 февраля; 9: e52507.DOI: 10.7554 / eLife.52507. Элиф. 2020. PMID: 32043973 Бесплатная статья PMC.

  • Использует ли мозг скользящие переменные для управления движениями?

    Ханнетон С., Бертос А., Дроулез Дж., Слотин Дж. Дж. Hanneton S, et al. Biol Cybern. 1997 декабрь; 77 (6): 381-93. DOI: 10.1007 / s004220050398. Biol Cybern. 1997 г. PMID: 9433753

  • Управление объектами с внутренними степенями свободы: свидетельства управления на основе моделей.

    Dingwell JB, Mah CD, Mussa-Ivaldi FA. Дингвелл Дж. Б. и др. J Neurophysiol. 2002 Июль; 88 (1): 222-35. DOI: 10.1152 / jn.2002.88.1.222. J Neurophysiol. 2002 г. PMID: 12091548

  • Ошибки наших методов: понимание представлений об ошибках в мозжечко-зависимом моторном обучении.

    Попа Л.С., Стренг М.Л., Хьюитт А.Л., Эбнер Т.Дж. Попа Л.С. и др.Мозжечок. 2016 Апрель; 15 (2): 93-103. DOI: 10.1007 / s12311-015-0685-5. Мозжечок. 2016 г. PMID: 26112422 Бесплатная статья PMC. Рассмотрение.

  • К вычислительной нейропсихологии действия.

    Кракауэр Дж. В., Шадмер Р. Krakauer JW, et al. Prog Brain Res. 2007; 165: 383-94. DOI: 10.1016 / S0079-6123 (06) 65024-3. Prog Brain Res. 2007 г. PMID: 17925259 Бесплатная статья PMC.Рассмотрение.

Процитировано

13 статей
  • Нейронные субстраты мышечного сократения во время динамической двигательной адаптации.

    Бабади С., Вахдат С., Милнер Т.Е. Бабади С. и др. J Neurosci. 2021, 30 июня; 41 (26): 5667-5676. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.2924-19.2021. Epub 2021 4 июня. J Neurosci. 2021 г. PMID: 34088798

  • Связь скорости речи с диффузией белого вещества мозжечка у взрослых с постоянным заиканием в процессе развития.

    Джоссинджер С., Кронфельд-Дуэниас В., Зислис А., Амир О., Бен-Шахар М. Jossinger S, et al. Функция структуры мозга. 2021 Апрель; 226 (3): 801-816. DOI: 10.1007 / s00429-020-02210-7.Epub 2021 4 февраля. Функция структуры мозга. 2021 г. PMID: 33538875

  • Моносинаптические входы в определенные типы клеток промежуточного и глубокого слоев верхнего холмика.

    Дойкос Т.К., Гилмер Д.И., Лицо А.Л., Фельсен Г. Дойкос Т.К. и др. J Comp Neurol. 2020 1 сентября; 528 (13): 2254-2268. DOI: 10.1002 / cne.24888. Epub 2020 29 февраля. J Comp Neurol. 2020. PMID: 32080842

  • Динамика ответа в нейронной сети с нелинейными нейронными свойствами в оливоцеребеллярной спайковой сети.

    Близнецы А., Педрокки А., Д’Анджело Э., Казеллато К. Geminiani A, et al. Front Comput Neurosci. 2019 1 октября; 13:68. DOI: 10.3389 / fncom.2019.00068. Электронная коллекция 2019. Front Comput Neurosci. 2019. PMID: 31632258 Бесплатная статья PMC.

  • Определение нейронного представления быстрых и медленных состояний в адаптации силового поля с помощью фМРТ.

    Фарренс А.Дж., Серги Ф.Фарренс А.Дж. и др. IEEE Int Conf Rehabil Robot. 2019 июн; 2019: 1007-1012. DOI: 10.1109 / ICORR.2019.8779512. IEEE Int Conf Rehabil Robot. 2019. PMID: 31374761 Бесплатная статья PMC.

Типы публикаций

  • Научно-исследовательская поддержка, N.I.H., заочная форма
  • Поддержка исследований, за пределами США. Правительство

Условия MeSH

  • Возможности действия / физиология
  • Мозг / диагностическая визуализация

LinkOut — дополнительные ресурсы

  • Источники полных текстов

  • Другие источники литературы

[Икс]

цитировать

Копировать

Формат: AMA APA ГНД NLM

Большой адронный коллайдер | ЦЕРН

Большой адронный коллайдер (БАК) — крупнейший и самый мощный ускоритель элементарных частиц в мире.Он был впервые запущен 10 сентября 2008 года и остается последним дополнением к ускорительному комплексу ЦЕРНа. LHC состоит из 27-километрового кольца сверхпроводящих магнитов с рядом ускоряющих структур для увеличения энергии частиц по пути.

(Изображение: Анна Пантелия / ЦЕРН)

Внутри ускорителя два пучка частиц высокой энергии движутся со скоростью, близкой к скорости света, прежде чем они столкнутся. Лучи движутся в противоположных направлениях в отдельных лучевых трубках — двух трубках, в которых поддерживается сверхвысокий вакуум.Они направляются вокруг кольца ускорителя сильным магнитным полем, поддерживаемым сверхпроводящими электромагнитами. Электромагниты состоят из катушек специального электрического кабеля, который работает в сверхпроводящем состоянии, эффективно проводя электричество без сопротивления или потери энергии. Для этого необходимо охладить магниты до -271,3 ° C — температуры ниже, чем в космосе. По этой причине большая часть ускорителя подключена к системе распределения жидкого гелия, который охлаждает магниты, а также к другим службам снабжения.

Замена одного из дипольных магнитов LHC (Изображение: Максимилиан Брайс / ЦЕРН)

Тысячи магнитов различных типов и размеров используются для направления лучей вокруг ускорителя. В их число входят 1232 дипольных магнита длиной 15 метров, изгибающих лучи, и 392 квадрупольных магнита, каждый длиной 5-7 метров, которые фокусируют лучи. Непосредственно перед столкновением используется другой тип магнита, чтобы «сжать» частицы ближе друг к другу, чтобы увеличить вероятность столкновения. Частицы настолько малы, что их столкновение сравнимо с запуском двух игл на расстоянии 10 километров друг от друга с такой точностью, что они встречаются на полпути.

Все элементы управления ускорителем, его услугами и технической инфраструктурой размещены под одной крышей в Центре управления ЦЕРН. Отсюда лучи внутри LHC сталкиваются в четырех точках вокруг кольца ускорителя, соответствующих положениям четырех детекторов частиц — ATLAS, CMS, ALICE и LHCb.

Изучите Центр управления ЦЕРН с помощью Google Street View (Изображение: Google Street View)

Spectra-Physics

Новый взгляд на микромеханическую обработку ультракоротких импульсов

Powering UV / Green ns Laser Micromachining

Трансформация визуализации глубоких тканей

Окружите заготовку ®

Мы предлагаем вам наш полный портфель решений


Посмотрите, как MKS является ведущим новатором на рынках, которые мы обслуживаем, с обязательством

раздвигать границы возможностей.

Предыдущий Следующий

Глубокая экспертиза приложений

Новаторские лазерные технологии

О Spectra-Physics

Spectra-Physics — это торговая марка подразделения MKS Instruments Light & Motion.Портфель продуктов Spectra-Physics включает широкий спектр лазеров для точных промышленных и научных исследований. Продукты Spectra-Physics сочетают новаторские лазерные технологии с глубоким опытом применения, чтобы обеспечить потрясающую производительность и снизить общую стоимость владения. Лазеры Spectra-Physics расширяют возможности и повышают производительность наших клиентов в области полупроводников, промышленных технологий, наук о жизни и здоровье, а также исследований.

О компании MKS Instruments

MKS Instruments, Inc. (NASDAQ: MKSI) — глобальный поставщик инструментов, систем, подсистем и решений для управления технологическими процессами, которые измеряют, отслеживают, доставляют, анализируют, обеспечивают питание и контроль критических параметров передовых производственных процессов для повышения производительности и производительности процессов. наши клиенты.
Подробнее о MKS Instruments

1. Квантовые манипуляции и новые материалы | Физика в новую эру: обзор

Стр.25

сохраняет определенные, желаемые квантовые состояния и позволяет более точно измерять атомные и электронные свойства.

Эксперименты с отдельными захваченными электронами позволили измерить их магнитный момент, связанный с их спином, с точностью лучше, чем 5 частей на 10 12 (1000 миллиардов). Значение магнитного момента, полученное из этих измерений, согласуется с предсказанием фундаментальной теории электронов и света — квантовой электродинамики. Это успешное сравнение экспериментальных данных с теоретическими расчетами представляет собой самую строгую проверку теории во всей науке.Атомная структура и взаимодействия также были измерены гораздо точнее, чем раньше, с использованием таких охлажденных и захваченных образцов. Особым случаем были атомные часы, устройство, использующее структуру атома для точного определения секунды (см. Врезку «Атомные часы»). Самые точные часы в мире теперь используют цезиевые фонтаны, в которых образцы ультрахолодных атомов цезия запускаются вверх. Когда атомы поднимаются, а затем возвращаются к источнику, часовой переход измеряется с погрешностью всего 2 части из 10 15 (7 миллионных долей секунды за столетие).

Охлаждение атомов до температур, при которых они ведут себя как квантово-механические волны, стимулировало развитие атомных аналогов оптических линз, зеркал и дифракционных решеток, позволяющих атомным пучкам отражаться, фокусироваться, расщепляться и рекомбинировать почти так же, как световые лучи. В этих устройствах мешают квантовые волны атомов, а не световые волны. Гироскопы с оптическим интерферометром сейчас широко используются в навигационных системах, но их аналоги с атомным интерферометром в принципе могут быть гораздо более чувствительными.Атомно-волновые интерферометры также обладают возможностями измерения, которым нет оптического аналога, такими как чувствительное обнаружение электрических, магнитных и гравитационных полей.

Газообразные конденсаты Бозе-Эйнштейна

Захватывающим результатом технологий охлаждения и захвата атомов стало создание новой формы материи — газообразного конденсата Бозе-Эйнштейна (БЭК). Эйнштейн предсказал этот эффект в 1925 году, и сверхтекучий гелий и сверхпроводимость являются его проявлениями в жидкостях и твердых телах.Однако первоначальная концепция Эйнштейна — возможность конденсации в разреженном атомарном газе — в то время не была реализована, требуя более низких температур, чем можно было бы достичь. БЭК в газе был наконец реализован в 1995 году путем охлаждения облака атомов рубидия до уровня менее 100 миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля, и с тех пор он был широко воспроизведен с использованием

.

No related posts.

Leave a Reply

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *