Тема №5306 Ответы к задачам по физике атомное ядро
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике атомное ядро из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике атомное ядро, узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

Ответы в самом низу встроенного документа

20.1. Строение ядра
20.1.1. Определите оличества нулонов, протонов и нейтро-
нов, входящих в состав следующих ядер: , , .
20.1.2. Ядра аих элементов получатся, если в ядрах ,
, протоны заменить нейтронами, а нейтроны протонами?
20.1.3. Сольо протонов и нейтронов содержится в усоче
золота массой m = 1 мг?
20.1.4. Сольо протонов, нейтронов и элетронов содержится
в сосуде объемом V = 1 л, заполненном ислородом при температу-
ре t = 27 °C и давлении p = 1 атм?
20.1.5. Полагая, что атомные ядра имеют форму сферы, радиус
оторой определяется формулой r = r0 , где r0 d 1,4 · 10–15 м,
A — массовое число, найдите радиус ядра атома алюминия.
20.1.6. Во сольо раз радиус атома брома больше радиу-
са его ядра?
20.1.7. Поажите, что средняя плотность ядерного вещества
одинаова для всех ядер, и найдите ее.
20.1.г. Каим был бы радиус Земли, если при той же массе ее
плотность была равна средней плотности ядерного вещества ρ =
= 1,5 · 1017 г/м3?
20.1.9. Каой объем был бы у убиа массой m = 1000 т, если
бы его плотность была равна средней плотности ядерного вещества
ρ = 1,5 · 1017 г/м3? Каое давление оазывал бы таой уби на
поверхность?
20.2. Дефет массы. Энер#ия связи
20.2.1. Доажите эвивалентность формул для вычисления де-
фета массы:
∆m = Zmp + (A – Z)mn – mя и ∆m = +(A – Z)mn – Ma,
где mя — масса ядра, Ma — масса атома.
20.2.2. Найдите дефет массы в атомных единицах массы и и-
лограммах для ядра лития .
3
7
Li г
17O 92
235U
3
7
Li
5
11B 7
13N
A3
35
79Br
ZM1
1
H
3
7
Li
395
20.2.3. Найдите дефет массы и энергию связи для ядра дейте-
рия .
20.2.4. Вычислите энергию, необходимую для разделения α-час-
тицы на протоны и нейтроны. Масса α-частицы mα = 6,644 · 10–27 г.
20.2.5. Определите энергию, оторая может выделиться при
образовании из протонов и нейтронов гелия массой m = 1 г.
20.2.6. Энергия связи ядра, состоящего из двух протонов и од-
ного нейтрона, E = 7,72 МэВ. Определите массу нейтрального ато-
ма, имеющего это ядро.
 20.2.7. Найдите энергию связи ядер трития и гелия .
Каое из этих ядер более устойчиво?
20.2.г. Энергия связи ядра ислорода равна E1 = 139,г МэВ,
ядра фтора — E2 = 147,г МэВ. Определите минимальную энер-
гию, необходимую для отрыва одного протона от ядра фтора.
20.2.9. Каую наименьшую энергию нужно затратить, чтобы
«оторвать» один нейтрон от ядра азота ?
20.2.10. Каую наименьшую энергию нужно затратить, чтобы
разделить ядро гелия на две одинаовые части?
20.2.11. Найдите энергию, необходимую для разделения ядра
атома ислорода на α-частицу и ядро углерода , если из-
вестно, что энергия связи ядра ислорода E1 = 127,62 МэВ, ядра уг-
лерода E2 = 92,16 МэВ, α-частицы E3 = 2г,30 МэВ.
20.2.12. Найдите энергию связи ε, приходящуюся на один ну-
лон в ядрах: а) ; б) ; в) ; г) ; д) ; е) ;
ж) ; з) . Постройте зависимость ε = f(A), где A — массо-
вое число.
20.2.13. Энергия связи атомного ядра, состоящего из трех про-
тонов и двух нейтронов, Eсв = 26,3 МэВ. Определите удельную
энергию связи и массу ядра.
20.3. Превращение ядер при радиоативном распаде
(правила смещения)
20.3.1. Ядро изотопа обальта выбросило отрицательно
заряженную β-частицу. В аое ядро превратилось ядро обальта?
Напишите ядерную реацию.
1
2
H
2
4
He
1
3
H 2
4
He
г
1гO
9
19F
7
14N
2
4
He
г
16O 6
12C
3
7
Li 7
14N 13
27Al 20
40Ca 29
63Cu 4г
113Cd
г0
200Hg 92
23гU
27
60Co
396
20.3.2. В аое ядро превратилось ядро изотопа фосфора ,
выбросив положительно заряженную β-частицу?
20.3.3. При радиоативном распаде из ядра испусается
α-частица. Напишите формулу ядерной реации. В ядро аого
элемента превращается в процессе распада ядро атома урана?
20.3.4. Допишите недостающие символы в реации β-распада
º + +.
20.3.5. Каой изотоп образуется из тория после четырех
α-распадов и двух элетронных β-распадов?
 20.3.6. Каой изотоп образуется из лития п осле одного
элетронного β-распада и одного α-распада?
20.3.7. Сольо α- и β-частиц выбрасывается при превращении
ядра урана в ядро висмута ?
20.3.г. Каой изотоп тория Th является родоначальниом ра-
диоативного ряда (цепочи последовательных α- и элетронных
β-распадов, в результате оторых из начальных радиоативных
изотопов получаются стабильные ядра), если в результате шести
α-распадов и четырех элетронных β-распадов из него образуется
стабильный изотоп свинца ?
20.3.9. Пооившееся ядро радона выбросило α-частицу
со соростью v1 = 16 Мм/с. В аое ядро превратилось ядро радона?
Каую сорость оно приобрело в результате отдачи?
20.4. Заон радиоативно#о распада
20.4.1. Сольо атомов полония распадется за время ∆t =
= 1 сут? В начальный момент времени число атомов полония
N0 = 106.
20.4.2. Сольо атомов радона распадется за время ∆t =
= 1 сут? Начальное число атомов радона N0 = 106.
20.4.3. Неоторый радиоативный изотоп имеет период полу-
распада T. Каая часть ядер распалась за время t = 3T?
20.4.4. Определите период полураспада изотопа, если извест-
но, что за время t = 100 ч после начала распада осталось k = пер-
воначального оличества вещества.
15
30P
92
23гU
29
64Cu Z
AX −1e ν˜
90
232Th
3
г
Li
92
235U г3
211Bi
г2
20гPb
г6
220Rn
2
3
---
397
20.4.5. За один год начальное оличество радиоативного изо-
топа уменьшилось в 3 раза. Во сольо раз оно уменьшится за два
года?
20.4.6. При распаде полоний превращается в стабиль-
ный свинец . Каая масса свинца образуется в m = 1 мг поло-
ния за время t = 70 сут в результате распада?
20.4.7. Радиоативный натрий распадается, испусая
β-частицу. Вычислите оличество атомов, распавшихся в m = 1 мг
данного радиоативного элемента за время ∆t = 1,4 ч. Чему равен
суммарный заряд испущенных при этом распаде β-частиц?
 20.4.г. Свинец, содержащийся в урановой руде, является о-
нечным продутом распада уранового ряда, поэтому из отношения
массы урана в руде  массе свинца в ней можно определить возраст
руды. Найдите возраст t урановой руды, если известно, что на массу
mур = 1 г урана в этой руде п риходится масса mсв = 320 г
свинца .
 20.4.9. В ампулу помещен радий массой m1 = 2 г. Каая масса
радона наопится в этой ампуле по истечении времени t = , где
T1 — период полураспада радона.
20.4.10. В результате распада полония массой m = 2 г в тече-
ние времени t = 1 год образовался гелий, оторый при нормальных
условиях занимает объем V = г6 см3. Исходя из этих данных, най-
дите постоянную Авогадро.
20.4.11. Найдите постоянную распада для: а) радона 222Rn;
б) углерода 14C.
20.4.12. Неоторый радиоативный изотоп имеет постоянную
распада λ = 4 · 10–7 с–1. В течение аого времени распадется
η = 75% первоначальной массы атомов?
20.4.13. Найдите среднее время жизни: а) натрия 24Na; б) то-
рия 232Th.
 20.4.14. Сольо процентов от начального оличества радио-
ативного химичесого элемента распадется в течение времени,
равного среднему времени жизни этого элемента?
 20.4.15. Ативность изотоп а углерода в древних дере-
вянных предметах составляет 4/5 ативности этого изотопа в
свежесрубленных деревьях. Определите возраст древних пред-
метов.
г4
210Po
г2
207Pb
11
24Na
92
23гU
г2
206Pb
T1
2
------
6
14C
39г
20.5. Ядерные реации
20.5.1. Ядерные реации под действием α-частиц были первы-
ми реациями, подтвердившими возможность превращения одних
химичесих элементов в другие. Историчеси первой ядерной реа-
цией была реация превращения азота в ислород: + →
→ + . Каая частица получилась в результате реации?
20.5.2. Впервые нейтрон был получен в реации превращения
бериллия в углерод: + → + . Каая частица исполь-
зовалась в реации?
20.5.3. При бомбардирове α-частицами ( ) ядер алюминия
( ) образуются новое ядро и нейтрон ( ). Запишите ядерную
реацию и определите зарядовое и массовое числа образовавшегося
ядра.
20.5.4. Если плутоний Pu бомбардировать α-частицами, то по-
лучается новое ядро юрия и аая-то частица. Запишите
ядерную реацию. Каая частица получается в результате реа-
ции? Порядовый номер плутония в таблице Менделеева 94, его
массовое число 239.
20.5.5. В результате захвата нейтрона ядром азота образу-
ются неизвестный элемент и α-частица. Запишите реацию и опре-
делите неизвестный элемент.
20.5.6. При захвате нейтрона ядром атома алюминия об-
разуется радиоативный изотоп . Каая еще частица образу-
ется при этом ядерном превращении?
20.5.7. При резонансном захвате нейтрона изотопом ура-
на образуется радиоативный изотоп урана . Он испыты-
вает β-распад и превращается в изотоп трансуранового элемента
нептуния . Нептуний является β-радиоативным и превра-
щается в плутоний , оторый играет важнейшую роль в по-
лучении ядерной энергии. Запишите описанные ядерные реации.
20.5.г. Большинство ядерных реаций могут идти несольи-
ми способами, получившими название «аналы реации». Напри-
мер, при облучении изотопа лития протонами могут регистри-
7
14N 2
4
He
г
17O Z
AX
4
9
Be Z
AX 6
12C 0
1
n
2
4
He
13
27Al 0
1
n
96
242Cm
7
14N
13
27Al
11
24Na
92
23гU 92
239U
93
239Np
94
232Pu
3
7
Li
399
роваться: а) два одинаовых ядра; б) ядро изотопа бериллия Be и
нейтрон. Напишите реации уазанных «аналов реации».
20.5.9. Напишите недостающие обозначения в следующих ре-
ациях:
а) + → + ; б) + → + ;
в) + → + ; г) + γ → + .
20.5.10. Элемент резерфордий п олучили, облучая п лутоний
 ядрами неона . Напишите реацию, если известно, что
роме него образуются еще четыре нейтрона.
20.6. Энер#ия ядерной реации
 20.6.1. Определите энергию ядерной реации + →
→ 2 .
20.6.2. Определите тепловые эффеты следующих реаций:
а) + → + ; б) + → + γ;
в) + → + ; г) + → + .
20.6.3. Каую минимальную энергию должна иметь α-частица
для осуществления ядерной реации + º + ?
20.6.4. Найдите энергию γ-ванта, излученного при ядерной
реации + n → + γ.
20.6.5. При взрыве водородной бомбы протеает термоядерная ре-
ация образования атомов гелия из дейтерия и трития .
Напишите ядерную реацию и определите ее энергетичесий вы-
ход.
20.6.6. Оп ределите энергию ядерной реации + →
→ + . Каая энергия выделится п ри п олной реации бе-
риллия массой m = 1 г?
20.6.7. Термоядерная реация + → + идет
с выделением энергии E1 = 1г,4 МэВ. Каая энергия выделится в
реации + → + , если дефет массы ядра на
∆m = 0,006 а.е.м. больше, чем у ядра ?
13
27Al 0
1
n Z
AX 2
4
He 25
56Mn Z
AX 26
56Fe 0
1
n
Z
AX 1
1
H 11
22Na 2
4
He 13
27Al 12
26Mg Z
AX
94
242Pu 10
22Ne
3
7
Li 1
1
H
2
4
He
3
7
Li 1
1
p 4
7
Be 0
1
n 4
9
Be 0
1
n 4
10Be
3
7
Li 2
4
α 5
10B 0
1
n г
16O 1
2
d 7
14N 2
4
α
3
7
Li 2
4
He 5
10B 0
1
n
1
2
H 1
3
H
2
4
He 1
2
H 1
3
H
4
9
Be 1
2
H
4
10Be 1
1
H
1
2
H 2
3
He 2
4
He 1
1
p
2
3
He 2
3
He 2
4
He 21
1
p 2
3
He
1
2
H
400
20.6.г. Используя определение энергии связи, поажите, что
энергию, необходимую для разделения ядра C на ядра A и B, можно
представить в виде: EAB = EC – (EA + EB), где EA, EB, EC — энергии
связи соответствующих ядер. Определите энергию, необходимую
для разделения ядра ислорода 16O на α-частицу и ядро углерода 12С. Энергии связи: = 127,62 МэВ, Eα = 2г,30 МэВ, =
= 92,16 МэВ.
20.6.9. При реации + → + выделяется энергия
Q = 5,02г МэВ. Энергия связи ядра лития E1 = 39,2 МэВ, дейтерия
E2 = 1,72 МэВ. Определите массу ядра лития.
20.6.10. При делении ядер с удельной энергией связи ε =
= г,5 МэВ/нул образуются два осола — один с массовым чис-
лом A1 = 140 и удельной энергией связи ε1 = г,3 МэВ/нул, дру-
гой — с массовым числом A2 = 94 и удельной энергией связи ε2 =
= г,6 МэВ. Оцените оличество теплоты, оторое выделится при
делении массы m = 1 г исходных ядер. Считать mp = mn =
= 1,6724 · 10–27 г.
20.6.11. Считая, что в одном ате деления ядра урана 235U ос-
вобождается энергия E0 = 200 МэВ, определите энергию, выделяю-
щуюся при сгорании m = 1 г урана, и массу аменного угля m1,
эвивалентную в тепловом отношении 1 г урана.
20.6.12. При делении ядра урана 235U выделяется энергия
Q = 200 МэВ. Каую долю энергии пооя урана составляет выде-
лившаяся энергия?
20.6.13. Определите массовый расход ядерного горючего 235U
в ядерном реаторе атомной элетростанции. Тепловая мощность
элетростанции P = 10 МВт; ее КПД η = 20%. Энергия, выделяю-
щаяся при одном ате деления, Q = 200 МэВ.
20.6.14. Найдите мощность атомной станции, расходующей в
сути m = 220 г изотопа урана 235U и имеющей КПД η = 25%. Счи-
тать, что в одном ате деления 235U выделяется энергия Q = 200 МэВ.
 20.6.15. Для плавления алюминия используется энергия, вы-
деляющаяся при позитронном β-распаде изотопов углерода ,
причем аждое ядро углерода испусает один позитрон. Продуты
распада не радиоативны. Сольо потребуется углерода для
выполнения плави M = 100 т алюминия за t = 30 мин, если на-
чальная температура алюминия θ0 = 20 °C?
20.6.16. Натрий массой m = 10 г, испытывающий эле-
тронный β-распад, помещают в ампуле в цистерну, содержащую
E16O E12C
3
6
Li 1
2
H 3
7
Li 1
1
p
6
11C
6
11C
11
24Na
401
M = 1000 т воды. Продуты распада не радиоативны. Период по-
лураспада натрия T = суто. На сольо градусов возрастет тем-
пература воды за первые сути от начала распада натрия?
20.6.17. Полоний распадается с испусанием α-частицы
и образованием ядер свинца. Продуты распада не радиоативны.
Период полураспада полония T = 140 дней. Каую массу льда, взя-
того при температуре θ = 0 °C, можно растопить, используя энергию,
выделяющуюся при распаде m = 10 г полония за время t = 35 дней?

20.7. Ядерные реации и заоны сохранения
20.7.1. Пооившееся ядро полония выбросило α-частицу с
инетичесой энергией E = 5,3 МэВ. Определите инетичесую энер-
гию ядра отдачи и полную энергию, выделившуюся при α-распаде.
20.7.2. Возбужденное ядро атома массой m и энергией возбуж-
дения ∆E переходит в основное состояние, излучая γ-вант. Опреде-
лите частоту γ-ванта, если ядро: а) неподвижно; б) движется в ре-
зультате отдачи при излучении.
20.7.3. Неподвижное ядро изотопа алия испусает γ-вант
с энергией Eγ = 9,4 эВ. Определите инетичесую энергию ядра
после испусания γ-ванта.
20.7.4. При бомбардирове пооящегося литиевого ядра
протонами образуются два одинаовых ядра, разлетающихся сим-
метрично по отношению  налетающим протонам. Запишите ядер-
ную реацию и определите отношение инетичесой энергии па-
дающих протонов  суммарной инетичесой энергии продутов
реации, если угол разлета осолов θ = 170°. Масса протона
mp = 1,007г3 а.е.м., масса образовавшегося ядра m = 4,003гг а.е.м.
Сорости ядер и протонов много меньше сорости света.
20.7.5. Протоны, налетающие на неподвижную литиевую ми-
шень , вырывают из нее нейтроны. Запишите ядерную реа-
цию. При аой инетичесой энергии протона возниающий
нейтрон может оазаться пооящимся? Сорости ядер и частиц
много меньше сорости света.
20.7.6. Пооящееся ядро полония испустило α-частицу.
Ядро аого атома при этом образовалось? Каую долю полной
энергии, освобождаемой в данном процессе, составляет инетиче-
сая энергия образовавшегося ядра? Масса образовавшегося ядра
m = 206,0г7 а.е.м. Сорости ядер и α-частицы много меньше со-
рости света.
2
3
---
г4
210Po
г4
210Po
19
40K
3
7
Li
3
7
Li
г4
210Po
402
 20.7.7. Найдите инетичесую энергию нейтрона, оторый об-
разуется в результате ядерной реации + → + . Ки-
нетичесую энергию дейтерия и трития не учитывать.
20.7.г. Пороговая (наименьшая) энергия нейтронов, необходи-
мая для возбуждения реации + → + на п ооя-
щихся ядрах бора, Eп = 4 МэВ. Каая энергия выделяется или по-
глощается в результате реации? Учесть, что при пороговом значении
инетичесой энергии бомбардирующей частицы относительная
сорость частиц, возниающих в реации, равна нулю. Сорости
ядер и частиц считать много меньше сорости света. Масса ядра бо-
ра = 11,0211 а.е.м.
20.7.9. Ядерная реация + → + может идти,
если налетающие на неподвижные ядра азота α-частицы имеют
энергию, превышающую пороговую энергию Eп = 14,5 МэВ. Оп ре-
делите минимальную энергию, поглощаемую в таой реации.
 20.7.10. Реацию синтеза дейтерия и трития
 + → +
получают, направляя усоренные до энергии Eд = 2 МэВ ионы дей-
терия на пратичеси неподвижные атомы трития (тритиевую ми-
шень). Дететор регистрирует нейтроны, вылетающие перпендиу-
лярно направлению потоа дейтронов. Определите энергию Eп ре-
гистрируемых нейтронов, если в реации выделяется энергия ∆E =
= 17,6 МэВ.
20.г. По#лощение радиоативно#о изл'чения
20.г.1. Слой воды толщиной h0 = 14,7 см снижает интенсив-
ность γ-излучения в 2 раза. Каой толщины должен быть слой, что-
бы уменьшить интенсивность излучения в n = 4 раза?
20.г.2. Слой воды толщиной h0 = 3 см наполовину ослабляет
нейтронное излучение. Во сольо раз ослабит нейтронное излуче-
ние слой воды толщиной h = 12 см?
20.г.3. Слой бетона толщиной h0 = 3,г5 см наполовину ослаб-
ляет γ-излучение. Каой толщины нужно взять слой бетона, чтобы
уменьшить интенсивность излучения в n = 32 раза?
20.г.4. Интенсивность γ-излучения при прохождении через
слой свинца толщиной h = 4 см уменьшилась в n = г раз. Найдите
толщину слоя, ослабляющего излучение вдвое.
1
2
H 1
3
H 2
4
He 0
1
n
5
11B 0
1
n 2
4
He 3
г
Li
m 5
11B
7
14N 2
4
He г
17O 1
1
p
1
2
H 1
3
H 2
4
α 0
1
n
403
20.г.5. Предельно допустимая доза облучения для человеа
в год равна 50 мГр. Средняя поглощенная доза излучения сотруд-
ниом, работающим с рентгеновсой установой, равна 7 мГр за
один час. Сольо дней в году по 6 часов в день может работать со-
трудни, не опасаясь за свое здоровье?
20.9. Элементарные частицы
20.9.1. Медленные элетроны и позитроны, встречаясь друг с
другом, аннигилируют, порождая два фотона: + → 2γ. Най-
дите импульс и энергию аждого фотона.
20.9.2. Элетрон и позитрон, имевшие одинаовые инетиче-
сие энергии E = 0,24 МэВ, превратились в два одинаовых фотона.
Определите энергию фотона и соответствующую ему длину волны.
20.9.3. Фотон с энергией E = 3 МэВ в поле тяжелого ядра пре-
вратился в пару элетрон–позитрон. Определите инетичесую
энергию аждой частицы, считая, что энергии частиц одинаовы.
20.9.4. Свободный нейтрон радиоативен. Выбрасывая протон
и антинейтрино, он превращается в протон. Определите суммарную
инетичесую энергию всех частиц, возниающих в этом процессе.
Кинетичесую энергию нейтрона не учитывать и массу пооя анти-
нейтрино считать равной нулю.
20.9.5. Поглощая фотон γ-излучения (λ = 47 п м), дейтрон рас-
падается на протон и нейтрон. Определите суммарную инетичесую
энергию образовавшихся частиц. Запишите ядерную реацию.
20.9.6. Фотон с длиной волны λ = 10–10 м претерпевает упру-
гий удар с первоначально пооившимся элетроном и рассеивается
назад. Каую сорость приобретает элетрон? Считать сорость
элетрона v n c.
 20.9.7. Нейтрон испытал упругое соударение с первоначально
пооившимся дейтроном. Определите долю η инетичесой энер-
гии, теряемую нейтроном п ри любом соударении. Массы п ооя
нейтрона и дейтрона соответственно равны m1 и m2.

 

Категория: Физика | Добавил: Админ (29.01.2016)
Просмотров: | Теги: ядро | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar