Тема №8449 Задачи по физике для самостоятельного решения 10 тем (Часть 9)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Задачи по физике для самостоятельного решения 10 тем (Часть 9) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Задачи по физике для самостоятельного решения 10 тем (Часть 9), 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.

9.1. Модель атома Резерфорда – Бора.
9.1.1. Потенциал ионизации водородного атома равен 13,6 В. Исходя из
этого, вычислить 1-й потенциал возбуждения этого атома.
9.1.2. Вычислить полную энергию электрона на 2-й орбите в
водородоподобном ионе с Z = 4. Ответ дать в эВ.
9.1.3. На атом водорода падает фотон и выбивает электрон с
кинетической энергией 2 эВ. Вычислить энергию падающего фотона, если
атом водорода находится в состоянии с главным квантовым числом 2.
9.1.4. Определить длину волны спектральной линии в спектре
водородоподобного иона с Z = 2. Спектральная линия появилась в результате
перехода электрона с пятой орбиты на первую.
9.1.5. Во сколько раз длины волн линий спектра водородоподобного
иона с атомным номером Z = 3 меньше соответствующих длин волн линий
спектра атома водорода?
9.1.6. Какую наименьшую кинетическую энергию должны иметь
электроны, чтобы при возбуждении атома водорода ударами этих электронов
спектр водорода содержал линию с длиной волны 97,35 нм?
9.1.7. Вычислить энергию фотона, соответствующего 5-й линии в
ближайшей инфракрасной серии спектра атомов водорода (серии Пашена).
9.1.8. Найти разность первых потенциалов возбуждения для тяжелого
водорода и водородоподобного иона с Z равным 2.
9.1.9. Найти третий потенциал возбуждения водородоподобного иона,
для которого Z = 6.
9.1.10. Во сколько раз длины волн линий спектра водородоподобного
иона с Z, равным 4, меньше соответствующих длин волн линий спектра
водорода?
854
9.1.11. Найти наибольшую и наименьшую длины волн в первой
инфракрасной серии водорода (серии Пашена).
9.1.12. Зная максимальную длину волны спектральной линии серии
Бальмера = 656 нм, определить длины волн граничных линий в сериях
Лаймана и Пашена.
9.1.13. При переходе электрона с некоторой орбиты на вторую атом
водорода испускает свет с длиной волны 434 нм. Определить номер
неизвестной орбиты.
9.1.14. Определить напряженность электрического поля ядра на третьей
боровской орбите атома водорода.
9.1.15. Определить линейную скорость электрона на второй боровской
орбите в однозарядном ионе гелия.
9.1.16. Атом водорода поглощает фотон, вследствие чего электрон,
находящийся на второй боровской орбите, вылетает из атома со скоростью
6 105 м/с. Определить частоту фотона.
9.1.17. Определить энергию, испускаемую при переходе электрона в
атоме водорода с третьей орбиты на первую.
9.1.18. Определить максимальную энергию фотона серии Пашена в
спектре излучения атомарного водорода.
9.1.19. Найти наибольшую и наименьшую длины волн в видимой
области спектра излучения атома водорода.
9.1.20. Какую наименьшую кинетическую энергию в электрон-вольтах
должны иметь электроны, чтобы при возбуждении атомов водорода ударами
этих электронов спектр водорода имел количество спектральных линий,
равное 15?
9.2. Строение атома
9.2.1. Написать электронные конфигурации, соответствующие aтому с
атомным номером 20.
9.2.2. Найти максимальное число электронов в атомах, у который в
основном состоянии заполнены К- и L- оболочки, 3s-подоболочка и
наполовину 3р-подоболочка.
855
9.2.3. Найти число электронов в атоме, у которого в основном
состоянии заполнены К-, L- и М-оболочки и 4s-, 4р- и 4d-подоболочки. Что
это за атом?
9.2.4. Пользуясь периодической таблицей Менделеева, написать
формулу электронного строения атома бора.
9.2.5. Написать формулу электронного строения атома углерода.
9.2.6. Считая, что в атоме К-, L-, М- и N-оболочки заполнены
полностью, определить: а) общее число электронов, соответствующее
квантовым числам n = 1 и n = 2; б) число s-, р- электронов; в) сколько
электронов имеют квантовое число m = 1.
9.2.7. Заполненной электронной оболочке соответствует главное
квантовое число n = 3. Определить число электронов в этой оболочке,
которые имеют следующие одинаковые квантовые числа: a) m = –1/2: б) l = 0;
в) l = –1, ms = –1/2.
9.2.8. Валентный электрон атома натрия характеризуется орбитальным
квантовым числом l, равным нулю, и спиновым квантовым числом s, равным
0,5. Определите величину полного механического момента электрона.
9.2.9. Чему равен квадрат орбитального момента импульса электрона в
состоянии 3d?
9.2.10. Электрон находится в атоме водорода в р-состоянии. Чему равна
величина его орбитального момента импульса?
9.2.11. Определить максимальное число электронов в К-, L- и М-
оболочках атома.
9.2.12. Электронная конфигурация некоторого элемента ls
2
2s
2
2p
6
3s
2
Зр
6
.
Определить, что это зa элемент.
9.2.13. Используя принцип запрета Паули, найти максимальное число
электронов в атоме, у которых одинаковы следующие квантовые числа: а) n,
l, m; б) n, l; в) n, l, m, ms
.
9.2.14. Какое максимальное количество электронов в атоме может
находиться в состоянии, описываемом набором трех квантовых чисел:
главным, орбитальным и магнитным?
9.2.15. Считая, что в атоме К-, L-, М- и N- оболочки заполнены
полностью, определить: а) общее число электронов в атоме; б) число s-, р-, d-
электронов; в) сколько электронов находится на втором и третьем
энергетических уровнях? 
856
9.2.16. Электрон находится в атоме водорода в состоянии 1s. Сколько
различных значений может принимать проекция орбитального момента
импульса этого электрона на некоторое направление z?
9.2.17. Найти значение проекции собственного магнитного момента на
ось z для электрона, находящегося в р-состоянии.
9.2.18. Атом кроме заполненных оболочек имеет три электрона s, р, d и
находится в состоянии с максимально возможным для этой конфигурации
полным моментом импульса. Определить соответствующее этому моменту
квантовое число j.
9.2.19. У атома лития имеется три электрона, два из которых занимают
уровень 1s, а третий – уровень 2s. Определите результирующий
механический момент импульса атома лития.
9.2.20. Найти наибольшее значение проекции орбитального момента
импульса на ось z для электрона, находящегося в d-состоянии.
9.3. Правила смещения
9.3.1. Ядро плутония 86Рu
220 испытало шесть последовательных -
распадов. Написать цепочку ядерных превращений с указанием химических
символов, массовых и зарядовых чисел промежуточных ядер и конечного
ядра.
9.3.2. В какой элемент превращается 92U
238 после трех альфа- и двух
бета-распадов?
9.3.3. В какой элемент превращается радиоактивный изотоп 3Li8
после
одного бета- и одного альфа-распада?
9.3.4. Во что превращается радиоактивный изотоп сурьмы 51Sb133 после
четырех бета-распадов?
9.3.5. Ядро бериллия 4Ве7
захватило электрон из К-оболочки атома.
Какое ядро образовалось в результате К-захвата?
9.3.6. Определить массовое число ядра изотопа, образующегося из
изотопа тория 90Тh
232 в результате четырех альфа-распадов и двух
электронных бета-распадов.
9.3.7. В peзультaтe взaимoдeйcтвия ядpa aтoмa плутoния c aльфa-
чacтицeй oбpaзуeтcя ядpo aтoмa кюpия (мaccoвoe чиcлo 242) и нeйтpoн.
Oпpeдeлить мaccoвoe чиcлo ядpa aтoмa плутoния.
857
9.3.8. Пpи взaимoдeйcтвии aльфa-чacтицы c ядpoм бepиллия 4Ве9
oбpaзуютcя нeйтpoн и нoвoe ядpo. Чeму paвны aтoмное и зарядовое числа
нового ядpa? Указать, какому элементу это ядро соответствует.
9.3.9. Пpи взaимoдeйcтвии aльфa-чacтицы c ядрoм aзoтa 7N
14
oбpaзoвaлиcь пpoтoн и нoвoe ядpo. Чeму paвны aтoмное и зарядовое числа
нового ядpa? Указать, какому элементу это ядро соответствует.
9.3.10. В ядре изотопа углерода 6С
14 один из нейтронов превратился в
протон ( –
-распад). Какое ядро получилось в результате такого превращения?
9.3.11. Написать в общем виде схемы альфа- и бета-распадов.
Подсчитать на основании этих схем, сколько всего альфа- и бета-частиц
выбрасывается при превращении ядра урана 92U
233 в ядро висмута 83Bi209
.
9.3.12. Какой изотоп образуется из -активного 88Ra226 в результате
пяти -распадов и четырех -распадов?
9.3.13. Во что превращается 92U
239 после двух бета- и одного альфа-
распада?
9.3.14. Определить порядковый номер и массовое число изотопа,
который получается из тория 90Th232 после трех - и двух -превращений.
9.3.15. Ядро цинка 30Zn65 захватило электрон из К-оболочки атома (К-
захват). Указать, в ядро какого элемента превратилось ядро цинка (написать
химический символ элемента, массовое и зарядовое число).
9.3.16. Ядро цинка 30Zn62 захватило электрон из К-оболочки и спустя
некоторое время испустило позитрон. Какое ядро получилось в pезультате
таких превращений?
9.3.17. Ядра радиоактивного изотопа тория 90Th232 претерпевают
последовательно -распад, два -распада и -распад. Определить конечный
продукт деления.
9.3.18. Определить сколько - и -частиц выбрасывается при
превращении ядра таллия 81Tl210 в ядро свинца 82Pb206
.
9.3.19. Два ядра гелия (2Не4
) слились в одно ядро, и при этом был
выброшен протон. Укажите, ядро какого элемента образовалось в результате
такого превращения (приведите символическую запись ядра).
9.3.20. В ядре изотопа кремния 14Si
27 один из протонов превратился в
нейтрон ( +
-распад). Какое ядро получилось в результате такого
превращения? 
858
9.4. Закон радиоактивного распада
9.4.1. Определить период полураспада, если за 1 сутки из 108
атомов
распадается 1,75 105
атомов.
9.4.2. За какое время произойдет распад 5 10–6
грамма радия, если в
начальный момент его масса составляет 0,1 г?
9.4.3. Какая доля радиоактивных ядер кобальта распадается за месяц,
если период их полураспада 60 суток?
9.4.4. Сколько электронов испускает за 30 минут 10 мкг натрия, период
полураспада которого 15 часов?
9.4.5. Период полураспада некоторого радиоактивного нуклида равен
90 минут. Определить среднюю продолжительность жизни этого нуклида (в
часах).
9.4.6. За четверо суток распалась половина начального количества ядер
радиоактивного изотопа. Определить постоянную распада.
9.4.7. Определить постоянную распада ядер тория-229, период
полураспада которого 7740 лет.
9.4.8. Какая часть начального количества атомов радиоактивного
актиния (период полураспада 9 суток) останется через 13 суток?
9.4.9. Известно, что период полураспада радиоактивного фосфора-32
равен 10 суток. Какое число распадов происходит ежесекундно в 5 г этого
вещества?
9.4.10. За восемь суток распалось 75 % начального количества ядер
радиоактивного изотопа. Определить период полураспада.
9.4.11. Один грамм радия испытывает 3,7 1010 распадов в 1 с.
Определить период полураспада и постоянную распада 88Ra226
.
9.4.12. Период полураспада радия 1600 лет. Определить среднее время
жизни радиоактивного ядра.
9.4.13. Какая доля первоначального количества радиоактивного
изотопа распадается за время жизни этого изотопа?
9.4.14. Период полураспада радиоактивного аргона 18Ar41 равен 110
минут. Определить время, за которое распадается 75 % начального
количества атомов. 
859
9.4.15. Какая доля атомов радиоактивного изотопа 90Th234, имеющего
период полураспада 24,1 дня, распадается за сутки?
9.4.16. За один год начальное количество радиоактивного изотопа
уменьшилось в 3 раза. Во сколько раз оно уменьшится за два года?
9.4.17. Найти постоянную распада радона, если известно, что число
атомов радона уменьшается за сутки на 18,2 %.
9.4.18. В некоторых урановых рудах содержится примесь чистого
свинца-206. Предполагая, что весь свинец получился в результате распада
урана-238, можно определить возраст урановой руды. Чему он равен, если в
каждом грамме руды содержится 350 мг свинца? Период полураспада 92U
238
4,5 109
лет.
9.4.19. Образец содержит 1000 радиоактивных атомов с периодом
полураспада Т. Сколько атомов останется через промежуток времени Т/2?
9.4.20. Сколько альфа-частиц выбрасывает торий 90Th232 массой 1 г за
1 с? Период полураспада тория 1,39 1011 лет.
9.5. Активность. Радиоактивное равновесие
9.5.1. Активность препарата уменьшилась в 250 раз. Скольким
периодам полураспада Т равен прошедший промежуток времени?
9.5.2. Активность некоторого радиоизотопа уменьшается в 20 раз за
20 суток. Найти его период полураспада (в сутках).
9.5.3. В начальный момент времени активность некоторого изотопа
70 Бк. Какова будет его активность по истечению половины периода
полураспада?
9.5.4. Вычислить удельную активность натрия-24, период полураспада
которого равен 12 часов.
9.5.5. Найти активность радиоактивного изотопа натрия-24, масса
которого равна 15 мкг, а период полураспада 13 часов.
9.5.6. Образец йода облучается нейтронным потоком такой
интенсивности, что в 1 с образуется 20 миллионов атомов радиоактивного
йода-128, период полураспада которого 25 минут. Найти активность
препарата через 50 минут после начала облучения.
860
9.5.7. Период полураспада фосфора-32 равен 13 суток. Найти
активность препарата фосфора через 39 суток, если начальная активность
100 мкКи. Ответ дать в кБк.
9.5.8. За два дня радиоактивность препарата радона уменьшилась в 1,45
раза. Определить период полураспада радона в сутках.
9.5.9. Активность препарата уменьшилась в 171 раз. Скольким
периодам полураспада равен прошедший промежуток времени?
9.5.10. Определить, во сколько раз удельная активность урана
(массовое число ядра 238) меньше удельной активности радия (массовое
число ядра 226). Период полураспада урана 4,5 109
лет, радия – 1600 лет.
9.5.11. Масса радиоактивного изотопа натрия 11Na25 равна 0,2 10–6
кг.
Период полураспада 62 секунды. Определить начальную активность
препарата и его активность через 10 минут.
9.5.12. Найти постоянную распада радиоактивного кобальта, если его
активность уменьшается за 60 минут на 3 %.
9.5.13. Период полураспада плутония равен 24100 лет. Вычислить
удельную активность плутония.
9.5.14. В кровь человека ввели небольшое количество раствора,
содержащего натрий-24 с активностью 2000 Бк. Активность 1 литра крови
через 5 часов оказалась равной 267 Бк/л. Найти объем крови человека.
Период полураспада натрия-24 равен 15 часов.
9.5.15. С помощью счетчика Гейгера исследуется скорость распада
некоторого радиоактивного изотопа. В начальный момент времени счетчик
дает 36 импульсов за 10 с. Какое число импульсов даст счетчик по истечении
времени 1/6 Т, где Т – период полураспада, за те же 10 с? Считать Т>>10 с.
9.5.16. Найти возраст древних деревянных предметов, если удельная
активность изотопа углерода С-14 у них составляет 0,6 удельной активности
этого же изотопа в только что срубленных деревьях. Период полураспада С-
14 равен 5570 лет.
9.5.17. Удельная активность препарата, состоящего из активного
кобальта-58 и неактивного кобальта-59, составляет 2,2 1012 Бк/г. Период
полураспада кобальта – 72,3 суток. Найти отношение массы активного
кобальта в этом препарате к массе препарата.
9.5.18. Счетчик Гейгера, установленный вблизи препарата
радиоактивного изотопа серебра, зарегистрировал поток электронов 94 
861
част./с, а по истечении 10 часов – поток 22 част./с. Определить период
полураспада этого изотопа.
9.5.19. Счетчик Гейгера, установленный вблизи препарата
радиоактивного изотопа меди, регистрирует поток бета-частиц. При первом
измерении поток был 80 частиц в секунду, а по истечении 10 часов поток
оказался 40 частиц в секунду. Определить постоянную распада изотопа меди.
9.5.20. Найти промежуток времени, в течение которого активность
стронция-90 уменьшится в 128 раз. Период полураспада стронция – 28 лет.
9.6. Дефект масс. Энергия связи
9.6.1. Macca ядpa тpития 3,0155 a. е. м. Определить дeфeкт мaccы этoгo
ядpa.
9.6.2. Удельная энергия связи ядра изотопа железа (массовое число 58)
равна 8,79 МэВ. Найти дефект массы ядра этого изотопа. Ответ дать с
точностью до 0,01 а. е. м.
9.6.3. Вычислить энергию связи ядра изотопа водорода 1Н
3
. Масса ядра
изотопа водорода 3,0156 а. е. м.
9.6.4. Вычислить энергию связи и дефект массы ядра изотопа углерода

12
.
9.6.5. Вычислить энергию связи в расчете на один нуклон для изотопа
бериллия 4Ве9
.
9.6.6. Вычислить дефект массы, энергию связи ядра и его удельную
энергию для элемента 90Th232
.
9.6.7. Вычислить дефект массы и энергию связи ядра изотопа неона
10Ne20
.
9.6.8. Cкoлькo нуклoнoв в ядpe изoтoпa aзoтa, ecли удeльнaя энepгия
cвязи paвнa 7 МэВ, a энepгия cвязи ядpa этoго изoтoпa paвнa 105 МэВ?
9.6.9. Определить дефект массы, энергию связи ядра и его удельную
энергию связи для элемента 55Cs132
.
9.6.10. Вычислить дефект массы, энергию связи ядра и его удельную
энергию связи (энергию, приходящуюся на один нуклон) для элемента
79Au196
.
9.6.11. Вычислить дефект массы ядра изотопа гелия 2Не4
, если
известно, что масса атома гелия равна 4,0026 а. е. м. 
862
9.6.12. Oпpeдeлить энepгию cвязи ядpa изoтoпa нeкoтopoгo элeмeнтa,
дeфeкт мaccы кoтopoгo paвeн 0,05 a. e. м.
9.6.13. Какую наименьшую энергию нужно затратить для расщепления
ядра азота 7N
14 на протоны и нейтроны?
9.6.14. Bычиcлить энepгию cвязи ядpa aтoмa дeйтepия. Мacca ядpa
paвнa 2,01355 a. e. м.
9.6.15. Определить дефект массы и энергию связи ядра изотопа лития
3Li7
.
9.6.16. Вычислить дефект массы и энергию связи ядра изотопа 92U
235
.
9.6.17. Чему равна энepгия cвязи, пpиxoдящаяcя нa oдин нуклoн ядpa
атома углepoдa 6С
12, ecли энepгия cвязи этoгo ядpa 72 МэВ?
9.6.18. Определить энергию связи, приходящуюся на один нуклон в
ядре атома кислорода 8О
17
.
9.6.19. Вычислить дефект массы, энергию связи ядра и его удельную
энергию связи (энергию, приходящуюся на один нуклон) для элемента 27Со59
.
9.6.20. Cкoлькo нуклoнов содержится в ядpe изoтoпa лития 3Li, ecли
удeльнaя энepгия cвязи ядpa 5,2 MэВ, a энepгия cвязи ядpa этoгo изoтoпa
paвнa 31,2 MэВ.
9.7. Ядерные реакции
9.7.1. Определить неизвестный продукт реакции 7N
14 +n 6C
14 + Х.
Вычислить энергию ядерной реакции.
9.7.2. Определить энергию реакции: 4Be9 + p 3Li6
+ .
9.7.3. Вычислить энергию ядерной реакции: 1H
3 + р 2Не4
.
9.7.4. Вычислить тепловой эффект ядерной реакции:
1H
1
+ 7N
15
6C
12 + 2He4
.
9.7.5. Написать уравнение и вычислить энергию ядерной реакции:
13Al27( , p) X.
9.7.6. Определить энергию реакции взаимодействия протона с ядром
лития 3Li7
, в результате которой образуются два ядра гелия 2Не4
. Энергия
связи на один нуклон в ядре лития равна 5,6 МэВ, в ядре гелия – 7,06 МэВ.
9.7.7. Определить энергию, выделяющуюся в ядерной реакции
взаимодействия нейтрона с изотопом ядра бериллия 4Ве9
(масса ядра 9,0122 
863
а. е. м.), в результате которой образуются гамма-фотон и ядро бериллия 4Ве10
(масса ядра 10,0135 а. е. м.).
9.7.8. Какая энергия выделяется при слияния двух ядер дейтерия, если в
результате образуется ядро изотопа гелия 2Не3
и нейтрон.
9.7.9. Какую наименьшую энергию нужно затратить, чтобы оторвать
один нейтрон от ядра азота 7N
14? Масса ядра изотопа азота с массовым
числом 14 равна 14,0075 а. е. м., а масса ядра изотопа азота с массовым
числом 13 равна 13,0099 а. е. м.
9.7.10. Найти пороговую кинетическую энергию протона,
взаимодействующего с ядром лития 3Li7
(энергия связи 39,2 МэВ), в
результате чего образуется дейтрон 1H
2
(энергия связи 2,2 МэВ) и изотоп
ядра лития 3Li6
(энергия связи 32,6 МэВ).
9.7.11. Вычислить энергию ядерной реакции, осуществленной
Резерфордом: 7N
14 + 2He4
8O
17 + 1H
1
. Масса атома азота 14,003074 а. е. м.,
атома кислорода – 16,999133 а. е. м., атома гелия – 4,002603 а. е. м., атома
водорода – 1,007825 а. е. м.
9.7.12. Вычислить количество энергии, освобождающейся в ходе
реакции: 3Li7 + 5B
10 + n.
9.7.13. Вычислить энергию ядерной реакции 4Be9 + 2He4
6C
12 + n.
9.7.14. Определить тепловой эффект термоядерной реакции
1H
2
+ 1H
3
2He4+ n.
9.7.15. Вычислить энергию ядерной реакции 2He4
+ 13Al27
15P
30 + n.
9.7.16. Какую наименьшую энергию нужно затратить, чтобы оторвать
один нейтрон от ядра изотопа кислорода 8О
17?
9.7.17. Определить, при какой минимальной энергии кванта -
излучения будет наблюдаться фоторасщепление 4Ве9
на две -частицы.
9.7.18. Какой минимальной кинетической энергией должен обладать
нейтрон, чтобы он был в состоянии при столкновении с ядром кремния 14Si28
вызвать ядерную реакцию 14Si28+0n
1
13Al28+1H
1
?
9.7.19. Найти энергетический выход реакции синтеза двух ядер
дейтерия, в результате которой образуется ядро трития и протон.
9.7.20. Ядро бора 5В
10 может захватывать нейтрон, в результате чего
происходит расщепление ядра бора на ядра лития и гелия. Написать ядерную
реакцию и определить энергию, освобождающуюся при этой реакции. 
864
9.8. Элементарные частицы. Ускорители
9.8.1. В циклотроне радиусом 1 м создается магнитное поле с
индукцией 2 Тл. Найти максимальную энергию, сообщаемую дейтронам.
9.8.2. Какова наименьшая пороговая энергия фотона, способного
вызвать рождение пары позитрон – электрон, при его взаимодействии с
покоившимся протоном?
9.8.3. Электрон и позитрон с одинаковой кинетической энергией,
равной 0,1 МэВ, при соударении превратились в два одинаковых фотона.
Определить соответствующую этим фотонам частоту излучения.
9.8.4. Позитрон с кинетической энергией, равной 0,75 МэВ, налетает на
покоящийся свободный электрон. В результате аннигиляции возникают два
гамма-фотона с одинаковыми энергиями. Определить угол между
направлениями их разлета.
9.8.5. Покоящийся нейтрон распадается на электрон, протон и
антинейтрино. Предполагая, что образовавшийся протон тоже покоится,
оценить кинетическую энергию электрона.
9.8.6. Нейтральный пи-мезон распался на лету на два фотона.
Определить кинетическую энергию пи-мезона, если энергия каждого фотона
равна 135 МэВ. Масса покоя пи-мезона в энергетических единицах равна 135
МэВ.
9.8.7. Электрон и позитрон, имевшие одинаковые кинетические
энергии, равные 0,2 МэВ, при соударении превратились в два одинаковых
фотона. Определить энергию каждого фотона.
9.8.8. Какова наименьшая частота гамма-излучения, способного
вызвать рождение пары электрон – позитрон?
9.8.9. На фотографии, полученной в камере Вильсона, помещенной в
магнитное поле, траектория электрона представляет собой дугу окружности с
радиусом кривизны 10 см. Индукция магнитного поля 10–2 Тл. Найти
энергию электрона.
9.8.10. По трекам вторичных электронов было обнаружено, что 0
-
мезон распался на лету на два одинаковых фотона. Угол между
направлениями разлета фотонов равен 90 . Определить кинетическую
энергию пи-мезона, приняв, что энергия покоя 0
-мезона равна 135 МэВ.
865
9.8.11. Определить общую кинетическую энергию электрона и
позитрона, образованных в результате рождения пары из гамма-кванта, длина
волны которого 0,247 пм.
9.8.12. Электрон и позитрон, имевшие одинаковые кинетические
энергии, равные 0,24 МэВ, при соударении превратились в два одинаковых
фотона. Определить длину волны каждого фотона.
9.8.13. Электрон прошел разность потенциалов и приобрел
кинетическую энергию 0,76 МэВ. Определить скорость электрона.
9.8.14. Найти скорость электрона, если его полная энергия 1,02 МэВ.
9.8.15. Вычислить, какая часть энергии теряется при прямом упругом
столкновении нейтрона с атомом графита (в блоке замедлителя).
9.8.16. Свободный нейтрон радиоактивен. Выбрасывая электрон и
антинейтрино, он превращается в протон. Определить суммарную
кинетическую энергию всех частиц, возникающих в процессе превращения
нейтрона. Принять, что кинетическая энергия нейтрона равна нулю и что
масса покоя антинейтрино пренебрежимо мала.
9.8.17. Электрон с кинетической энергией, равной 0,75 МэВ, налетает
на покоящийся позитрон. В результате аннигиляции возникает два фотона с
одинаковыми энергиями. Определить угол между направлениями их разлета.
9.8.18. Электрон, обладающий кинетической энергией 300 МэВ, влетел
в камеру Вильсона и оставил след в виде дуги окружности. Камера находится
в однородном магнитном поле индукцией 10 Тл. Определить радиус.
9.8.19. Радиус кривизны траектории электрона и позитрона,
образованных в камере Вильсона фотоном энергией 6 МэВ, равен 3,5 см.
Какова индукция магнитного поля, в котором находится камера Вильсона?
9.8.20. Каковы конструктивные параметры циклотрона,
предназначенного для ускорения альфа-частиц до энергии 20 МэВ? Дуанты
имеют радиус 0,5 м.
9.9. Элементарные частицы
9.9.1. Какова наименьшая пороговая энергия фотона, способного
вызвать рождение пары позитрон – электрон, при его взаимодействии с
покоившимся электроном? 
866
9.9.2. Какую минимальную кинетическую энергию нужно сообщить
протону, чтобы он смог расщепить покоящееся ядро тяжелого водорода
(массовое число 2), энергия связи которого равна 2,2 МэВ?
9.9.3. По трекам вторичных электронов было обнаружено, что 0
-мезон
распался на лету на два одинаковых фотона. Угол между направлениями
разлета фотонов равен 120 градусов. Определить энергию каждого фотона,
приняв, что энергия покоя 0
-мезона равна 135 МэВ.
9.9.4. Определить минимальную (пороговую) энергию гамма-кванта,
необходимую для образования пары разноименно заряженных мезонов в
поле первоначально покоившегося протона. Энергия покоя заряженных
пионов равна 140 МэВ.
9.9.5. Ядро полония 84Ро220 выбросило -частицу с кинетической
энергией 5,3 МэВ. Определить кинетическую энергию, приобретенную
вследствие отдачи ядром, образовавшимся в результате распада, и полную
энергию -распада.
9.9.6. Какой кинетической энергией должен обладать протон, чтобы
при упругом центральном столкновении с другим протоном, первоначально
находящимся в состоянии покоя, минимальное расстояние между ними
оказалось равным 7,2 10–11 см?
9.9.7. Нейтрон двигается с некоторой скоростью и упруго сталкивается
с неподвижным протоном. Какую часть своей кинетической энергии
передаст при ударе нейтрон протону, если после удара нейтрон отклонился
на 45° от своего первоначального направления. Массы нейтрона и протона
считать равными.
9.9.8. Сколько упругих лобовых соударений должен испытать нейтрон
с другими покоящимися частицами, чтобы его энергия уменьшилась с 1 МэВ
до 0,025 эВ, если частицами являются атомы дейтерия (m = 2m0)? (m0 – масса
нейтрона).
9.9.9. Счетная трубка, предназначенная для счета медленных
нейтронов, покрывается с внутренней стороны соединением, содержащим
изотоп 5В
10
. Определить энергию в МэВ, которая выделяется при реакции,
происходящей в результате удара нейтрона о внутреннюю поверхность
трубки.
867
9.9.10. Космические лучи на широте 41° образуют на уровне моря 2,74
пары ионов в 1 см3
воздуха за 1 секунду. Выразить ионизацию, вызванную
лучами, в рентгенах.
9.9.11. К
0
-мезон распадается на два заряженных -мезона. Масса
каждого образовавшегося -мезона в 1,77 раза больше его массы покоя.
Считая, что первоначально К -мезон покоился и масса покоя равна 965 m0,
где m0 – масса покоя электрона, найти: 1) массу покоя образовавшихся -
мезонов; 2) скорости -мезонов в момент образования.
9.9.12. Фотон с энергией 3 МэВ в поле тяжелого ядра превратился в
пару электрон – позитрон. Принимая, что кинетическая энергия частиц
одинакова, определить кинетическую энергию каждой частицы.
9.9.13. При образовании электрона и позитрона из фотона энергия
фотона была равна 2,62 МэВ. Чему была равна в момент образования полная
кинетическая энергия позитрона и электрона?
9.9.14. Нейтральный пи-мезон (пион), распадаясь, превращается в два
одинаковых гамма-фотона. Определить энергию фотона, если кинетической
энергией и импульсом мезона можно пренебречь. Энергия покоя
нейтрального пиона равна 135 МэВ.
9.9.15. Протон (ядро атома водорода) движется со скоростью
7,7 106 м/с. На какое наименьшее расстояние приблизится этот протон к
неподвижному ядру атома алюминия? Заряд ядер атомов алюминия 13 е0, где
е0 = 1,6 10–19 Кл. Масса протона равна 1,67 10–27 кг. Протон и ядро алюминия
считать точечными зарядами. Влиянием электронной оболочки атома
алюминия пренебречь.
9.9.16. Энергия быстрого мезона в космических лучах равна
приблизительно 3000 МэВ, энергия покоя этого мезона равна 100 МэВ.
Определить скорость движения мезона.
9.9.17. Нейтрон двигается с некоторой скоростью и упруго
сталкивается с неподвижным протоном. Какую часть своей кинетической
энергии передаст при ударе нейтрон протону, если удар был центральным.
Массы нейтрона и протона считать равными.
9.9.18. Сколько упругих лобовых соударений должен испытать нейтрон
с атомами свинца (m = 207 m0, где m0 – масса нейтрона), чтобы его энергия
уменьшилась с 1 МэВ до 0,025 эВ? 
868
9.9.19. На каждый квадратный сантиметр верхних слоев атмосферы
Земли падает в средних широтах ежеминутно около 12 космических частиц.
Эти частицы несут с собой поток энергии мощностью около 3,2 10–10 Вт.
Какая энергия приходится в среднем на одну частицу?
9.9.20. На образование одной пары ионов тратится энергия, равная
32,5 эВ. Какая энергия поглощается 1 см3
воздуха при дозе облучения в 1 р?
9.10. Атомная энергия
9.10.1. Сколько энергии выделится при ядерном делении 1 кг урана
92U
235 в урановом реакторе (или в атомной бомбе)? Какое количество угля
необходимо сжечь для получения такого же количества теплоты
(калорийность угля принять равной 2,93 107 Дж/кг)? Считать, что средняя
энергия, выделяющаяся при делении одного атома урана 92U
235, 200 МэВ.
9.10.2. Считая, что в одном акте деления ядра 92U
235 освобождается
энергия 200 МэВ, определить энергию, выделяющуюся при сгорании 3 кг
изотопа 92U
235, а также какой груз можно было бы поднять на высоту 10 км за
счет энергии, освобождающейся при этой ядерной реакции.
9.10.3. Считая, что в одном акте деления ядра 92U
235 освобождается
энергия 200 МэВ, определить энергию, выделяющуюся при сгорании 1 кг
изотопа 92U
235, и количество бензина с теплотворной способностью
46 МДж/кг, эквивалентное в тепловом отношении 1 кг 92U
235
.
9.10.4. Считая, что в одном акте деления ядра 92U
235 освобождается
энергия 200 МэВ, определить массу изотопа 92U
235, подвергшегося делению
при взрыве атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 9,6 килотонн, если
тепловой эквивалент тротила равен 8 МДж/кг.
9.10.5. Тепловая мощность ядерного реактора 10000 кВт. Какое
количество урана-235 потребляет реактор в сутки?
9.10.6. Мощность уранового котла l МэВ. Сколько граммов урана 92U
235
потребляет он за 1 час, если при делении каждого ядра урана выделяется
энергия 200 МэВ?
9.10.7. На атомной электростанции при сгорании ядерного топлива
выделяется ежесекундно приблизительно 28,5 МДж энергии. Исходя из того,
что один атом урана 92U
235 при делении на два осколка выделяет 200 МэВ 
869
энергии, вычислить, какое количество ядерного горючего расходует станция
за сутки.
9.10.8. При делении одного ядра 92U
235 выделяется энергия 200 МэВ.
Какую долю энергии покоя ядра урана-235 составляет энергия деления?
9.10.9. Сколько ядер урана 92U
235 должно делиться в 1 секунду, чтобы
тепловая мощность ядерного реактора была равна 1 МВт?
9.10.10. В процессе термоядерного синтеза 50 тонн водорода
превращаются в 49644 кг гелия. Определить, сколько энергии выделяется
при этом.
9.10.11. Сколько энергии можно получить при расщеплении 1 г урана
92U
235, если при расщеплении каждого ядра урана выделяется энергия
200 МэВ?
9.10.12. Ядро 92U
235, захватывая тепловой нейтрон, делится на два
осколка с массовыми числами 96 и 140. Вычислить энергию и скорости этих
осколков, если их общая кинетическая энергия составляет 162 МэВ.
9.10.13. Вычислить суточный расход урана в ядерном реакторе с
тепловой мощностью 3 ГВт. Сколько нефти потребовалось бы сжигать в
сутки для получения такой же мощности?
9.10.14. Тепловая мощность реактора на атомном ледоколе равна
90 МВт. Сколько урана будет израсходовано за год непрерывной работы на
силовой установке ледокола, состоящей из трех таких реакторов? Сколько
каменного угля потребовалось бы для получения такой же энергии?
9.10.15. Сколько энергии выделяется в ядерных реакторах ледокола
«Арктика», если в сутки расходуется 62 г урана-235.
9.10.16. Реактор, установленный на Кольской АЭС, имеет КПД 32 %.
Сколько граммов урана-235 потребляет реактор за 1 ч, если электрическая
мощность его 440 МВт?
9.10.17. Сколько урана нужно израсходовать для получения такого же
количества энергии, которое вырабатывает крупнейшая в мире Саяно-
Шушенская ГЭС за сутки? Мощность этой ГЭС 6,4 ГВт. КПД АЭС около
40 %.
9.10.18. Реактор мощностью 100 МВт производит плутоний 94Pu239
.
Исходя из того, что в среднем при одном акте деления ядра 92U
235 возникает
1,5 ядра 94Pu239, найти, сколько при этом образуется плутония в течение 10
дней. 
870
9.10.19. Определить энергию, освобождающуюся в водородной бомбе,
при синтезе 1 кг гелия.
9.10.20. Мировое потребление энергии составляет примерно 3 1020 Дж в
год. Сколько дейтерия в секунду потребовалось бы сжигать в термоядерных
реакторах для обеспечения всех современных энергетических потребностей
человечества? 


Категория: Физика | Добавил: Админ (28.09.2016)
Просмотров: | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar