Задачи по Квантовой физике (
АТОМ И АТОМНОЕ ЯДРО
),
на тему
Ядерные реакции. Энергетический выход ядерных реакций. Биологическое действие радиоактивных излучений. Элементарные частицы. Взаимные превращения частиц и квантов электромагнитного излучения
Из пособия: ГДЗ к задачнику Рымкевич для 10-11 классов по физике, 10-е издание, 2006 г.
Ядерные реакции. Энергетический выход ядерных реакций. Биологическое действие радиоактивных излучений. Элементарные частицы. Взаимные превращения частиц и квантов электромагнитного излучения
Из пособия: ГДЗ к задачнику Рымкевич для 10-11 классов по физике, 10-е издание, 2006 г.
Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке алюминия 27 13 Аl α-частицами и сопровождающуюся выбиванием протона
РЕШЕНИЕ
Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке бора 11 5 B α-частицами и сопровождающуюся выбиванием нейтронов
РЕШЕНИЕ
При бомбардировке изотопа бора 10 5 B нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается α-частица. Написать реакцию
РЕШЕНИЕ
Элемент менделевий был получен при облучении эйнштейния 253 99 Es α-частицами с выделением нейтрона. Написать реакцию
РЕШЕНИЕ
Элемент резерфордий получили, облучая Плутоний 242 94 Pu ядрами неона 22 10 Ne. Написать реакцию, если известно, что в результате образуется еще четыре нейтрона
РЕШЕНИЕ
Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях: 27 13 Al + 1 0 n = ? 4 2 He, 55 25 Mn + ? = 55 26 Fe + 1 0 ? + 1 1 H = 22 11 Na + 4 2 He, 27 13 Al + γ = 26 12 Mg + ?
РЕШЕНИЕ
При облучении изотопа меди 63 29 Cu протонами реакция может идти несколькими путями: с выделением одного нейтрона; с выделением двух нейтронов; с выделением протона и нейтрона. Ядра каких элементов образуются в каждом случае
РЕШЕНИЕ
Радиоактивный марганец 54 25 Mn получают двумя путями. Первый путь состоит в облучении изотопа железа 56 26 Fe дейтронами, второй — в облучении изотопа железа 54 26 Fe нейтронами. Написать ядерные реакции
РЕШЕНИЕ
При бомбардировке азота 14 7 N нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается протон. Написать реакцию. Полученное ядро изотопа углерода оказывается b-радиоактивным. Написать происходящую при этом реакцию
РЕШЕНИЕ
При бомбардировке железа 56 26 Fe нейтронами образуется β-радиоактивный изотоп марганца с атомной массой 56. Написать реакцию получения искусственно радиоактивного марганца и реакцию происходящего с ним β-распада
РЕШЕНИЕ
Выделяется или поглощается энергия при следующих ядерных реакциях 14 7 N + 4 2 He = 17 8 O + 1 1 H; 6 3 Li + 1 1 H = 4 2 He + 3 2 He; 7 3 Li + 4 2 He = 10 5 B + 1 0 n
РЕШЕНИЕ
Какая энергия выделяется при ядерной реакции 7 3 Li + 2 1 H → 8 4 Ве + 1 0 n
РЕШЕНИЕ
Ядро лития 7 3 Li, захватывая протон, распадается на две а-частицы. Определить сумму кинетических энергий этих частиц. Кинетической энергией протона пренебречь
РЕШЕНИЕ
Какую минимальную энергию должна иметь α-частица для осуществления ядерной реакции 7 3 Li + 4 2 He → 10 5 В + 1 0 n
РЕШЕНИЕ
При облучении изотопа азота 15 7 N протонами образуется углерод и а-частица. Найти полезный энергетический выход ядерной реакции, если для ее осуществления энергия протона должна быть 1,2 МэВ
РЕШЕНИЕ
Ввиду большой энергии связи, приходящейся на нуклон ядра гелия, возможны экзоэнергетические реакции деления легких ядер. Найти, какая энергия выделяется при бомбардировке бора 11 5 B протонами с образованием трех а-частиц
РЕШЕНИЕ
При делении изотопа урана 235 92 U освобождается энергия 200 МэВ, причем 84% этой энергии приобретают осколки деления. Считая, что этими осколками являются ядра бария 137 56 Ba и криптона 84 36 Kr и что импульсы их по модулю одинаковы, найти энергию осколков
РЕШЕНИЕ
Для замедления быстрых нейтронов можно использовать, например, тяжелую воду или углерод. В каком из этих замедлителей нейтрон испытает большее число столкновений, пока его скорость не снизится до тепловой
РЕШЕНИЕ
При делении одного ядра 235 92 U на два осколка выделяется энергия 200 МэВ. Какая энергия освобождается при сжигании в ядерном реакторе 1 г этого изотопа? Сколько каменного угля нужно сжечь для получения такой энергии
РЕШЕНИЕ
Какова электрическая мощность атомной электростанции, расходующей в сутки 220 г изотопа урана 235 92 U и имеющей КПД 25%
РЕШЕНИЕ
Какая энергия выделяется при термоядерной реакции 2 1 Н + 3 1 Н = 4 2 Не + 1 0 n
РЕШЕНИЕ
Толщина h слоя перекрытия, ослабляющего данное ионизирующее излучение в 2 раза, носит название толщины слоя половинного ослабления. Доказать, что слой толщиной Н = nh ослабляет излучение в 2n раз
РЕШЕНИЕ
Лучше всего нейтронное излучение ослабляет вода (в 4 раза лучше бетона и в 3 раза лучше свинца). Толщина слоя половинного ослабления нейтронного излучения для воды равна 3 см. Во сколько раз ослабит нейтронное излучение слой воды толщиной 30 см
РЕШЕНИЕ
Гамма-излучение лучше всего поглощается свинцом (в 1,5 раза лучше стальной брони и в 22 раза лучше воды). Толщина слоя половинного ослабления γ-излучения для свинца равна 2 см. Какой толщины нужен слой свинца, чтобы ослабить у-излучение в 128 раз. Решение. 2n = 128 = 27 n = 7 H = n * h = 7 * 2 = 14 см
РЕШЕНИЕ
Средняя поглощенная доза излучения сотрудником, работающим с рентгеновской установкой, равна 7 мкГр за 1 ч. Опасна ли работа сотрудника в течение 200 дней в году по 6 ч в день, если предельно допустимая доза облучения равна 50 мГр в год
РЕШЕНИЕ
При облучении углерода 12 6 С протонами образуется изотоп углерода 13 6 С. Какая при этом выбрасывается частица
РЕШЕНИЕ
В результате термоядерной реакции соединения двух протонов образуется дейтрон и нейтрино. Какая еще появляется частица
РЕШЕНИЕ
При бомбардировке изотопа бора 10 5 B α-частицами образуется изотоп азота 13 7 N. Какая при этом выбрасывается частица? Изотоп азота 13 7N является радиоактивным, дающим позитронный распад с излучением нейтрино. Написать реакцию
РЕШЕНИЕ
В установках для гамма-облучения в сельском хозяйстве используется β-радиоактивный изотоп цезия 137 55 Cs. Написать реакцию β-распада. Найти максимальную частоту γ-излучения, если наибольшая энергия γ-квантов равна 0,66 МэВ. Вычислить релятивистскую скорость β-частиц, если их энергия 1,18 МэВ
РЕШЕНИЕ
Найти частоту у-излучения, образующегося при термоядерной реакции: 1 1 H + 3 1 H → 4 2 He + Y, если α-частица приобретает энергию 19,7 МэВ
РЕШЕНИЕ
Найти наименьшую энергию у-кванта, необходимую для осуществления следующей реакции 2 1 H + γ= 1 1 H + 1 0 n
РЕШЕНИЕ
Поглощая фотон γ-излучения (λ = 4,7 • 10-13 м), дейтрон распадается на протон и нейтрон. Вычислить суммарную кинетическую энергию образовавшихся частиц
РЕШЕНИЕ
При аннигиляции электрона и позитрона образовалось два одинаковых у-кванта. Найти длину волны, пренебрегая кинетической энергией частиц до реакции
РЕШЕНИЕ
Элементарная частица пи-нуль-мезон (π0) распадается на два γ-кванта. Найти частоту γ-излучения, если масса покоя этой частицы равна 264,3 массы электрона
РЕШЕНИЕ
РЕШЕНИЕ
Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке бора 11 5 B α-частицами и сопровождающуюся выбиванием нейтронов
РЕШЕНИЕ
При бомбардировке изотопа бора 10 5 B нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается α-частица. Написать реакцию
РЕШЕНИЕ
Элемент менделевий был получен при облучении эйнштейния 253 99 Es α-частицами с выделением нейтрона. Написать реакцию
РЕШЕНИЕ
Элемент резерфордий получили, облучая Плутоний 242 94 Pu ядрами неона 22 10 Ne. Написать реакцию, если известно, что в результате образуется еще четыре нейтрона
РЕШЕНИЕ
Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях: 27 13 Al + 1 0 n = ? 4 2 He, 55 25 Mn + ? = 55 26 Fe + 1 0 ? + 1 1 H = 22 11 Na + 4 2 He, 27 13 Al + γ = 26 12 Mg + ?
РЕШЕНИЕ
При облучении изотопа меди 63 29 Cu протонами реакция может идти несколькими путями: с выделением одного нейтрона; с выделением двух нейтронов; с выделением протона и нейтрона. Ядра каких элементов образуются в каждом случае
РЕШЕНИЕ
Радиоактивный марганец 54 25 Mn получают двумя путями. Первый путь состоит в облучении изотопа железа 56 26 Fe дейтронами, второй — в облучении изотопа железа 54 26 Fe нейтронами. Написать ядерные реакции
РЕШЕНИЕ
При бомбардировке азота 14 7 N нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается протон. Написать реакцию. Полученное ядро изотопа углерода оказывается b-радиоактивным. Написать происходящую при этом реакцию
РЕШЕНИЕ
При бомбардировке железа 56 26 Fe нейтронами образуется β-радиоактивный изотоп марганца с атомной массой 56. Написать реакцию получения искусственно радиоактивного марганца и реакцию происходящего с ним β-распада
РЕШЕНИЕ
Выделяется или поглощается энергия при следующих ядерных реакциях 14 7 N + 4 2 He = 17 8 O + 1 1 H; 6 3 Li + 1 1 H = 4 2 He + 3 2 He; 7 3 Li + 4 2 He = 10 5 B + 1 0 n
РЕШЕНИЕ
Какая энергия выделяется при ядерной реакции 7 3 Li + 2 1 H → 8 4 Ве + 1 0 n
РЕШЕНИЕ
Ядро лития 7 3 Li, захватывая протон, распадается на две а-частицы. Определить сумму кинетических энергий этих частиц. Кинетической энергией протона пренебречь
РЕШЕНИЕ
Какую минимальную энергию должна иметь α-частица для осуществления ядерной реакции 7 3 Li + 4 2 He → 10 5 В + 1 0 n
РЕШЕНИЕ
При облучении изотопа азота 15 7 N протонами образуется углерод и а-частица. Найти полезный энергетический выход ядерной реакции, если для ее осуществления энергия протона должна быть 1,2 МэВ
РЕШЕНИЕ
Ввиду большой энергии связи, приходящейся на нуклон ядра гелия, возможны экзоэнергетические реакции деления легких ядер. Найти, какая энергия выделяется при бомбардировке бора 11 5 B протонами с образованием трех а-частиц
РЕШЕНИЕ
При делении изотопа урана 235 92 U освобождается энергия 200 МэВ, причем 84% этой энергии приобретают осколки деления. Считая, что этими осколками являются ядра бария 137 56 Ba и криптона 84 36 Kr и что импульсы их по модулю одинаковы, найти энергию осколков
РЕШЕНИЕ
Для замедления быстрых нейтронов можно использовать, например, тяжелую воду или углерод. В каком из этих замедлителей нейтрон испытает большее число столкновений, пока его скорость не снизится до тепловой
РЕШЕНИЕ
При делении одного ядра 235 92 U на два осколка выделяется энергия 200 МэВ. Какая энергия освобождается при сжигании в ядерном реакторе 1 г этого изотопа? Сколько каменного угля нужно сжечь для получения такой энергии
РЕШЕНИЕ
Какова электрическая мощность атомной электростанции, расходующей в сутки 220 г изотопа урана 235 92 U и имеющей КПД 25%
РЕШЕНИЕ
Какая энергия выделяется при термоядерной реакции 2 1 Н + 3 1 Н = 4 2 Не + 1 0 n
РЕШЕНИЕ
Толщина h слоя перекрытия, ослабляющего данное ионизирующее излучение в 2 раза, носит название толщины слоя половинного ослабления. Доказать, что слой толщиной Н = nh ослабляет излучение в 2n раз
РЕШЕНИЕ
Лучше всего нейтронное излучение ослабляет вода (в 4 раза лучше бетона и в 3 раза лучше свинца). Толщина слоя половинного ослабления нейтронного излучения для воды равна 3 см. Во сколько раз ослабит нейтронное излучение слой воды толщиной 30 см
РЕШЕНИЕ
Гамма-излучение лучше всего поглощается свинцом (в 1,5 раза лучше стальной брони и в 22 раза лучше воды). Толщина слоя половинного ослабления γ-излучения для свинца равна 2 см. Какой толщины нужен слой свинца, чтобы ослабить у-излучение в 128 раз. Решение. 2n = 128 = 27 n = 7 H = n * h = 7 * 2 = 14 см
РЕШЕНИЕ
Средняя поглощенная доза излучения сотрудником, работающим с рентгеновской установкой, равна 7 мкГр за 1 ч. Опасна ли работа сотрудника в течение 200 дней в году по 6 ч в день, если предельно допустимая доза облучения равна 50 мГр в год
РЕШЕНИЕ
При облучении углерода 12 6 С протонами образуется изотоп углерода 13 6 С. Какая при этом выбрасывается частица
РЕШЕНИЕ
В результате термоядерной реакции соединения двух протонов образуется дейтрон и нейтрино. Какая еще появляется частица
РЕШЕНИЕ
При бомбардировке изотопа бора 10 5 B α-частицами образуется изотоп азота 13 7 N. Какая при этом выбрасывается частица? Изотоп азота 13 7N является радиоактивным, дающим позитронный распад с излучением нейтрино. Написать реакцию
РЕШЕНИЕ
В установках для гамма-облучения в сельском хозяйстве используется β-радиоактивный изотоп цезия 137 55 Cs. Написать реакцию β-распада. Найти максимальную частоту γ-излучения, если наибольшая энергия γ-квантов равна 0,66 МэВ. Вычислить релятивистскую скорость β-частиц, если их энергия 1,18 МэВ
РЕШЕНИЕ
Найти частоту у-излучения, образующегося при термоядерной реакции: 1 1 H + 3 1 H → 4 2 He + Y, если α-частица приобретает энергию 19,7 МэВ
РЕШЕНИЕ
Найти наименьшую энергию у-кванта, необходимую для осуществления следующей реакции 2 1 H + γ= 1 1 H + 1 0 n
РЕШЕНИЕ
Поглощая фотон γ-излучения (λ = 4,7 • 10-13 м), дейтрон распадается на протон и нейтрон. Вычислить суммарную кинетическую энергию образовавшихся частиц
РЕШЕНИЕ
При аннигиляции электрона и позитрона образовалось два одинаковых у-кванта. Найти длину волны, пренебрегая кинетической энергией частиц до реакции
РЕШЕНИЕ
Элементарная частица пи-нуль-мезон (π0) распадается на два γ-кванта. Найти частоту γ-излучения, если масса покоя этой частицы равна 264,3 массы электрона
РЕШЕНИЕ