Ядерная физика

1. C 5 № 3035. -мезон мас­сой рас­па­да­ет­ся на два -кван­та. Най­ди­те мо­дуль им­пуль­са од­но­го из об­ра­зо­вав­ших­ся -кван­тов в си­сте­ме от­сче­та, где пер­вич­ный -мезон по­ко­ит­ся.

2. C 5 № 3050. Ис­поль­зуя таб­ли­цу масс атом­ных ядер, вы­чис­ли­те энер­гию, осво­бож­да­ю­щу­ю­ся при син­те­зе 1 кг гелия из изо­то­пов во­до­ро­да — дей­те­рия и три­тия: .

Массы атом­ных ядер

Атом­ный номер	На­зва­ние эле­мен­та	Сим­вол изо­то­па	Масса атом­но­го ядра изо­то­па
	во­до­род
	во­до­род
	во­до­род
	гелий
	гелий
	алю­ми­ний
	фос­фор
-	ней­трон

3. C 5 № 3051. Ис­поль­зуя таб­ли­цу масс атом­ных ядер, вы­чис­ли­те энер­гию, осво­бож­да­ю­щу­ю­ся при осу­ществ­ле­нии ядер­ной ре­ак­ции:

.

Массы атом­ных ядер

Атом­ный номер	На­зва­ние эле­мен­та	Сим­вол изо­то­па	Масса атом­но­го ядра изо­то­па
	во­до­род
	во­до­род
	во­до­род
	гелий
	гелий
	алю­ми­ний
	фос­фор

4. C 5 № 3052. Опре­де­ли­те, ядро ка­ко­го изо­то­па X осво­бож­да­ет­ся при осу­ществ­ле­нии ядер­ной ре­ак­ции:

.

Ис­поль­зуя таб­ли­цу масс атом­ных ядер, вы­чис­ли­те энер­гию, осво­бож­да­ю­щу­ю­ся при осу­ществ­ле­нии этой ядер­ной ре­ак­ции.

Массы атом­ных ядер

Атом­ный номер	На­зва­ние эле­мен­та	Сим­вол изо­то­па	Масса атом­но­го ядра изо­то­па
	во­до­род
	во­до­род
	во­до­род
	гелий
	гелий
	алю­ми­ний
	фос­фор

5. C 5 № 3053. Опре­де­ли­те, какая ча­сти­ца X об­ра­зу­ет­ся при осу­ществ­ле­нии ядер­ной ре­ак­ции: . Ис­поль­зуя таб­ли­цу масс атом­ных ядер, вы­чис­ли­те энер­гию, осво­бож­да­ю­щу­ю­ся при осу­ществ­ле­нии этой ядер­ной ре­ак­ции.

Массы атом­ных ядер

Атом­ный номер	На­зва­ние эле­мен­та	Сим­вол изо­то­па	Масса атом­но­го ядра изо­то­па
	во­до­род
	во­до­род
	во­до­род
	гелий
	гелий
	алю­ми­ний
	фос­фор

6. C 5 № 3054. Ис­поль­зуя таб­ли­цу масс атом­ных ядер, вы­чис­ли­те энер­гию, осво­бож­да­ю­щу­ю­ся при осу­ществ­ле­нии ядер­ной ре­ак­ции:

.

Массы атом­ных ядер

Атом­ный номер	На­зва­ние эле­мен­та	Сим­вол изо­то­па	Масса атом­но­го ядра изо­то­па
	во­до­род
	во­до­род
	во­до­род
	гелий
	гелий
	алю­ми­ний
	фос­фор

7. C 5 № 3056. При взры­ве атом­ной бомбы осво­бож­да­ет­ся энер­гия . Эта энер­гия по­лу­ча­ет­ся в ос­нов­ном за счет де­ле­ния ядер урана 238. При де­ле­нии од­но­го ядра урана 238 осво­бож­да­ет­ся 200 МэВ, масса ядра равна при­мер­но 238 а. е. м. Вы­чис­ли­те массу ядер урана, ис­пы­тав­ших де­ле­ние при взры­ве, и сум­мар­ный де­фект массы.

8. C 5 № 3057. Вы­чис­ли­те массу ра­дио­ак­тив­ных про­дук­тов де­ле­ния ядер урана, на­кап­ли­ва­ю­щих­ся в ядер­ном ре­ак­то­ре теп­ло­вой мощ­но­стью за сутки, при­ни­мая вы­де­ле­ние энер­гии при де­ле­нии ядра урана 235 рав­ным 200 МэВ.

9. C 5 № 3058. Ми­ро­вое по­треб­ле­ние энер­гии че­ло­ве­че­ством со­став­ля­ет при­мер­но в год. Если будет воз­мож­но осво­бож­де­ние соб­ствен­ной энер­гии ве­ще­ства, сколь­ко ки­ло­грамм ве­ще­ства по­тре­бу­ет­ся рас­хо­до­вать че­ло­ве­че­ству в сутки для удо­вле­тво­ре­ния со­вре­мен­ных по­треб­но­стей в энер­гии?

10. C 5 № 3060. -мезон мас­сой рас­па­да­ет­ся на два -кван­та. Най­ди­те мо­дуль им­пуль­са од­но­го из об­ра­зо­вав­ших­ся -кван­тов в си­сте­ме от­сче­та, где пер­вич­ный -мезон по­ко­ит­ся.

11. C 5 № 3061. Об­ра­зец, со­дер­жа­щий радий, за 1 с ис­пус­ка­ет -ча­стиц. За 1 ч вы­де­ля­ет­ся энер­гия 100 Дж. Каков сред­ний им­пульс -ча­стиц? Масса -ча­сти­цы равна . Энер­ги­ей от­да­чи ядер, -из­лу­че­ни­ем и ре­ля­ти­вист­ски­ми эф­фек­та­ми пре­не­бречь.

12. C 5 № 3062. Пре­па­рат, ак­тив­ность ко­то­ро­го равна ча­стиц в се­кун­ду, — по­ме­щен в ка­ло­ри­метр, за­пол­нен­ный водой при 293 К. Сколь­ко вре­ме­ни по­тре­бу­ет­ся, чтобы до­ве­сти до ки­пе­ния 10 г воды, если из­вест­но, что дан­ный пре­па­рат ис­пус­ка­ет -ча­сти­цы энер­ги­ей 5,3 МэВ, при­чем энер­гия всех -ча­стиц пол­но­стью пе­ре­хо­дит во внут­рен­нюю энер­гию? Теп­ло­ем­ко­стью пре­па­ра­та, ка­ло­ри­мет­ра и теп­ло­об­ме­ном с окру­жа­ю­щей сре­дой пре­не­бречь.

13. C 5 № 3063. При об­лу­че­нии ме­тал­ли­че­ской пла­стин­ки быст­ры­ми -ча­сти­ца­ми не­боль­шая часть этих ча­стиц в ре­зуль­та­те упру­го­го вза­и­мо­дей­ствия с яд­ра­ми ато­мов ме­ня­ет на­прав­ле­ние ско­ро­сти на про­ти­во­по­лож­ное (ана­лог опыта Ре­зер­фор­да). Най­ди­те заряд ядра, если ми­ни­маль­ное рас­сто­я­ние, на ко­то­рое сбли­жа­лись ядро и ча­сти­ца, со­ста­ви­ло . Масса и ско­рость -ча­стиц на боль­шом рас­сто­я­нии от пла­сти­ны со­став­ля­ют со­от­вет­ствен­но и . (Ча­сти­цу счи­тать то­чеч­ной, а ядро — то­чеч­ным и не­по­движ­ным. Ре­ля­ти­вист­ским эф­фек­том пре­не­бречь. По­тен­ци­аль­ная энер­гия ку­ло­нов­ско­го вза­и­мо­дей­ствия ядра и -ча­сти­цы , где r — рас­сто­я­ние между ядром и -ча­сти­цей.)

14. C 5 № 3082. Пре­па­рат ак­тив­но­стью -ча­стиц в се­кун­ду по­ме­щен в мед­ный кон­тей­нер мас­сой 0,5 кг. На сколь­ко по­вы­си­лась тем­пе­ра­ту­ра кон­тей­не­ра за 1 ч, если из­вест­но, что дан­ное ра­дио­ак­тив­ное ве­ще­ство ис­пус­ка­ет -ча­сти­цы энер­ги­ей 5,3 МэВ? Счи­тать, что энер­гия всех -ча­стиц пол­но­стью пе­ре­хо­дит во внут­рен­нюю энер­гию кон­тей­не­ра. Теп­ло­ем­ко­стью пре­па­ра­та и теп­ло­об­ме­ном с окру­жа­ю­щей сре­дой пре­не­бречь. (Удель­ная теплоёмкость меди равна .)

15. C 5 № 3667. Одним из типов ре­ак­ций син­те­за, ко­то­рые можно ис­поль­зо­вать в бу­ду­щих тер­мо­ядер­ных ре­ак­то­рах, яв­ля­ет­ся ре­ак­ция . Какая энер­гия вы­де­ля­ет­ся при этой ре­ак­ции? Масса атома дей­те­рия при­мер­но равна 2,014 а.е.м., масса атома — 3,016 а.е.м, масса атома — 4,003 а.е.м. Ответ вы­ра­зи­те в МэВ.

16. C 5 № 3817. Уров­ни энер­гии элек­тро­на в атоме во­до­ро­да за­да­ют­ся фор­му­лой эВ, где n = 1, 2, 3, … При пе­ре­хо­де из со­сто­я­ния в со­сто­я­ние атом ис­пус­ка­ет фотон. Поток таких фо­то­нов па­да­ет на по­верх­ность фо­то­ка­то­да. За­пи­ра­ю­щее на­пря­же­ние для фо­то­элек­тро­нов, вы­ле­та­ю­щих с по­верх­но­сти фо­то­ка­то­да, . Ка­ко­ва ра­бо­та вы­хо­да фо­то­элек­тро­нов с по­верх­но­сти фо­то­ка­то­да?

17. C 5 № 4146. Наше Солн­це те­ря­ет за счёт из­лу­че­ния света массу, при­мер­но рав­ную 1, 39 10⁵ мил­ли­ар­дов тонн в год. Най­ди­те сол­неч­ную по­сто­ян­ную для Марса, то есть сред­нюю энер­гию, по­па­да­ю­щую за 1 се­кун­ду на 1м² по­верх­но­сти, пер­пен­ди­ку­ляр­ной на­прав­ле­нию сол­неч­ных лучей, около Марса вне его ат­мо­сфе­ры. Из­вест­но, что сред­ний ра­ди­ус ор­би­ты Марса в 1,52 раза боль­ше сред­не­го ра­ди­у­са ор­би­ты Земли, ко­то­рый со­став­ля­ет около 150 мил­ли­о­нов ки­ло­мет­ров. Ответ вы­ра­зи­те в кВт/м².

18. C 5 № 4152. Па­ци­ен­ту ввели внут­ри­вен­но дозу рас­тво­ра, со­дер­жа­ще­го изо­топ . Ак­тив­ность этого рас­тво­ра рас­па­дов в се­кун­ду. Пе­ри­од по­лу­рас­па­да изо­то­па равен ч. Через = 3 ч 50 мин ак­тив­ность крови па­ци­ен­та стала рас­па­дов в се­кун­ду. Каков объём введённого рас­тво­ра, если общий оъём крови па­ци­ен­та л? Пе­ре­хо­дом ядер изо­то­па из крови в дру­гие ткани ор­га­низ­ма пре­не­бречь.

19. C 5 № 4169. Наше Солн­це те­ря­ет за счёт из­лу­че­ния света массу, при­мер­но рав­ную 1, 39 10⁵ мил­ли­ар­дов тонн в год. Най­ди­те сол­неч­ную по­сто­ян­ную для Ве­не­ры, то есть сред­нюю энер­гию, по­па­да­ю­щую за 1 се­кун­ду на 1м² по­верх­но­сти, пер­пен­ди­ку­ляр­ной на­прав­ле­нию сол­неч­ных лучей, около Ве­не­ры вне ее ат­мо­сфе­ры. Из­вест­но, что сред­ний ра­ди­ус ор­би­ты Ве­не­ры со­став­ля­ет 0,72 от сред­не­го ра­ди­у­са ор­би­ты Земли, ко­то­рый при­мер­но равен 150 мил­ли­о­нам ки­ло­мет­ров. Ответ вы­ра­зи­те в кВт/м².

20. C 5 № 4371. Ра­дио­ак­тив­ные ис­точ­ни­ки из­лу­че­ния могут ис­поль­зо­вать­ся в кос­мо­се для обо­гре­ва обо­ру­до­ва­ния кос­ми­че­ских ап­па­ра­тов. На­при­мер, на со­вет­ских «Лу­но­хо­дах» были уста­нов­ле­ны теп­ло­вы­де­ля­ю­щие кап­су­лы на ос­но­ве по­ло­ния-210. Ре­ак­ция рас­па­да этого изо­то­па имеет вид: где по­лу­ча­ю­щи­е­ся -ча­сти­цы об­ла­да­ют ки­не­ти­че­ской энер­ги­ей МэВ. Сколь­ко ато­мов по­ло­ния долж­но рас­пасть­ся в теп­ло­вы­де­ля­ю­щей кап­су­ле, чтобы с её по­мо­щью можно было вски­пя­тить ста­кан воды объёмом мл? На­чаль­ная тем­пе­ра­ту­ра воды , теплоёмко­стью ста­ка­на и кап­су­лы, а также по­те­ря­ми теп­ло­ты можно пре­не­бречь.

21. C 5 № 4406. Ра­дио­ак­тив­ные ис­точ­ни­ки из­лу­че­ния могут ис­поль­зо­вать­ся в кос­мо­се для обо­гре­ва обо­ру­до­ва­ния кос­ми­че­ских ап­па­ра­тов. На­при­мер, на со­вет­ских «Лу­но­хо­дах» были уста­нов­ле­ны теп­ло­вы­де­ля­ю­щие кап­су­лы на ос­но­ве по­ло­ния-210. Ре­ак­ция рас­па­да этого изо­то­па имеет вид: где по­лу­ча­ю­щи­е­ся -ча­сти­цы об­ла­да­ют ки­не­ти­че­ской энер­ги­ей МэВ.

Сколь­ко ато­мов по­ло­ния долж­но рас­пасть­ся в теп­ло­вы­де­ля­ю­щей кап­су­ле, чтобы с её по­мо­щью можно было пре­вра­тить в воду лёд объёмом , на­хо­дя­щий­ся при тем­пе­ра­ту­ре 0 °С? Плот­ность льда , теплоёмко­стью ста­ка­на и кап­су­лы, а также по­те­ря­ми теп­ло­ты можно пре­не­бречь.