Фізика атомного ядра. Фізика елементарних частинок

Фундаментальні взаємодії

Задачі

1. Скільки з 10⁶ атомів полонію розпадається за 1 добу?

2. Скільки з 10⁶ атомів радону розпадається за 1 добу?

3. Знайти число розпадів за 1 с з 1 г радію.

4. Знайти масу радону, активність якого дорівнює 1 Кі.

5. Знайти масу полонію , активність якого дорівнює .

6. Знайти сталу розпаду радону, якщо відомо, що число атомів радону зменшується за 1 добу на 18,2 %.

7. Знайти питому активність: 1) урану ; 2) радону .

8. За допомогою іонізаційного лічильника досліджується швидкість розпаду деякого радіоактивного ізотопу. У початковий момент часу лічильник спрацьовує 75 разів за 10 с. Яке число частинок фіксує за 10 с лічильник після закінчення часу Т _1/2/2? Вважати, що Т _1/2 >> 10 с.

9. Деякий радіоактивний ізотоп має сталу розпаду λ = 1,44×10^-3 р.^-1 Через скільки годин розпадеться 75 % початкової маси атомів?

10. Чому дорівнює активність радону, що утворився з 1 г радію за одну годину?

11. У результаті розпаду 1 г радію за рік утворилася деяка маса гелію, що займає при нормальних умовах об’єм 0,043 см³. Знайти з цих даних число Авогадро.

12. В ампулу поміщений препарат, що містить 1,5 г радію. Яка маса радону нагромадиться в цій ампулі після закінчення часу t = Т _1/2/2, де Т _1/2 – період напіврозпаду радону?

13. В ампулу поміщений радон, активність якого дорівнює 400 мКі. Через який час після наповнення ампули активність радону буде дорівнювати ?

14. З якої найменшої маси руди, що містить 42 % чистого урану, можна одержати 1 г радію?

15. Яка частка початкової маси радіоактивного ізотопу розпадається за час життя цього ізотопу?

16. Знайти активність 1 мкг полонію .

17. Знайти питому активність штучно отриманого радіоактивного ізотопу стронцію .

18. До 10 мг радіоактивного ізотопу домішано 30 мг нерадіоактивного ізотопу . На скільки зменшилася питома активність радіоактивного джерела?

19. Стала розпаду рубідію дорівнює 0,00077 с^-1. Визначити період напіврозпаду рубідію.

20. Яка частка початкової кількості атомів розпадеться за один рік у радіоактивному ізотопі торію ?

21. Скільки відсотків початкової кількості актинію залишиться: через 5 днів; через 15 днів?

22. За один рік початкова кількість радіоактивного нукліда зменшилася в три рази. У скільки разів вона зменшиться за два роки?

23. За який час розпадеться 1/4 початкової кількості ядер радіоактивного нукліда, якщо період його напіврозпаду 24 години?

24. За вісім днів розпалося 75 % початкової кількості радіоактивного нукліда. Визначити період напіврозпаду.

25. Визначити період напіврозпаду радіоактивного полонію , якщо 1 г цього ізотопу утворить за рік 89,5 см³ гелію при нормальних умовах.

26. Період напіврозпаду радіоактивного нукліда один рік. Визначити середню тривалість життя цього нукліда.

27. Скільки відсотків початкової кількості радіоактивного нукліда розпадається за час, що дорівнює середній тривалості життя цього нукліда?

28. Скільки атомів розпадається в радіоактивному нукліді за 1 с, якщо його активність 2,71 мкКі?

29. Активність препарату зменшилася в 250 разів. Скільком періодам напіврозпаду дорівнює минулий проміжок часу?

30. За добу активність нукліда зменшилася від 3,2 Кі до 0,2 Кі. Визначити період напіврозпаду цього нукліда.

31. На скільки відсотків знизиться активність ізотопу іридію через місяць?

32. Через скільки років активність ізотопу стронцію зменшиться в 10 разів, у 100 разів?

33. Лічильник Гейгера, установлений поблизу препарату радіоактивного ізотопу срібла, при першому вимірі реєстрував 5200 β-часток за хвилину, а через добу тільки 1300. Визначити період напіврозпаду ізотопу.

34. Визначити активність 1 мг фосфору .

35. Обчислити питому активність кобальту .

36. Знайти відношення питомої активності стронцію до питомої активності радію .

37. Яка кількість урану має таку ж активність, як 1 мг стронцію ?

38. Визначити масу нейтрального атома хрому .

39. Визначити, яку частину маси нейтрального атома складає маса його електронної оболонки.

40. Визначити число протонів і нейтронів, що входять до складу ядер трьох ізотопів бору:1) ; 2) ; 3) .

41. Визначити число протонів і нейтронів, що входять до складу ядер трьох ізотопів кисню: 1) ; 2) ; 3) .

42. Визначити, користуючись таблицею Менделєєва, число нейтронів і протонів в атомах платини та урану.

43. Визначити зарядові числа ядер, масові числа й символи ядер, які виникнуть, якщо в ядрах нейтрони замінити протонами, а протони – нейтронами.

44. Визначити атомні номери, масові числа і хімічні символи ядер, що утворяться, якщо в ядрах протони замінити нейтронами, а нейтрони - протонами.

45. Скільки відсотків від маси нейтрального атома плутонію складає маса його електронної оболонки? Відносну атомну масу плутонію вважати рівною його масовому числу.

46. Визначити, що (і в скільки разів) триваліше – три періоди напіврозпаду чи два середніх часи життя радіоактивного ядра.

47. Визначити, у скільки разів початкова кількість ядер радіоактивного ізотопу зменшиться за три роки, якщо за один рік вона зменшилася в 4 рази.

48. Визначити, яка частина (%) початкової кількості ядер радіоактивного ізотопу залишиться, за час, який дорівнює двом середнім часам життя τ радіоактивного ядра.

49. Визначити, яка частина початкової кількості ядер радіоактивного ізотопу розпадеться за час t, що відповідає двом періодам напіврозпаду Т _1/2.

50. Визначити період напіврозпаду радіоактивного ізотопу, якщо 5/8 початкової кількості ядер цього ізотопу розпалося за час t = 849 с.

51. Період напіврозпаду радіоактивного ізотопу актинію складає 10 діб. Визначити час, за який розпадеться 1/3 початкової кількості ядер актинію.

52. Стала радіоактивного розпаду ізотопу дорівнює 10^-9 с^-1. Визначити час, протягом якого розпадеться 2/5 початкової кількості ядер цього радіоактивного ізотопу.

53. Початкова маса радіоактивного ізотопу йоду (період напіврозпаду Т _1/2 = 8 діб) дорівнює 1 г. Визначити: 1) початкову активність ізотопу; 2) його активність через 3 доби.

54. Активність деякого радіоактивного ізотопу в початковий момент часу складала 100 Бк. Визначити активність цього ізотопу після закінчення проміжку часу, що дорівнює половині періоду напіврозпаду.

55. Початкова активність 1 г ізотопу радію дорівнює 1 Кі. Визначити період напіврозпаду Т _1/2 цього ізотопу.

56. Вважаючи, що всі атоми ізотопу йоду [ Т _1/2 = 8 діб ] масою m = 1 мкг радіоактивні, визначити: 1) початкову активність А ₀ цього ізотопу; 2) його активність А через 3 доби.

57. Визначити період напіврозпаду Т _1/2 деякого радіоактивного ізотопу, якщо його активність за 5 діб зменшилася в 2,2 рази.

58. Визначити питому активність а (число розпадів за 1 с на 1 кг речовини) ізотопу , якщо період його напіврозпаду років.

59. Знайти енергію зв'язку ядра ізотопу літію .

60. Знайти енергію зв'язку ядра атома гелію .

61. Знайти енергію зв'язку ядра атома алюмінію .

62. Знайти енергію зв'язку ядер: 1) ; 2) . Яке з цих ядер найбільш стійке?

63. Знайти енергію W ₀ зв'язку, що припадає на один нуклон у ядрі атома кисню .

64. Знайти енергію зв'язку ядра дейтерію .

65. Визначити, яка енергія в електрон-вольтах відповідає дефекту маси Δ m = 3 мг.

66. Визначити енергію зв'язку ядра атома гелію . Маса нейтрального атома гелію дорівнює кг.

67. Визначити питому енергію зв'язку (енергію зв'язку, віднесену до одного нуклона) для ядер: 1) ; 2) . Маси нейтральних атомів гелію й вуглецю відповідно дорівнює кг і кг.

68. Визначити масу ізотопу , якщо зміна маси при утворенні ядра складає кг.

69. При відриві нейтрона від ядра гелію утвориться ядро . Визначити енергію зв'язку, яку необхідно для цього затратити. Маси нейтральних атомів та відповідно дорівнюють кг і кг.

70. Енергія зв'язку ядра, що складається із трьох протонів і чотирьох нейтронів, дорівнює 39,3 МеВ. Визначити масу m нейтрального атома, що володіє цим ядром.

71. Яка частка w всіх молекул повітря за нормальних умов іонізується рентгенівським випромінюванням при експозиційній дозі X = 258 мкКл/кг?

72. Повітря за нормальних умов опромінюється -випромінюванням. Визначити енергію W, що поглинається повітрям масою т = 5 г при експозиційній дозі випромінювання X = 258 мкКл/кг.

73. Під дією космічних променів у повітрі об'ємом V = 1 см³ на рівні моря утворюється в середньому N = 120 пар іонів за проміжок часу = 1 хв. Визначити експозиційну дозу X -випромінювання, дії якого піддається людина за час t = 1 доба.

74. Ефективна місткість V іонізаційної камери кишенькового дозиметра дорівнює 1 см³, електроємність С = 2 пФ. Камера містить повітря за нормальних умов. Дозиметр був заряджений до потенціалу φ₁ = 150 В. Під дією випромінювання потенціал знизився до φ₂ = 110 В. Визначити експозиційну дозу X -випромінювання.

75. Потужність X експозиційної дози, що створюється видаленим джерелом -випромінювання з енергією фотонів ε = 2 МеВ, становить 0,86 мкА/кг. Визначити товщину х свинцевого екрану, що знижує потужність експозиційної дози до рівня гранично допустимого X = 0,86 нА/кг.

76. На відстані l = 10 см від точкового джерела -випромінювання потужність експозиційної дози X = 0,86 мкА/кг. На якій найменшій відстані від джерела експозиційна доза випромінювання X за робочий день тривалістю t = 6 год не перевищить гранично допустиму 5,16 мкКл/кг? Поглинанням -випромінювання в повітрі нехтувати.

77. Потужність експозиційної дози X -випромінювання на відстані r₁ = 40 см від точкового джерела дорівнює 4,30 мкА/кг. Визначити час t, протягом якого можна знаходитися на відстані r₂ = 6 м від джерела, якщо гранично допустима експозиційна доза X дорівнює 5,16 мкКл/кг. Поглинанням - випромінювання в повітрі знехтувати.

78. В ядерній фізиці прийнято, число заряджених частинок, які бомбардують мішень, характеризувати їх загальним зарядом, який виражений в мікроампер-годинах (мка×год). Знайти, якому числу заряджених частинок відповідає 1 мка×год. Задачу вирішити для: 1) електронів та 2) a -частинок.

79. При пружному центральному зіткненні нейтрону з нерухомим ядром уповільненої речовини кінетична енергія нейтрону зменшилася в 1,4 рази. Знайти масу ядер уповільненої речовини.

80. Яку частину своєї початкової швидкості буде складати швидкість нейтрону після пружного центрального зіткнення його з нерухомим ядром ізотопу ₁₁Na²³?

81. Для отримання повільних нейтронів їх пропускають крізь речовини, які містять водень (наприклад, парафін). Знайти, яку найбільшу частину своєї кінетичної енергії нейтрону з масою m₀ може передати: 1) протону (маса m₀) та 2) ядру атома свинцю (маса m = 207 m₀). Найбільша частина енергії, що передається відповідає пружному центральному удару.

82. Знайти в попередній задачі розподіл енергії між нейтроном і протоном, якщо удар нецентральний, а нейтрон при кожному зіткненні відхилюється в середньому на 45°.

83. Нейтрон, що має енергію в 4,6 М ев, внаслідок зіткнення з протонами уповільнюється. Вважаючи, що нейтрон відхиляється при кожному зіткненні в середньому на 45°, знайти, скільки зіткнень він повинен випробувати, щоб його енергія зменшилась до 0,23 ев.

84. Потік заряджених частинок влітає в однорідне магнітне поле, індукція якого дорівнює 3 вб/м². Швидкість частинок дорівнює 1,52×10⁷ м/с і направлена перпендикулярно до напряму силових ліній поля. Знайти заряд кожної частинки, якщо відомо, що сила, що діє на неї, дорівнює 1,46×10^-11 Н.

85. Мезон космічних промінів має енергію W = 3 Г еВ. Енергія спокою мезона W₀ = 100МеВ. Яку відстань l в атмосфері зможе пройти мезон за час його життя t за лабораторним годинником? Власний час життя мезону t₀ = 2 мкс.

86. Мезон космічних променів має кінетичну енергію W = 7m₀с², де m₀-маса спокою мезону. У скільки разів власний час життя t₀ мезону менше часу його життя t за лабораторним годинником?

87. Позитрон та електрон з’єднуються, утворюючи два фотона. Знайти енергію hn кожного з фотонів, враховуючи, що початкова енергія частинок значно мала. Яка довжина хвилі l цих фотонів?

88. Електрон та позитрон утворюються фотоном з енергією hn = 2,62 М еВ. Яка була в момент виникнення повна кінетична енергія W₁+W₂ позитрона та електрона?

89. Електрон та позитрон, утворені фотоном з енергією hn = 5,7 М еВ, дають в камері Вільсона, яка міститься в магнітному полі, траєкторії з радіусом кривизни R = 3 см. Знайти магнітну індукцію В поля.

90. Нерухомий нейтральний p-мезон, розпадаючись, перетворюється на два фотони. Знайти енергію hn кожного фотона. Маса спокою p-мезона m₀(p) = 264,2m₀, де m₀ – маса спокою електрону.

91. Нейтрон та антинейтрон з’єднуються, утворюючи два фотони. Знайти енергію hn кожного з фотонів, враховуючи, що початкова енергія частинок значно мала.

92. Нерухомий К⁰-мезон розпадається на два заряджених p-мезона. Маса спокою К⁰-мезона m₀(К⁰) = 965m₀, де m₀ – маса спокою електрону; маса кожного p-мезона m(p) = 1,77m₀(p), де m₀(p) – його маса спокою. Знайти масу спокою m₀(p) p-мезонів та їх швидкість u у момент утворення.

93. Іонний струм у циклотроні при роботі з a -частинками І = 15 мкА. У скільки разів такий циклотрон продуктивніший за маси m = 1 г радію?

94. Максимальний радіус кривизни траєкторії частинок у циклотроні R = 50 см; магнітна індукція поля В = 1 Тл. Яку постійну різницю потенціалів U повинні пройти протони, щоб отримати таке ж прискорення, як в даному циклотроні?

95. Циклотрон дає дейтрони з енергією W = 7 МеВ. Магнітна індукція поля циклотрону В = 1,5 Тл. Знайти максимальний радіус кривизни R траєкторії дейтрону.

96. Між дуантами циклотрону радіусом R = 50 см прикладена змінна різниця потенціалів U = 75 кВ з частотою n = 10 МГц. Знайти магнітну індукцію В поля циклотрону, швидкість υ та енергію W частинок, які вилітають з циклотрону. Яку кількість обертів n зробить заряджена частинка до свого вильоту з циклотрону? Задачу вирішити для дейтронів, протонів та a -частинок.

97. До якої енергії W можна прискорити a -частинки у циклотроні, якщо відносне збільшення маси частинки k = (m-m₀)/m₀ не повинне перевищувати 5%?

98. Енергія дейтронів, прискорених синхротроном, W = 200 МеВ. Знайти для цих дейтронів відношення m/m₀ (де m – маса дейтрону, який рухається, а m₀ – його маса спокою) та швидкість u.

99. У фазотроні збільшення маси частинки при зростанні її швидкості компенсується збільшенням періоду поля, яке прискорюється. Частота різниці потенціалів, яка подається на дуанти фазотрону, змінювалась для кожного прискорюючого циклу від n₀ = 25 МГц до n = 18,9 МГц. Знайти магнітну індукцію В поля фазотрону та кінетичну енергію протонів, які вилітають.

100. Протони прискорюються в фазотроні до енергії W = 660 МеВ, a -частинки – до енергії W = 840 МеВ. Для того, щоб компенсувати збільшення маси, змінювався період поля фазотрону, що прискорювався. У скільки разів необхідно було змінювати період поля фазотрону (для кожного циклу) при роботі: а) з протонами; б) з a -частинками?

101.Записати перетворення нейтрона в протон та вкажіть які частинки при цьому випускаються. Пояснити, чому цей процес є енергетично можливим.

102.Записати перетворення протона в нейтрон та вкажіть які частинки при цьому випускаються. Пояснити, чому це перетворення енергетично можливе тільки для протона, зв'язаного в ядрі.

103.У процесі здійснення реакції енергія фотона складала 2,02 МеB. Визначити повну кінетичну енергію позитрона й електрона в момент їхнього утворення.

104.При зіткненні позитрона й електрона відбувається їхня анігіляція, у процесі якої електронно-позитронна пара перетворюється в два -кванти, а енергія пари переходить в енергію фотонів. Визначити енергію кожного з фотонів, вважаючи, що кінетичною енергією електрона і позитрона до їхнього зіткнення можна нехтувати.

105.Кінетична енергія α- частинки, що вилітає з ядра атома радію при радіоактивному розпаді, дорівнює 4,78 МеВ. Знайти: 1) швидкість α- частинки; 2) повну енергію, що виділяється при вильоті α- частинки.

106.Яка кількість теплоти виділяється при розпаді радону активністю 1 Кі: 1) за 1 г; 2) за середній час життя? Кінетична енергія вилітаючої з радону α - частинки дорівнює 5,5 МеВ.

107.Який ізотоп утвориться з після чотирьох α -розпадів і двох β -розпадів?

108.Який ізотоп утвориться з після трьох α -розпадів і двох β -розпадів?

109.Який ізотоп утвориться з після двох β -розпадів і одного α -розпаду?

110.Який ізотоп утвориться з радіоактивного ізотопу після одного β -розпаду і одного α -розпаду?

111.Який ізотоп утвориться з радіоактивного ізотопу після чотирьох β -розпадів?

112.Знайти енергію, що звільняється при ядерній реакції:
.

113.Знайти енергію, поглинену при реакції:
.

114.Знайти енергію, що виділяється при ядерній реакції:
.

115.Знайти енергію, що виділяється при ядерній реакції:
.

116.Знайти енергію, що виділяється при наступній термоядерній реакції:
.

117.Знайти енергію, що виділяється при наступній термоядерній реакції:
.

118.Знайти енергію, що виділяється при наступній термоядерній реакції:
.

119.Визначити, чи є реакція екзотермічною чи ендотермічною. Визначити величину цієї енергії.

120.Визначити, поглинається чи виділяється енергія при ядерній реакції . Визначити величину цієї енергії.

121.Визначити, виділяється чи поглинається енергія при ядерній реакції .

122.Визначити зарядове число Z і масове число А частки, позначеною буквою х, у символічному записі ядерної реакції: 1) ; 2) ; 3) .

123.Записати відсутні позначення х у наступній ядерній реакції:
.

124.Записати відсутні позначення х у наступній ядерній реакції:
.

125.Записати відсутні позначення х у наступній ядерній реакції:
.

126.Записати відсутні позначення х у наступній ядерній реакції:
.

127.Записати відсутні позначення х у наступній ядерній реакції:
.

128.У ядерній реакції виділяється енергія Е = 3,27 МеВ. Визначити масу атома , якщо маса атома дорівнює кг.

129.Записати схему електронного захоплення (е – захоплення) і пояснити його відмінність від β^± -розпадів. Привести приклад електронного захоплення.

130.Написати відсутні позначення в наступній ядерній реакції:
.

131.Написати відсутні позначення в наступній ядерній реакції:
.

132.Написати відсутні позначення в наступній ядерній реакції:
.

133.Написати відсутні позначення в наступній ядерній реакції:
.

134.Написати відсутні позначення в наступній ядерній реакції:
.

135.Написати відсутні позначення в наступній ядерній реакції:
.

136.Знайти енергію, що виділяється при реакції:
.

137.Написати відсутні позначення в наступній ядерній реакції, викликаній фотонами:
.

138.Написати відсутні позначення в наступній ядерній реакції, викликаній фотонами:
.

139.Написати відсутні позначення в наступній ядерній реакції, викликаній фотонами:
.

140.Написати відсутні позначення в наступній ядерній реакції, викликаній фотонами:
.

141.Доповнити відсутні позначення х у наступній ядерній реакції:
.

142.Доповнити відсутні позначення х у наступній ядерній реакції:
.

143.Доповнити відсутні позначення х у наступній ядерній реакції:
.

144.Доповнити відсутні позначення х у наступній ядерній реакції:
.

145.Ядро урану , захоплюючи швидкий нейтрон, перетворюється в радіоактивний ізотоп урану, з яким відбувається -розпад, і перетворюється у трансурановий елемент, що, у свою чергу, також підлягає -розпаду, у результаті чого утвориться плутоній. Записати всі ці процеси у вигляді ядерної реакції.

146.Ядро урану, , захоплюючи тепловий нейтрон, ділиться на два уламки з масовими числами 95 і 139, з яких другий, будучи радіоактивним, терпить три -розпаду. Записати реакцію розділу, а також ланцюжок -розпадів.

147.При захопленні теплового нейтрона ядром урану утворяться два уламки розділу і два нейтрони. Визначити порядковий номер Z і масове число А одного з уламків, якщо іншим уламком є ядро стронцію .

148.Визначити енергію (в електрон-вольтах), яку можна одержати при розщепленні 1 г урану , якщо при розщепленні кожного ядра урану виділяється енергія 200 МеВ.

149.Визначити добову витрату чистого урану атомною електростанцією тепловою потужністю Р = 300 МВт, якщо енергія Е, що виділяється при одному акті розподілу, складає 200 МеВ.

150.Визначити, у скільки разів збільшиться число нейтронів у ланцюговій ядерній реакції за час t = 1 с, якщо середній час життя Т одного покоління складає 80 мс, а коефіцієнт розмноження нейтронів = 1,002.

151.Перша в історії штучна ядерна реакція здійснена Резерфордом. Записати цю реакцію і пояснити її величезне значення для розвитку ядерної фізики.

152.Під дією яких частинок – нейтронів чи -частинок – ядерні реакції здійснюються більш ефективно? Пояснити відповідь.

153.Вільне нерухоме ядро (т = кг) з енергією порушення Е = 129 кеВ перейшло в основний стан, випустивши -квант. Визначити зміну енергії -кванта, що виникає в результаті віддачі ядра.

154.Назвати два важливих механізми, якими можна пояснити ослаблення потоку фотонів з енергією Е = 500 кеВ при його проходженні через речовину.

155.Визначити, чи є реакція + + екзотермічною чи ендотермічною. Визначити енергію ядерної реакції.

156.Визначити, поглинається чи виділяється енергія при ядерній реакції: . Визначити цю енергію.

157.Визначити, виділяється чи поглинається енергія при ядерній реакції: .

158.Визначити зарядове число Z і масове число A частки, позначеною буквою x, у символічному записі ядерної реакції: 1) ; 2) ; 3) .

159.Записати відсутні позначення х у наступних ядерних реакціях: 1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) .

160.У ядерній реакції виділяється енергія = 3,27 МеВ. Визначити масу атома , якщо маса атома дорівнює кг.

Поиск по сайту: