Ядерные реакции
№
1
На
графике в полулогарифмическом масштабе
показана зависимость изменения числа
радиоактивных ядер изотопа
от
времени. Среднее время жизни данного
изотопа равно ______ мин.
Ответ округлите до целого числа.
Решение:
Число
радиоактивных ядер данного сорта
изменяется со временем по закону
где
No
- начальное число ядер, λ - постоянная
радиоактивного распада. Прологарифмировав
это выражение, получим
,
или
,.
Среднее время жизни τ радиоактивного
ядра – это промежуток времени, за который
число нераспавшихся ядер уменьшается
в e раз:
.
Следовательно,
№
2
На
графике в полулогарифмическом масштабе
показана зависимость изменения числа
радиоактивных ядер изотопа
от времени. Постоянная радиоактивного
распада в
равна …(ответ округлите до целых)
Решение:
Число
радиоактивных ядер изменяется со
временем по закону
-начальное
число ядер,
-постоянная
радиоактивного распада.Прологарифмировав
это выражение,получим
ln
.Следовательно,
=0,07
№3
Чтобы
уран 
превратился
в стабильный изотоп свинца
,
должно произойти …
Решение: -частица – это ядро атома гелия с массовым числом 4 и зарядовым числом +2. -частица – это электрон с массовым числом 0 и зарядовым числом –1. При радиоактивном распаде выполняются законы сохранения массового числа и зарядового числа. В результате превращения урана в свинец массовое число изменяется на 28, следовательно, произойдет 7 -распадов. Зарядовое число изменяется на 10. В результате 7 -распадов зарядовое число уменьшится на 14. Чтобы зарядовое число увеличить на 4 единицы, должны произойти 4 -распада.
№4
Если через интервал времени
осталось
нераспавшимся 25% первоначального
количества радиоактивных ядер, то это
время равно _____ периодам(-у)
полураспада.
Решение: Период полураспада T1/2 это время, в течение которого первоначальное количество ядер данного радиоактивного вещества распадается наполовину. Через время, равное одному периоду полураспада, останется 50% радиоактивных ядер данного сорта, а еще через такой же промежуток времени – 25%. Следовательно, интервал времени равен двум периодам полураспада.
№5
Если
через интервал времени
распалось 75 % первоначального
количества радиоактивных ядер, то это
время равно _____ периода (-ам, -у) полураспада.
Ответ: 2
№6
-распадом
является ядерное превращение, происходящее
по схеме …
Ответ:
№7
При бомбардировке ядер изотопа азота
нейтронами образуются изотоп бора
и …
Ответ: α -частица
№8
В
ядерной реакции
буквой
обозначена частица …
Решение. Из законов сохранения массового числа и зарядового числа следует, что заряд частицы равен нулю, а массовое число равно 1. Следовательно, буквой обозначен нейтрон.
Ответ: Нейтрон
№9
Два
ядра гелия
слились в одно ядро, и при этом был
выброшен протон. В результате образовалось
ядро …
Ответ:
Ядро. Элементарные частицы
№1 Заряд в единицах заряда электрона равен +1; масса в единицах массы электрона составляет 1836,2; спин в единицах ћ равен 1/2. Это основные характеристики
Решение: Электрический заряд протона и позитрона равен +1 в единицах заряда электрона. Заряд мюона –1 (античастицы мюона +1), нейтрон заряда не имеет. Масса мюона составляет 206,8 массы электрона. Масса протона составляет 1836,2 массы электрона, а нейтрона – 1838,7 массы электрона. Масса позитрона равна массе электрона. Все представленные частицы имеют полуцелый спин, равный 1/2 ћ, и являются фермионами. Следовательно, указанные характеристики имеет протон.
№2 Для ядерных сил не характерно (-а) …
Ответ: действие по линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов, что характерно для центральных сил
№3 Ядерные силы являются
Ответ: короткодействующими
№4
В ядре изотопа углерода
содержится …
Ответ: 6 протонов и 8 нейтронов
№5
В ядре изотопа фосфора
содержится
Ответ: 15 протонов и 17 нейтронов
№6 В центральной части атома, занимая небольшой объем и обладая его основной массой, находится положительно заряженное ядро. Верным является утверждение, что …
Решение:
Экспериментально
установлено, что атомное ядро состоит
из протонов и нейтронов (нуклонов), а
его заряд равен суммарному положительному
заряду протонов:
, где Z
– число протонов в ядре (зарядовое
число), e
- заряд протона. Ядерные силы, удерживающие
ядро, обладают зарядовой независимостью
– пары нуклонов одинаково притягиваются.
Ядерные силы не являются центральными
силами. Ядерное взаимодействие возникает
в условиях обмена виртуальными мезонами
между нуклонами. Чтобы разбить ядро на
составляющие его части – протоны и
нейтроны, нужно совершить работу по
преодолению ядерных сил, то есть сообщить
ядру энергию, называемую энергией связи.
По закону сохранения энергии такая же
энергия выделится при соединении
свободных нуклонов в ядро. Таким образом,
при образовании ядра в результате
выделения энергии должна уменьшиться
и масса нуклонов. Масса ядра всегда
меньше суммы масс нуклонов, из которых
оно состоит:
(дефект массы). Следовательно, масса
ядра не является аддитивной величиной.
У
разных атомов число протонов и нейтронов
в ядре различно. Ядра с одинаковым числом
протонов и различным числом нейтронов
называются изотопами. Среди них имеются
стабильные ядра (с большой энергией
связи). Наиболее устойчивы ядра с четными
числами протонов и нейтронов (
и
др.). В одной из существующих моделей
ядра – оболочечной – имеют место
дискретные энергетические уровни,
заполненные нуклонами с учетом принципа
Паули. Уровни объединены в оболочки,
которые, будучи полностью заполненными,
образуют устойчивые структуры.
Ответ: ядерные силы обладают зарядовой независимостью
Ответ: масса ядра меньше суммы масс образующих ядро нуклонов
№7 Законом сохранения лептонного заряда разрешена реакция …
Решение:
Во
всех фундаментальных взаимодействиях
выполняются законы сохранения: энергии,
импульса, момента импульса (спина) и
всех зарядов (электрического
,
барионного
и
лептонного
).
Согласно закону сохранения лептонного
заряда
в
замкнутой системе при любых процессах
суммарный лептонный заряд остается
неизменным. Условились считать, что для
лептонов 
лептонный заряд
;
а для антилептонов
лептонный
заряд
.
Для всех остальных элементарных частиц
лептонные заряды принимаются равными
нулю. Реакция
может
идти, так как в этой реакции наряду с
другими выполняется закон сохранения
лептонного заряда
:
. В остальных реакциях закон сохранения
лептонного заряда L
нарушен.
№8 Законом сохранения электрического заряда запрещена реакция …
Ответ:
Ответ:
Ответ:
№9 Законом сохранения электрического заряда разрешена реакция …
Ответ:
Ответ:
№10
Распад
мюона по схеме
не
может
идти из-за нарушения закона сохранения …
Ответ: лептонного заряда
Решение:
Во
всех фундаментальных взаимодействиях
выполняются законы сохранения: энергии,
импульса, момента импульса (спина) и
всех зарядов (электрического
,
барионного
и
лептонного
).
Согласно закону сохранения лептонного
заряда
в
замкнутой системе при любых процессах
суммарный лептонный заряд остается
неизменным. Условились считать, что для
лептонов
лептонный
заряд L
= +1; а для антилептонов
лептонный
заряд L
= -1. Для всех остальных элементарных
частиц лептонные заряды принимаются
равными нулю. Реакция
не
может идти из-за нарушения закона
сохранения лептонного заряда
,
так как
№11
В
заимодействие
K0-мезона
с протоном в водородной пузырьковой
камере идет по схеме. Если спин π -мезона
S=0,
то характеристиками K0-мезона
будут …
Решение:
При
взаимодействии элементарных частиц и
их превращениях возможны только такие
процессы, в которых выполняются законы
сохранения, в частности законы сохранения
электрического заряда и спина.
-мезоны
имеют спин S=0,
а электрический заряд Q=
±1 в единицах элементарного заряда. Спин
протона p
в единицах постоянной Планка
равен: S=
1/2, а заряд Q=
+1. Гиперон
имеет
спин S=
1/2, заряд Q=0.
В соответствии с законами сохранения
у
-мезона
спин равен S=0,
заряд Q=0.
Ответ: Q=0; S=0
№12 Законом сохранения барионного заряда запрещена реакция …
Решение
Во
всех фундаментальных взаимодействиях
выполняются законы сохранения: энергии,
импульса, момента импульса (спина) и
всех зарядов (электрического Q,
барионного B
и лептонного L
). Согласно закону сохранения барионного
заряда для всех процессов с участием
барионов и антибарионов суммарный
барионный заряд сохраняется. Барионам
(нуклонам n,p
и гиперонам) приписывается барионный
заряд B
= + 1 Антибарионам (антинуклонам
и антигиперонам) – барионный заряд B
= - 1 , а всем остальным частицам – барионный
заряд B
= 0. Реакция
не может
идти из-за нарушения закона сохранения
барионного заряда B
так как (+1) + (+1) ≠ +(0) + (0)
№13
Реакция
не может идти из-за нарушения закона
сохранения …
Решение.
Во
всех фундаментальных взаимодействиях
выполняются законы сохранения: энергии,
импульса, момента импульса (спина) и
всех зарядов (электрического
,
барионного
и лептонного
).
Эти законы сохранения не только
ограничивают последствия различных
взаимодействий, но определяют также
все возможности этих последствий. Для
выбора правильного ответа надо проверить,
каким законом сохранения запрещена и
какими разрешена приведенная реакция
взаимопревращения элементарных частиц.
Согласно закону сохранения лептонного
заряда
в замкнутой системе при любых процессах,
разность между числом лептонов и
антилептонов сохраняется. Условились
считать для лептонов: .
лептонный заряд
а для антилептонов: .
лептонный
заряд
.
Для всех остальных элементарных частиц
лептонные заряды принимаются равными
нулю. Реакция
не может идти из-за нарушения
закона сохранения лептонного заряда
,
т.к.
№14
Реакция
не
может идти из-за нарушения закона
сохранения…
Решение:
Во
всех фундаментальных взаимодействиях
выполняются законы сохранения:
энергии,импульса,момента импульса(спина)и
всех зарядов(электрического Q,барионного
B
и лептонного L).Эти
законы сохранения не только ограничивают
последствия различных взаимодействий,но
определяют также все возможности этих
последствий. Согласно закону сохранения
барионного заряда B,для
всех процессов с участием барионов и
антибарионов суммарный барионный зарад
сохраняется. Барионам (нуклонам n,p
и гиперонам)приписывается барионный
заряд B=-1,а
всем остальным частицам барионный
заряд-B=0.Реакция
не
может идти из-за нарушения
закона барионного
заряда B,т.к
(+1)+(+1)
№15 Законом сохранения электрического заряда запрещены реакции…
Варианты ответа(не менее 2):
Решение:
При
взаимодействии элементарных частиц и
их превращении в другие возможны только
такие процессы,в которых выполняются
законы сохранения,в частности закон
сохранения электрического заряда:суммарный
электрический заряд частиц,вступающих
в реакцию,равен суммарному электрическому
заряду частиц,полученных в результате
реакции.Электрический заряд Q
в единицах элементарного заряда равен:у
нейтрона (n)
Q=0,протона
(P)
Q=+1,
электрона (
)Q=-1,позитрона
(
)
Q=+1,электронного
нейтрино и антинейтрино (
Q=0,
антипротона (
Q=-1,
мюонного нейтрино (
)Q=0,
мюона (
)
Q=-1.Закон
сохранения электрического заряда не
выполняется в реакциях:
,