Zadania powtórkowe – fizyka jądrowa.

Zadania powtórkowe – fizyka jądrowa.
Do zadań 1 - 4
1. Wybierz cząstki elementarne: proton, elektron, neutron, kwark, gluon.
2. Jądro atomu uranu oznaczamy:
. Podaj jego liczbą protonów i neutronów.
3. Nazwij cząsteczki:
,
,
,
.
4. Jak nazywają się siły zapewniające spójność jądra atomowego.
5. Czy siły jądrowe działają w obrębie całego atomu?
Do zadań 5 - 7
1.
2.
3.
4.
Kto odkrył pierwiastki polon i rad?
Wymień rodzaje promieniowania radioaktywnego.
Omów krótko współzależność masy i energii.
Oblicz energię równoważną masie spoczynkowej elektronu. Wyraź ją w J i eV.
me = 9,1 ∙ 10-31 kg,
1 eV = 1,6 ∙ 10-19 J
Do zadań 8 - 9
1. Czemu jest równa energia wydzielana w czasie reakcji jądrowych?
2. Jakim reakcjom jąder pierwiastków lekkich i jakim reakcjom jąder pierwiastków ciężkich towarzyszy
wydzielanie energii i dlaczego?
3.
Atomy azotu
bombardowane deuterem
tworzą węgiel
. Podaj równanie reakcji jądrowej.
Jakie cząstki są emitowane, przez rozpadające się jądra azotu? (odp. cząstki α)
Do zadania 9
Odpowiedz tak lub nie:
1)
a. promieniowanie α emitowane jest z jąder atomowych,
b. promieniowanie β (elektron) powstaje w wyniku przemiany protonu w neutron,
c. promieniowanie γ jest promieniowaniem elektromagnetycznym i powstaje w powłoce elektronowej.
2)
Radioizotop kobaltu
a.
emitując cząstkę β przechodzi w
b.
c.
po przechwyceniu jednego neutronu staje się izotopem niklu
emitując promieniowanie γ pozbywa się nadmiaru energii.
Do zadania 11 – 12
Odpowiedz tak lub nie:
,
,
1. Liczba jąder promieniotwórczego pierwiastka, które
a. uległy rozpadowi w funkcji czasu przedstawia rysunek:
b. nie uległy jeszcze rozpadowi w funkcji czasu, dana jest wzorem N = N0
,
c. po czasie t = 2T nie uległy jeszcze rozpadowi, jest równa 1/8 liczby początkowej jąder.
Do zadań 11 - 12
Zadanie z informatora maturalnego (poziom podstawowy)
Zad.16 Rozpad promieniotwórczy (4 pkt)
Rozpad jądra izotopu pewnego pierwiastka jest badany za pomocą licznika promieniowania. Tło, czyli liczba impulsów
dochodzących do licznika z otoczenia wynosi 50 impulsów na minutę. Tabela przedstawia wyniki uzyskanych pomiarów.
Czas[godz.]
0
6
8
10,5
20
Impulsy/minutę 1060 555
450
340
160
Narysuj wykres zaleŜności aktywności źródła promieniowania od czasu i wyznacz czas połowicznego rozpadu badanego
izotopu.
Wskazówka: od kaŜdego wyniku odejmij tło (50)
Do zadania 13
1. Wybierz dwie poprawne odpowiedzi:
Rejestracji promieniowania jądrowego dokonuje się za pomocą:
a. licznika GM (Geigera-Mőllera)
b. cyklotronu,
c. klisz jądrowych.
2. Odpowiedz tak lub nie:
Jeśli weźmiemy pod uwagę cząstki: proton, elektron oraz cząstkę α, przyspieszone tym samym napięciem U,
to:
a. najmniejszą energię uzyska cząstka α,
b. największą prędkość osiągnie elektron,
c. energia protonu będzie równa energii elektronu.
Wskazówka: praca sił elektrycznych W=q ·U = Ek = mv2/2
Do zadania 15
1.
Zadanie maturalne poziom podstawowy:
Wskazówka: napisz równanie reakcji jądrowej.
2. Oblicz energię wiązania uranu
mp = 1,672 ∙ 10-27 kg (masa protonu)
mn = 1,674 ∙ 10-27 kg (masa neutronu)
mj = 192,56 ∙ 10-27 kg (masa jądra uranu)
E= ?
.
Do zadania 15
Które z przedstawionych poniŜej przemian jądrowych zapisano prawidłowo (T), a które nieprawidłowo (N)
a.
+
b.
=
c.
+
=
+
+4n
+β+
=
Wskazówka: D – deuter
Do zadania 16
Wybierz dwie poprawne odpowiedzi:
a.
b.
c.
Uran
:
wykorzystuje się jako paliwo w elektrowniach jądrowych,
wykorzystuje się w tzw. „bombie atomowej”,
posiada w swej powłoce 235 elektronów.
Zadania dla maturzystów:
1.
Podczas rozszczepienia jednego jądra
wydziela się średnio około 200 MeV energii, natomiast podczas
syntezy jednego jądra
z jąder deuteru
około 24 MeV energii.
a. Oblicz ile energii otrzymujemy w czasie syntezy 1 g helu
(odp. 5,79 ∙ 1011 J)
b.
Sprawdź, czy energia otrzymana podczas rozszczepienia 1 g
jądrowej o mocy 10 MW przez dwa dni,
(odp. nie, 2 h 17 min)
wystarczy do zasilania elektrowni
c.
Sprawdź, czy stosunek energii uzyskanej podczas syntezy 1 g
rozszczepienia 1 g
wynosi 7,05 .
, do energii uzyskanej z
(tak)
2. Z początkowej masy m = 10-2 mg promieniotwórczego pierwiastka po czterech godzinach rozpadowi uległo 75%.
3.
a. Oblicz okres połowicznego rozpadu.
(odp. 2 h)
b. Oblicz, jaka masa pierwiastka pozostanie po 8 h.
(odp. 6,25 ∙ 10-10 kg)
Energia uzyskana z zamiany 1 g substancji w energię spowodowałaby:
(wykonaj obliczenia, aby potwierdzić lub zaprzeczyć)
a.
b.
c.
stopienie 2,65 ∙ 108 kg lodu, (tak)
wyparowanie około 4 ∙ 107 kg wody, (tak)
ogrzanie 2,14∙ 10-2 km3 wody o 1 ˚C. (nie, 2,15∙ 10-2 km3 )
4. W wyniku bombardowania siarki
strumieniem neutronów, powstaje promieniotwórczy izotop fosforu
,
przekształcając się wskutek rozpadu w atomy siarki. Jaki rodzaj promieniowania emituje ten izotop? Podaj równania
reakcji jądrowych.
(odp. β)
4. Podaj przebieg reakcji rozszczepienia jądra atomu uranu
na bar
i krypton
.
Wskazówka: Rozszczepienie jądra uranu nastąpi na skutek zderzenia z neutronem o dużej energii. Po reakcji powstaną swobodne
neutrony.