Задачи по физике 11 класс: ядерные реакции

8 задач по физике для 11 класса по теме «Ядерные реакции» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.

Задачи на ядерные реакции

  1. При облучении алюминиевого ядра ²⁷₁₃Al альфа-частицей образуется ядро фосфора ³⁰₁₅P и вылетает нейтрон. Определите массовое число образовавшегося ядра фосфора.

    Дано: A(Al) = 27; A(He) = 4; A(n) = 1.

    Решение:

    Запишем ядерную реакцию:

    ²⁷₁₃Al + ⁴₂He → ³⁰₁₅P + ¹₀n.

    По закону сохранения массового числа:

    27 + 4 = A(P) + 1.

    A(P) = 31 − 1 = 30.

    Ответ: 30.

  2. При захвате нейтрона ядром азота ¹⁴₇N образуются ядро углерода ¹⁴₆C и протон. Определите зарядовое число образовавшегося ядра углерода.

    Дано: Z(N) = 7; Z(n) = 0; Z(p) = 1.

    Решение:

    Запишем ядерную реакцию:

    ¹⁴₇N + ¹₀n → ¹⁴₆C + ¹₁p.

    По закону сохранения электрического заряда:

    7 + 0 = Z(C) + 1.

    Z(C) = 7 − 1 = 6.

    Ответ: 6.

  3. В результате ядерной реакции ядро лития ⁷₃Li поглощает протон и превращается в ядро гелия ⁴₂He, испуская ещё одно ядро гелия. Определите массовое число второго образовавшегося ядра гелия.

    Дано: A(Li) = 7; A(p) = 1; A(He) = 4.

    Решение:

    Запишем реакцию:

    ⁷₃Li + ¹₁p → ⁴₂He + ᴬ₂He.

    По закону сохранения массового числа:

    7 + 1 = 4 + A.

    A = 8 − 4 = 4.

    Ответ: 4.

  4. При делении ядра урана ²³⁵₉₂U под действием нейтрона образуются ядро бария ¹⁴¹₅₆Ba, ядро криптона и три нейтрона. Определите массовое число образовавшегося ядра криптона.

    Дано: A(U) = 235; A(n) = 1; A(Ba) = 141; количество нейтронов = 3.

    Решение:

    Запишем реакцию:

    ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ¹⁴¹₅₆Ba + ᴬ₃₆Kr + 3 · ¹₀n.

    По закону сохранения массового числа:

    235 + 1 = 141 + A + 3.

    A = 236 − 144 = 92.

    Ответ: 92.

  5. При облучении ядра магния ²⁴₁₂Mg альфа-частицами образуется ядро кремния ²⁷₁₄Si и испускается нейтрон. Масса покоя исходных частиц равна 28,0104 а.е.м., а масса продуктов реакции — 28,0020 а.е.м. Определите энергию, выделившуюся в реакции. Примите 1 а.е.м. = 931,5 МэВ/c². Ответ округлите до десятых.

    Дано: m₁ = 28,0104 а.е.м.; m₂ = 28,0020 а.е.м.; 1 а.е.м. = 931,5 МэВ/c².

    Решение:

    Энергия реакции определяется по формуле:

    E = Δm · c².

    Дефект массы:

    Δm = m₁ − m₂ = 28,0104 − 28,0020 = 0,0084 а.е.м.

    Энергия реакции:

    E = 0,0084 · 931,5 = 7,8246 МэВ.

    Округляем до десятых: E ≈ 7,8 МэВ.

    Ответ: 7,8 МэВ.

  6. В результате деления одного ядра урана выделяется энергия 200 МэВ. На атомной электростанции за некоторое время произошло деление 3 · 10²⁰ ядер урана. Определите суммарную энергию, выделившуюся при делении, в джоулях. Примите 1 МэВ = 1,6 · 10⁻¹³ Дж.

    Дано: E₁ = 200 МэВ; N = 3 · 10²⁰; 1 МэВ = 1,6 · 10⁻¹³ Дж.

    Решение:

    Суммарная энергия равна произведению энергии одного деления на число делений:

    E = N · E₁.

    Переведём энергию одного деления в джоули:

    E₁ = 200 · 1,6 · 10⁻¹³ = 3,2 · 10⁻¹¹ Дж.

    Найдём суммарную энергию:

    E = 3 · 10²⁰ · 3,2 · 10⁻¹¹ = 9,6 · 10⁹ Дж.

    Ответ: 9,6 · 10⁹ Дж.

  7. В ядерном реакторе за сутки выделилось 1,92 · 10¹³ Дж энергии. При делении одного ядра урана выделяется 200 МэВ. Примите 1 МэВ = 1,6 · 10⁻¹³ Дж. Определите число ядер, подвергшихся делению за сутки. Ответ запишите в единицах 10²³ ядер.

    Дано: E = 1,92 · 10¹³ Дж; E₁ = 200 МэВ; 1 МэВ = 1,6 · 10⁻¹³ Дж.

    Решение:

    Энергия одного деления в джоулях:

    E₁ = 200 · 1,6 · 10⁻¹³ = 3,2 · 10⁻¹¹ Дж.

    Число разделившихся ядер:

    N = E / E₁.

    N = (1,92 · 10¹³) / (3,2 · 10⁻¹¹) = 6 · 10²³.

    Ответ: 6 (10²³ ядер).

  8. При делении ядра урана ²³⁵₉₂U одним нейтроном образуются ядро ксенона ¹⁴⁰₅₄Xe, ядро стронция и несколько нейтронов. Известно, что в реакции испускается 3 нейтрона. Масса исходных частиц равна 236,0526 а.е.м., а масса продуктов реакции — 235,8494 а.е.м. Определите энергию, выделяющуюся при делении одного ядра урана. Примите 1 а.е.м. = 931,5 МэВ/c². Ответ округлите до десятых.

    Дано: A(U) = 235; A(n) = 1; A(Xe) = 140; число нейтронов = 3; m₁ = 236,0526 а.е.м.; m₂ = 235,8494 а.е.м.; 1 а.е.м. = 931,5 МэВ/c².

    Решение:

    Сначала определим массовое число ядра стронция по закону сохранения массового числа:

    235 + 1 = 140 + A(Sr) + 3.

    A(Sr) = 236 − 143 = 93.

    Энергия, выделяющаяся при делении, определяется по формуле:

    E = (m₁ − m₂) · c².

    Найдём дефект массы:

    Δm = 236,0526 − 235,8494 = 0,2032 а.е.м.

    Вычислим энергию:

    E = 0,2032 · 931,5 = 189,2808 МэВ.

    Округляем до десятых: E ≈ 189,3 МэВ.

    Ответ: 189,3 МэВ.