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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.