9 задач по физике для 9 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 радиоактивном распаде ядро урана-238 испускает альфа-частицу и превращается в ядро тория-234. Определите массовое число испущенной альфа-частицы. Считайте, что выполняется закон сохранения массового числа.
Дано: A(U) = 238; A(Th) = 234.
Решение: По закону сохранения массового числа: 238 = 234 + A(α). Отсюда A(α) = 238 − 234 = 4.
Ответ: 4.
При бета-минус-распаде углерод-14 превращается в азот-14, испуская электрон. Массовое число электрона равно 0, а его зарядовое число равно −1. Определите зарядовое число ядра азота, если зарядовое число углерода равно 6.
Дано: Z(C) = 6; Z(e) = −1; Z(N) — ?
Решение: По закону сохранения электрического заряда: 6 = Z(N) + (−1). Следовательно, Z(N) = 6 + 1 = 7.
Ответ: 7.
Ядро алюминия-27 захватывает один свободный нейтрон. При этом образуется ядро того же химического элемента. Определите массовое число образовавшегося ядра. Массовое число нейтрона равно 1.
Дано: A(Al) = 27; A(n) = 1.
Решение: При захвате нейтрона массовое число ядра увеличивается на единицу: A = 27 + 1 = 28.
Ответ: 28.
При облучении бериллия-9 альфа-частицами происходит реакция: ⁹₄Be + ⁴₂He → ¹²₆C + x·¹₀n. Определите количество нейтронов, образующихся в результате одной реакции.
Дано: A(Be) = 9; A(He) = 4; A(C) = 12; A(n) = 1.
Решение: По закону сохранения массового числа: 9 + 4 = 12 + x. Следовательно, x = 13 − 12 = 1. Проверим сохранение заряда: 4 + 2 = 6, заряд сохраняется.
Ответ: 1.
На атомной электростанции происходит деление ядра урана-235 после захвата одного нейтрона. В результате образуются ядра бария-141 и криптона-92, а также свободные нейтроны: ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ¹⁴¹₅₆Ba + ⁹²₃₆Kr + x·¹₀n. Определите количество нейтронов, выделяющихся при одном акте деления.
Дано: A(U) = 235; A(n) = 1; A(Ba) = 141; A(Kr) = 92.
Решение: По закону сохранения массового числа: 235 + 1 = 141 + 92 + x. Получаем: 236 = 233 + x. Следовательно, x = 236 − 233 = 3. Проверка по заряду: 92 = 56 + 36.
Ответ: 3.
При серии радиоактивных превращений ядро радия-226 превращается в ядро свинца-214. Известно, что в этой цепочке происходит только альфа-распад, без бета-распада. Определите количество испущенных альфа-частиц. Массовое число альфа-частицы равно 4.
Дано: A(Ra) = 226; A(Pb) = 214; A(α) = 4.
Решение: При каждом альфа-распаде массовое число уменьшается на 4. Общее уменьшение массового числа: 226 − 214 = 12. Число альфа-распадов: n = 12 / 4 = 3. Проверка по заряду: зарядовое число радия равно 88, свинца — 82. При трёх альфа-распадах зарядовое число уменьшается на 3 · 2 = 6, что соответствует условию.
Ответ: 3.
При одной ядерной реакции выделяется энергия за счёт превращения массы в энергию. Дефект массы составляет 0,002 а.е.м. Определите энергию, выделившуюся в результате реакции. Используйте: 1 а.е.м. = 1,66·10⁻²⁷ кг; скорость света c = 3·10⁸ м/с. Ответ округлите до двух значащих цифр.
Дано: Δm = 0,002 а.е.м.; 1 а.е.м. = 1,66·10⁻²⁷ кг; c = 3·10⁸ м/с.
Решение: Сначала переведём дефект массы в килограммы: Δm = 0,002 · 1,66·10⁻²⁷ = 3,32·10⁻³⁰ кг. Используем формулу Эйнштейна: E = Δm·c². Подставим значения: E = 3,32·10⁻³⁰ · (3·10⁸)² = 3,32·10⁻³⁰ · 9·10¹⁶ = 2,988·10⁻¹³ Дж. Округляем до двух значащих цифр: E ≈ 3,0·10⁻¹³ Дж.
Ответ: 3,0·10⁻¹³ Дж.
При делении одного ядра урана выделяется энергия 200 МэВ. В результате работы экспериментальной установки произошло 10⁶ актов деления. Определите суммарную энергию, выделившуюся при всех реакциях, в джоулях. Используйте: 1 эВ = 1,6·10⁻¹⁹ Дж; 1 МэВ = 10⁶ эВ.
Дано: E₁ = 200 МэВ; N = 10⁶; 1 МэВ = 10⁶ эВ; 1 эВ = 1,6·10⁻¹⁹ Дж.
Решение: Переведём энергию одного деления в джоули: E₁ = 200 · 10⁶ · 1,6·10⁻¹⁹ = 3,2·10⁻¹¹ Дж. Суммарная энергия равна произведению энергии одного деления на количество реакций: E = N·E₁ = 10⁶ · 3,2·10⁻¹¹ = 3,2·10⁻⁵ Дж.
Ответ: 3,2·10⁻⁵ Дж.
В ходе цепной ядерной реакции каждый нейтрон вызывает деление одного ядра урана, при котором выделяются 3 новых нейтрона. Все выделившиеся нейтроны вызывают деление других ядер. В первом поколении происходит одно деление, вызванное первоначальным нейтроном. Определите общее количество актов деления за четыре поколения, если потерь нейтронов нет.
Дано: число нейтронов, образующихся при одном делении, k = 3; число поколений n = 4; в первом поколении N₁ = 1.
Решение: В первом поколении происходит 1 деление. Во втором поколении: N₂ = 1 · 3 = 3 деления. В третьем поколении: N₃ = 3 · 3 = 9 делений. В четвёртом поколении: N₄ = 9 · 3 = 27 делений. Общее количество актов деления: N = N₁ + N₂ + N₃ + N₄ = 1 + 3 + 9 + 27 = 40.
Ответ: 40.