Физика-11кл-Касьянов-2002-ГДЗ (991547), страница 14
Текст из файла (страница 14)
При синтезе легких ядер может образоваться тяжелое ядро сбольшой энергией связи. Выделяется значительная энергия, котораяравна разности между энергией связи тяжелого ядра и энергиямилегких ядер.5. При делении тяжелых ядер образуются ядра более легких элементов с большими энергиями связи, выделяется энергия.ЗАДАЧИ№ 1.Дано:A = 16 = 2,66 ⋅ 10–26 мm1 = 15,994915 а.е.м.m2 = 15,003076 а.е.м. == 2,49 ⋅ 10–26 кгE–?Решение:2∆mc 2 ( m2 − m1 ) c== 15, 7 эВ.AAОтвет: Е = 15,7 эВ.E=№ 2.Дано:Решение:147NE = ∆mc 2 = ( ma − m ) c 2 = 93,1 МэВ.ma = 14003242 а.е.м.Ответ: Е = 93,1 МэВ.m = 14meE–?№ 3.Дано:Решение:A=7Eсв ma − m 2c =ma = 7,017601 а.е.м. E = A =Am = 7 me7, 017601 ⋅1, 66 ⋅10 −27 кг − 7 ⋅ 9,1 ⋅10 −31 кгE–?=×7× 9 ⋅1016 м 2 / с 2 = 35 ⋅1013 Дж = 5,6 МэвОтвет: Е = 5,6 МэВ.112№ 4.Дано:m 2 = 2, 0141 a.e.м.1Hm3= 3, 01605 a.e.м.m4= 4, 0026 a.e.м.1H2 HeРешение:E = ∆mc 2 = ⎛⎜ m 2 + m 3 − m 4 − m 1 ⎞⎟ c 2 =1H2 He0n ⎠⎝ 1H= 17, 6 МэВ.Ответ: Е = 17,6 МэВ.E–?№ 5.Дано:mU = 235,0439 а.е.м.mCe = 139,9054 а.е.м.mZn = 93,9036 а.е.м.E–?Ответ: Е = 208 МэВ.Решение:E = ∆mc 2 = (mU + mn − mCe − mZn −− 6me − 2 ⋅ 4mn )c 2 = 208 МэВ.§ 83.
Естественная радиоактивностьОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Радиоактивность – это явление, заключающееся в самопроизвольном превращении одних ядер в другие с испусканием различных частиц. Различают искусственную и естественную радиоактивность.2. Нарушение баланса между числом нейтронов и числом протоновв ядре является причиной радиоактивного распада.3.
Альфа-распадом называется спонтанное превращение радиоактивного ядра в новое ядро с испусканием α-частицы. В результатеуменьшается доля протонов.4. Бета(минус)-распадом называется спонтанное превращение радиоактивного ядра в новое с испусканием антинейтрино и электрона. В результате уменьшается доля нейтронов.5. Из результатов опыта Чедвика следует, что электрону передается невся энергия. Паули предположил, что при бета-распаде возникает ещеодна нейтральная частица. Она приобретает импульс и уносит с собойчасть энергии распада. Ее стали называть электронным антинейтрино.§ 84. Закон радиоактивного распадаОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Период полураспада – это промежуток времени, за который распадается половина из первоначального числа атомов.
Период полу113распада не зависит от первоначального числа частиц, так как естьвероятность распада каждого атома в отдельности.2.Если в начальный момент было N0 нераспавшихся атомов, через период полураспада их осталось в 2 раза меньше. Еще через полупериод их станет N0/22. Через n периодов их число будет N0/2n.Учтем, что n = t/T1/2. Получаем N = N 0ного распада.3.⎛ t ⎞−⎜T ⎟2 ⎝ 1/ 2 ⎠– закон радиоактив-NN0N 0/20 T′1/ 2T1/′′ 2t4.Активность радиоактивного вещества характеризует скорость распада. Она измеряется в беккерелях (1Бк).5.Период полураспада этой радиоактивной серии равен 4,47 ⋅ 109 годам. Конечный изотоп – Pb с Z = 82 и N = 124. К радиоактивномусемейству урана относятся23592 Uи23892 U.ЗАДАЧИ№ 1.Дано:Решение:По закону убывания числа радиоактивных атомов со23820692 U; 82 Pb;t−T1/2 = 4, 5 ⋅10 9 лет временем: N = N ⋅ 2 T1 / 2 , значит,0N=t–?1N02tt = T1/2 = 4,5 ⋅ 109 лет.Ответ: t = 4,5 ⋅ 109 лет.114t−−t1N 0 = N 0 ⋅ 2 T1/2 ; 2 −1 = 2 T1/2 ; −1 = −;2T1/2№ 2.Дано:N / N0 – ?Решение:По закону убывания числа радиоактивных атомов со временем: N = N 0 ⋅ 2t−tT1 / 2;3600−−N= 2 T1 / 2 = 2 70,8 ≈ 4, 93 ⋅10 −16.N0№ 3.Дано:Ответ: 4,93 ⋅ 10–16.Решение:По закону убывания числа радиоактивных3215 P;T1/2 = 14, 3 дня = 1235520 сN = 5 ⋅1016А–?атомов со временем: N = N 0 ⋅ 2−tT1 / 2;t3600−−NT1 / 2=2= 2 70,8 ≈ 4, 93 ⋅10 −16.N0Ответ: 4,93 ⋅ 10–16.№ 4.Дано:Решение:Среднее время жизни изотопа:t = 1,44 ⋅ T1/2 = 1,44 ⋅ 3,82 ≈ 5,5 дня.Ответ: 5,5 дня.22288 Pa;T1/2 = 3, 82t–?№ 5.238Из Серии превращений 92U:238αββααU ⎯⎯→ 234 Th ⎯⎯→ 234 Pa ⎯⎯→ 234 U ⎯⎯→ 230 Th ⎯⎯→ααα 218αβ⎯⎯→ 226 Ra ⎯⎯→ 222 Rn ⎯⎯→Po ⎯⎯→ 214 Pb ⎯⎯→ 214 Biαβ210α214ββTlα2100ββPb ⎯⎯→ 210 Bi ⎯⎯→ 210 Po ⎯⎯→ 206 PbPoвидно, что происходит 8 альфа-распадов и 6 бета-распадов.Ответ: 8; 6.115§ 85.
Искусственная радиоактивностьОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Из-за электронейтральности нейтронов.12352361448910 n + 92 U → 92 U* → 56 Ba + 36 Kr + 30 n .2. Полный энергетический выход реакции деления – это энергия,которая выделяется при делении одного ядра урана. Удельная энергия связи нуклона в ядре урана 235 примерно равна 7,6 МэВ, осколков реакции – примерно 8,5 МэВ. В результате деления выделяется(8,5 – 7,6) МэВ = 0,9 МэВ (на один нуклон).
Всего нуклонов 235, тополный энергетический выход реакции деления равен Q = 0,9 ×× 235 ≈ 210 МэВ ≈ 3,2 ⋅ 10–11 Дж.3. Коэффициент размножения нейтронов k характеризует скоростьцепной реакции. Необходимое условие для развития цепной реакции k ≥1.4. Возникает самоподдерживающаяся реакция деления ядер, еслиуспевает образоваться новый нейтрон в результате реакции деленияза время пролета нейтроном среды с линейным размером l.5. Объем цилиндра равен V =πR2l.N – концентрация ядер.
Число столкновений нейтрона с ядрами вединицу времени n.vс = nV = nπR2l = 1.l= 1/nπR2 ≈ 0,12 м – минимальный критический размер активной зоны.mкр = ρl3 =33,2 кг.§ 86. Использование энергии деления ядер.Ядерная энергетикаОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Ядерным реактором называют устройство, в котором в результатеуправляемой цепной реакции выделяется тепловая энергия. Эта реакция была осуществлена в 1942 году.2. 1-тепловыделяющие элементы (для регулировки мощности реактора);2-замедлитель (для уменьшения кинетической энергии нейтронов);3-отражатель нейтронов (для отражения нейтронов внутрь зоны);4-регулирующие стержни (для управления скоростью реакции);5-радиационная защита (для защиты персонала).1163.
Плутоний получается в результате бомбардировки изотопа урана23592 Uнейтронами. Он используются как ядерное топливо в реакторах и для производства ядерного оружия.4. Тепловая энергия выделяется в реакторе в результате деленияядер. Далее она преобразуется в энергию пара, который вращает паровую турбину. Эта турбина вращает ротор генератора, вырабатывающего электрический ток.5. Необходимо достаточное количество охлаждающей воды. Оченьважно контролировать работу реактора, ни в коем случае не отвлекаясь ни на минуту.Необходимо проводить мероприятия, обеспечивающие безопасность работы АЭС, подготовить защитные сооружения для персонала и населения и подготовка персонала объекта и населения к ЧС.§ 87.
Термоядерный синтезОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Легкие элементы обладают минимальной энергией связи, и присинтезе выделяющаяся энергия оказывается наибольшей.2.Для преодоления кулоновского отталкивания ядра должны обладатьбольшой кинетической энергией. Давайте ее оценим.Пусть ядра дейтерия и трития сблизились на r = 10–14 см.W = ke2/r = 2,3 ⋅ 10–14 Дж = 0,14 МэВ.Средняя кинетическая энергия равна E = (3/2) kT.E ≥ W ; T ≥ 2W / 3k .Получаем, что температура больше или равна 109 К.3.Термоядерный синтез – это реакция, в которой из легких ядер синтезируются более тяжелые при температурах больше 107 К.Такие реакции называют термоядерными, потому что могут протекать только при температурах порядка сотен миллионов градусов.4.В том, что в результате не образуются радиоактивные отходы, тоесть нет риска загрязнения окружающей среды.5.Потому что такие температуры не выдерживает ни одна оболочка, иудержать движущуюся плазму в замкнутом объеме можно только спомощью магнитного поля.117§ 88.
Ядерное оружиеОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Если число вторичных нейтронов превышает число первичных нейтронов и имеется критическая масса плутония или урана. При этом k > 1.2. В состав возможной бомбы входят два куска урана (или плутония), источник первичных нейтронов и запал.3. Тротиловый эквивалент характеризует мощность ядерного взрыва. Мощность первого взрыва была 20 кт.4. При взрыве атомной бомбы возникает цепная реакция деленияядер, а при взрыве водородной – термоядерная реакция.5.
Термоядерным зарядом является дейтерид лития LiD, запал – этоатомная бомба. Мощность взрыва достигает 20 Мт.§ 89. Биологическое действие радиоактивныхизлученийОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Доза поглощенного излучения – это отношение энергии излучения, которая была поглощена телом, к его массе. Она измеряется вгрэях (1 Гр = 1 Дж / кг).2. Он характеризует различия биологического действия различныхвидов излучения.3.
Эквивалентная доза поглощенного излучения – это произведениекоэффициента качества на дозу поглощенного излучения. Она измеряется в зивертах (1 Зв).4. Радиоактивный радон и продукты его распада вносят большойвклад в естественный радиационный фон. Среднее значение эквивалентной дозы поглощенного излучения , которое обусловлено естественным радиационным фоном, составляет около 2 мЗв в год.5. Вклад радона в естественный радиационный фон составляет около 55%, рентгена – 11%, пищи и дыхания – 11%, земной коры – 8%,космических лучей – 8%, мед.
обследования – 4%, промтоваров –3%, других источников – менее 1%.1189Элементарные частицы§ 90. Классификация элементарных частицОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1.Фундаментальные частицы – это элементарные бесструктурныеединицы, которые до настоящего времени не удалось описать каксоставные.Элементарные частицы – это микрообъекты, которые невозможнорасщепить на составные части.2.Тем, что бозоны – это частицы с целым спином, а фермионы – эточастицы с полуцелым спином.3.Принцип Паули:в одном и том же энергетическом состоянии могут находится не более двух фермионов с противоположными спинами.Наиболее вероятно при наличии одного фермиона, что он расположится в состоянии с минимальной энергией Е1, и его спиновое число будет s = 1/2. Спин фермиона может иметь две ориентации, поэтому s = 0 или s = 1.
Спиновое число системы из трех фермионовравно 1/2 или 3/2.4.Принцип зарядового сопряжения: для каждой частицы должна существовать античастица.Позитрон был обнаружен Карлом Андерсеном. Он фотографировалв камере Вильсона траектории частиц космических лучей и обнаружил трек, который принадлежал частице с массой электрона. Результаты опыта показали, что частица движется снизу вверх и обладает положительным зарядом, равным по модулю заряду электрона.Античастицу электрона назвали позитроном.5.Аннигиляция – это процесс взаимодействия частицы с ее античастицей, в результате чего они превращаются в γ-кванты (фотоны)электромагнитного поля или другие частицы.119§ 91.
Лептоны как фундаментальные частицыОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1.Все элементарные частицы делятся на две большие группы: участвующие в сильном взаимодействии (адроны) и не участвующие(лептоны).2.К лептонам относятся 12 частиц ( 6 частиц и 6 античастиц): электрон, электронное нейтрино, мюон, мюонное нейтрино, таон, таонное нейтрино.Для лептонов L (лептонный заряд) равен 1, для адронов L = 0, дляантилептонов L = –1.3.Сумма лептонных зарядов сохраняется до и после взаимодействия.Мюон распадается на электрон, мюонное нейтрино и электронноенейтрино.Таон распадается на мюон, мюонное антинейтрино и таонное антинейтрино.Нейтрон → протон + электрон + электронное антинейтрино.4.Слабое взаимодействие переносят виртуальные частицы, они былиоткрыты (предсказаны) в 1956 году Джулианом Швингером.m0 = ħ / Rслc ≈ 3 ⋅ 10–25 кг.5.Сначала нейтрон распадается на протон и W–, затем промежуточныйбозон W– распадается на электрон и электронное нейтрино.§ 92.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
