Блок 3. Кейс-задание по ядерной физике

Для плавления алюминия используется энергия, выделяющаяся при позитронном 0-распаде изотопов углерода причём каждое ядро углерода испускает один позитрон. Продукты распада не радиоактивны.

Задание 1 (выберите один вариант ответа)

Найдите энергию, необходимую для плавления М = 100 т алюминия. Температура плавления алюминия 0 = 660 °C, удельная теплоёмкость с = 895 Дж/(кг-К), удельная теплота плавления X = 32 кДж/кг.

Варианты ответов:

  • 1) Qo -6,05-1010 Дж;
  • 2) Qo -6,05-105 Дж;
  • 3) Со~6,О5-1О3Дж;
  • 4) 2о~ 6,05-10 Дж.

Задание 2 (выберите один вариант ответа)

Энергия, выделяющаяся при одном акте распада ядра углерода, протекающего в соответствии с ядерной реакцией ... равна ...

(Масса ядра углерода т = 11,01143 а.е.м.; масса ядра атома бора, образующегося при распаде углерода, m2 = 11,00930 а.е.м.; масса позитрона тпт, = 0,00055 а.е.м.; с1 = 931,5 МэВ/а.е.м.)

Варианты ответов:

1) 6C11^e+5B11+v; 2-2,35-10^ Дж;

  • 2) 6C11^+,e+5B11+v; Q~2,35-10’13 Дж;
  • 3) 6C11^e+5B10+v; 0 = 2,35-1О-1 Дж;
  • 4) 6C11^e+4B11+v; 0 = 2,35 Дж.

Задание 3 (выберите один вариант ответа)

Найти необходимое количество актов распада для выполнения плавления М = 100 т алюминия. Воспользоваться результатами предыдущих заданий.

Варианты ответов:

  • 1) = 2,57 1 0[1];
  • 2) = 2,57-10;
  • 3) = 2,57-1023;
  • 4) = 2,57.

Тест 3

Блок

  • 1
  • 1. Какие комбинации известных в настоящее время кварков воспроизводят свойства протона?
  • 1) udd;
  • 2) uud;
  • 3) ud;
  • 4) ud.
  • 2. Позитрон с кинетической энергией Т, превышающей энергию покоя позитрона, налетает на покоящийся свободный электрон. В результате аннигиляции возникает два у-фотона с одинаковыми энергиями. Пусть е- энергия каждого у-фотона. Написать закон сохранения энергии для этой реакции.
  • 1) T=2s;
  • 2) тос2 + Г = 2s;
  • 3) 2 т0с2 + Г= 2s;
  • 4) 2 тос2 = 2s.

соответственно до и после реакции. ^7 и ^Т' - суммы их кинетических энергий. Тогда закон сохранения полной релятивистской энергии имеет вид:

dZz=Xz';

  • 2) = 2Ло2;
  • 3) ?т0с2+?т = ^mjc2;
  • 4) Xwoc2+Xz= Zwoc2+Zr-
  • 4. Рассмотрим кварковую схему р -распада нуклона. (udd) -> (uud) + e + ve. Эта схема соответствует реакции:
  • 1) р->п+е~ + v;
  • 2) п -> п + е~ + у±
  • 3) п^>р + е~ + v±
  • 4) Р -> р + е~ +Уе
  • 5. Пусть радиоактивный препарат содержал достаточно большое начальное число ядер Nq. Зная постоянную распада X, определить долю ядер AAWVq, которая распадётся за промежуток времени от О до t:
  • 1) 1-е’х';
  • 2) е*;
  • 3) 1 + е^;
  • 4) U
  • 6. В процессе осуществления реакции у—>е~+е+ энергия фотона составляла 2,02 МэВ. Определить полную кинетическую энергию позитрона и электрона в момент их возникновения.
  • 1) 2 МэВ;
  • 2) 1 МэВ;
  • 3) 3 МэВ;
  • 4) 4 МэВ.
  • 7. л°-мезон распадается в состоянии покоя на два у-кванта. Принимая массу покоя л°-мезона равной 264,1 те, определите энергию каждого из возникших у-квантов. пге = 9,11-Ю'31 кг.
  • 1) 100 МэВ;
  • 2) 200 МэВ;
  • 3) 67,7 МэВ;
  • 4) 97,1 МэВ.
  • 8. В ядерной реакции 2Н+2 Н—^He+oii выделяется энергия ЛЕ = 3,27 МэВ. Определить массу атома I Не, если масса атома 2Н равна 3,34461-10’27 кг.
  • 1) 10,0091-10’27 кг;
  • 2) 20,3489-10’27 кг;
  • 3) 17,8467-10’27 кг;
  • 4) 5,00841-Ю’27 кг.
  • 9. Свободный пион (л°-мезон) с энергией покоя 135 МэВ движется со скоростью V, которая значительно меньше скорости света. В результате его распада образовались два у-кванта, причём один из них распространяется в направлении движения пиона, а другой - в противоположном направлении. Энергия одного кванта на 10% больше, чем другого. Чему равна скорость пиона до распада?
  • 1) v« 1,43-105 м/с;
  • 2) v ~ 1,43-103 м/с;
  • 3) v~ 1,43-107 м/с;
  • 4) v «1,43-1О20 м/с.
  • 10. При облучении металлической пластинки быстрыми а-частицами небольшая часть этих частиц в результате упругого взаимодействия с ядрами атомов меняет направление скорости на противоположное (аналог опыта Резерфорда). Найдите заряд ядра, если минимальное расстояние, на которое сближались ядро и частица, составило 5-10',3см. Масса и скорость а-частиц составляют соответственно 7-10’27кг и 26-103 км/с. Частицу считать точечной, ядро точечным и неподвижным. Релятивистским эффектом пренебречь.
  • 1) =4Ю10Кл;
  • 2) 9яд=4-1015Кл;
  • 3) =4-108Кл;
  • 4) 9яд=4-1018Кл.
  • 11. Вычислите энергию связи дейтерия jH[2] (в МэВ), если атомные массы ,Н2, ]р, on соответственно равны 2,01410, 1,00783,1,00866.
  • 1) 22,3 МэВ;
  • 2) 223 МэВ;
  • 3) 20 МэВ;
  • 4) 2,23 МэВ.
  • 12. Атомный реактор развивает полезную мощность Р=18МВт. Сколько урана расходует он в сутки, если КПД реактора г| = 16%? При делении одного ядра урана выделяется энергия W = 200 МэВ. Молярная масса урана М = 235- 10’ кг/моль.
  • 1) 118,6 г;
  • 2) 300 г;
  • 3) 400 г;
  • 4) 500 г.

14. График иллюстрирует...

i ,5а/А, МэВ/нуклон

$Не

•LZ.—

  • ?"°О
  • 56 Fe

о

02 U

15

Г .и

в

- -Ь

с аН<

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Легкие I I Тяжелые

ядра | I ядра

  • 1) закон радиоактивного распада;
  • 2) зависимость числа нейтронов от номера химического элемента;
  • 3) зависимость удельной энергии связи нуклонов от массового числа;
  • 4) потенциальный барьер, который должна преодолеть а-частица, чтобы покинуть ядро.

  • [1] В законе сохранения энергии, записанном для ядерных реакций, под полной энергией подразумевается полная релятивистская энергия. Пусть и - суммы энергий покоя частиц
  • [2] зависимость удельной энергии связи нуклонов от массового числа; 2 закон радиоактивного распада; 3 зависимость числа нейтронов от номера химического элемента; 4 потенциальный барьер, который должна преодолеть а-частица, чтобы покинуть ядро.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >