56. Атомная физика. Строение атома. Радиоактивность. Строение ядра1. Определить массу нейтрального атома хрома Cr – 52. [8,710-26] 2. Объяснить отличие изотопов и изобаров. 3. Определить, какую часть массы нейтрального атома C – 12 (m = 19,927210-27 кг) составляет масса его электронной оболочки. [2,7410-4] 4. Определить число протонов и нейтронов, входящих в состав трех изотопов бора 1) B – 9; 2) B – 10; 3) B – 11. 5. Определить, пользуясь таблицей Менделеева, число нейтронов, протонов в атомах Pt, U. 6. Определить зарядовые числа ядер, массовые числа и символы ядер, которые получаются, если в ядрах Be – 9, N – 13, Na – 23 нейтроны заменить протонами, а протоны нейтронами. 7. Определить плотность ядерного вещества, выражаемую числом нуклонов в 1 см3, если в ядре с массовым числом A все нуклоны плотно упакованы в пределах его радиуса. [8,71037] 8. Объяснить, почему плотность ядерного вещества примерно одинакова для всех ядер. 9. Определить, что больше – масса атомного ядра или масса свободных нуклонов входящих в его состав. 10. Определить, какая энергия соответствует дефекту массы m = 3 мг в электрон вольтах. 11. Определить энергию связи ядра атома He – 4. Масса нейтрального атома гелия равна 6,645310-27 кг. [28,4 МэВ] 12. Определить удельную энергию связи (энергию связи, отнесенную к одному нуклону) для ядер 1) He – 4, 2) C – 12. Массы нейтральных атомов соответственно равны 6,646710-27 и 19,927210-27 кг. 7,7 МэВ 13. Используя данные задачи 12, определить, какая необходима энергия, чтобы разделить ядро C – 12 на три – частицы. [7,26 МэВ] 14. Определить массу изотопа N – 15, если изменение массы при образовании ядра составляет 0,250810-27 кг. [2,4810-26] 15. При отрыве нейтрона от ядра гелия He – 4 образуется ядро He – 3. Определите энергию связи, которую необходимо на это затратить. Массы нейтральных атомов соответственно равны 6,646710-27 кг и 5,008410-27 кг. [20,64 МэВ] 16. Энергия связи ядра состоящего из трех протонов и четырех нейтронов, равна 39,3 МэВ. Определите массу нейтрального атома обладающего этим ядром. [1,16510-26] 17. Определить какую долю кинетической энергии теряет нейтрон при упругом столкновении с покоящимся ядром углерода C – 12, если после столкновения частицы движутся вдоль одной прямой. Массу нейтрального атома углерода принять равной 19,927210-27 кг. [0,288] 18. Определите число нуклонов, которые могут находиться в ядре не низшем квантовом уровне. 19. Определить во сколько раз магнетон Бора (единица магнитного момента электрона) больше ядерного магнетона (единица магнитного момента ядра). [1835,35] 20. Что такое ядерные силы? Каков механизм сильного взаимодействия? 21. Охарактеризовать свойства и особенности сил, действующих между составляющими ядро нуклонами. 22. Объяснит принцип построения ядерной и оболочечной моделей ядра. 23. Объяснить, почему радиоактивные свойства элементов обусловлены только структурой их ядер. 24. Считая постоянную радиоактивного распада известной и используя закон радиоактивного распада, вывести выражение для: 1) периода полураспада радиоактивного ядра; 2) среднего времени жизни. 25. Определить постоянную радиоактивного распада для изотопов для изотопов 1) тория Th – 229; 2) урана U – 238; 3) иода I – 131. Периоды полураспада этих изотопов соответственно равны 1) 7000 л; 2) 4,5109 л; 3) 8 сут. [3,135610-12; 4,8710-18; 10-6] 26. Определить, что (и во сколько раз) больше, продолжительность трех периодов полураспада или 2 средних времени жизни радиоактивного ядра. [1,0397] 27. Определить во сколько раз начальное количество ядер радиоактивного изотопа уменьшится за три года, если за один год оно уменьшилось в 4 раза. [1/64] 28. Определить, какая часть (%) начального количества ядер радиоактивного изотопа останется нераспавшейся по истечении времени t, равного двум средним временам жизни радиоактивного ядра. 29. Определить какая часть начального количества начального количества ядер радиоактивного изотопа распадется за время t, равное двум периодам полураспада. [0,75] 30. Определить период полураспада радиоактивного изотопа, если 5/8 начального количества ядер этого изотопа распалась за время t = 849 c. [20 мин] 31. Период полураспада радиоактивного изотопа актиния Ac – 225 составляет 10 сут. Определить время, за которое распадется 1/3 начального количества ядер актиния. [5,8] 32. Постоянная радиоактивного распада изотопа Pb – 210 равна 10-9 с-1. Определить время, в течение которого распадется 2/5 начального количества ядер этого радиоактивного изотопа. [16,176] 33. Вывести формулу для скорости радиоактивного распада через период полураспада T и начальное число No радиоактивных атомов. 34. Что такое активность радиоактивного распада. За какое время в препарате с постоянной активностью 15 МБк распадется 3109 ядер атомов? [200] 35. Первоначальная масса радиоактивного изотопа иода I – 131 (период полураспада 8 сут) равна 8 г. Определить: 1) начальную активность изотопа; 2) его активность через 3 сут. [3,551015] 36. Активность некоторого радиоактивного изотопа в начальный момент составляла 100 Бк. Определить активность этого изотопа по истечении промежутка времени, равного половине периода полураспада. [70,716] 37. Начальная активность 1 г изотопа радия ^ Ra – 226 равна 1 Ки. Определить период полураспада T этого изотопа. [1580] 38. Имеется 4 г радиоактивного изотопа кобальта. Сколько граммов кобальта распадется за 216 сут, если его период полураспада 72 сут. [3,5] 39. Определить возраст древних деревянных предметов, если известно, что количество нераспавшихся атомов радиоактивного углерода в них составляет 80 % от количества атомов этого углерода в свежесрубленном дереве. Период полураспада углерода 5570 лет. [1800] 40. Если в колбу, наполненную воздухом, поместить радиоактивное вещество, то -частицы не вызывают свечения сернистого цинка, которым покрыты ее стенки. При откачивании воздуха стенки начинают светлеть. Почему? [4,610-12] 41. Согласно закону взаимосвязи массы и энергии каждое изменение энергии сопровождается соответствующим изменением массы. Так, например, при нагревании воды должен увеличиваться не только запас теплоты, но и масса нагреваемой воды. Почему же мы обычно не замечаем изменения массы? 42. Почему -частицы, испускаемые радиоактивными препаратами, не могут вызвать ядерных реакций в тяжелых элементах, хотя они вызывают их в легких. 43. Если взять кусочек U-235 массой 1 г, это будет кубик с ребром 3,7 мм, – то такой кусочек никогда не взорвется. Почему? 44. Почему в качестве замедлителей нейтронов применяют преимущественно парафин, воду, тяжелую воду, бериллий, графит? 45. Объясните, как рассчитать возраст Земли, изучая образец природной урановой руды. 46. Ядро бериллия-9, захватив дейтрон, превращается в ядро атома бора-10. написать уравнение реакции и определить, какая частица при этом выбрасывается. 47. Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке лития протонами и сопровождающуюся выбиванием нейтронов. 48. Написать недостающие обозначения в следующей реакции: 41K + … 44Ca + 1H. 49. Выделяется или поглощается энергия при следующих ядерных реакциях: 1) 7Li + 2H 8Be +1n; 2) 6Li + 1H 4He + 3He; 3) 14N + 4He 17O + 1H. 50. Какая энергия выделяется при ядерной реакции 7Li + 1H 24He? 51. Какая энергия выделяется при термоядерной реакции 2H + 3H 4He +1n? 17,35 МэВ 52. Ядро атома изотопа кислорода O – 15 претерпевает – распад 15O 15N + e+ +e– + . Масса атома O – 15 равна 15,003072 а.е. м., кинетическая энергия родившегося позитрона W = 810-14 Дж. Если кинетическая энергия образовавшегося ядра пренебрежимо мала, то энергия нейтрино равна [1,9910-13] 53. В ядро атома азота попадает альфа-частица и остается в нем. При этом образуется ядро некоторого элемента и испускается протон. Каков порядковый номер этого элемента и испускается протон. Каков порядковый номер этого элемента в периодической системе элементов Менделеева? [8] 54. При бомбардировке некоторых ядер протонами возникает альфа-частица и испускается позитрон. Определите количество нейтронов в первоначальном ядре. [1] 55. В цепочке радиоактивных превращений U – 235 в Pb – 207 содержится несколько альфа- и бета-распадов. Сколько распадов в этой цепочке? [11] 56. За время 100 с распалась половина ядер радиоактивного вещества. Через какое время после этого распадется 3/4 оставшихся ядер? [200] 57. Во сколько раз меньше нейтронов содержит ядро атома азота с массовым и зарядовым числами 14 и 7, чем ядро цинка с массовым и зарядовым числами 65 и 30? [5] 58. Ядро урана с массовым числом 239 и зарядовым числом 92, являясь радиоактивным, после испускания электрона превращается в ядро некоторого Элемента. Каков порядковый номер этого элемента в периодической системе элементов Менделеева? [93] 59. В реакции изотопа Al – 27 и углерода С – 12 образуется альфа-частица, нейтрон и ядро некоторого изотопа. Определите количество нейтронов в образующемся ядре. [17] 60. При бомбардировке лития Li – 6 нейтронами образуется ядро гелия-4 и изотоп некоторого элемента. Определите количество нейтронов в ядре этого изотопа. [2] 61. При бомбардировке нейтронами ядра атома алюминия Al – 27 испускается альфа-частица и образуется ядро некоторого изотопа. Определите количество нейтронов в ядре вновь образовавшегося изотопа. [13] 62. Ядро изотопа бериллия Be – 9, поглотив дейтрон (изотоп водорода с массовым числом 2), превращается в ядро некоторого элемента. При этом испускается один нейтрон. Каков порядковый номер образовавшегося элемента в таблице Менделеева? [5] 63. Когда ядро атома алюминия захватывает альфа-частицу, то образуется нейтрон и радиоактивный изотоп некоторого элемента. При его распаде испускается позитрон. Каков порядковый номер элемента, образующегося при этом распаде? Порядковый номер алюминия 13. [14] 64. После захвата нейтрона ядро изотопа урана U – 238 превращается в радиоактивный изотоп урана, который после двух последовательных бета-распадов превращается в плутоний. Сколько нейтронов содержит ядро атома плутония? [145] 65. В цепочке радиоактивных превращений после 5 бета-распадов и нескольких альфа-распадов ядро тяжелого элемента превращается в ядро устойчивого атома, порядковый номер которого на 13 меньше первоначального. На сколько меньше первоначального становится массовое число ядра? [36] 66. В цепочке радиоактивных превращений после нескольких альфа- и бета-распадов ядро некоторого тяжелого атома превращается в ядро устойчивого атома, у которого число нейтронов на 27 меньше, чем у первоначального ядра. Известно, что число альфа-распадов равно числу бета-распадов. Чему равно общее число распадов? [18] 67. Ядро некоторого элемента ^ X захватывает альфа-частицу. При этом испускается нейтрон и образуется ядро элемента Y. Это ядро в свою очередь распадается с испусканием позитрона, образуя ядро элемента Z. Определите, на сколько больше нейтронов в ядре элемента Z, чем в первоначальном ядре X. [2] 68. За время 150 с распалось 7/8 первоначального числа радиоактивных ядер. Чему равен период полураспада этого элемента? [50] 69. Если ядро изотопа испытывает один -распад и два -распада, то ядро изотопа химического элемента будет иметь вид: 1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) .