Термоядролық реакциялардың негізі, атомдық байланыс энергиясы бойынша физика сұрағының мысалы

Термоядролық реакциялар және атомдық байланыс энергиясы бойынша ядролық физика сұрақтарының 9 мысалы

1. Келесі ядролық синтез реакциясын бақылаңыз:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ + Е
Егер масса ₁H² = 2,014 аму, масса ₁H³ = 3,016 аму, α бөлшегінің массасы = 4,0026 аму және нейтронның массасы = 1,0084 аму, онда өндірілген энергия .... (1 аму 931 МэВ-қа тең)
A. 18,62 МэВ
B. 17,69 МэВ
C. 16,76 МэВ
D. 15,73 МэВ
E. 14,89 МэВ
Талқылау
Реагенттер мен өнімдердің массасы:
Реагенттің массасы (м)_{реактивтер}) = 2,014 сма + 3,016 сма = 5,03 сма
Өнім массасы (м_өнім) = 4,0026 сма + 1,0084 сма = 5,011 сма
Реакция кезінде массаның жоғалуы:
Δм = м_{реактивтер} - м_өнім
Δm = 5,03 сма – 5,011 сма
Δm = 0,019 sma
Термоядролық реакция кезінде жоғалған масса 0,019 аму құрайды.
1 аму 931 МэВ энергияға тең. 0,019 аму 0,019 x 931 МэВ = 17,689 МэВ = 17,69 МэВ энергияға тең.
Дұрыс жауап - B.

2. Келесі ядролық реакцияларға назар аударыңыз!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + энергия
Егер ядроның массасы белгілі болса:
₆C¹³ = 13,0033 sma
₁H² = 2,0141 sma
₆C¹⁴ = 14,0030 sma
₁H¹ = 1,0078 sma
Егер 1 аму массасы 931 МэВ энергияға тең болса, онда ядролық реакцияда пайда болатын энергия...
A. 5.5860 МэВ
B. 6.1446 МэВ
C. 6.1412 МэВ
D. 6.2320 МэВ
E. 6.2377 МэВ
Талқылау
Реагенттер мен өнімдердің массасы:
Реагенттің массасы (м)_{реактивтер}) = 13,0033 сма + 2,0141 сма = 15,0174 сма
Өнім массасы (м_өнім) = 14,0030 сма + 1,0078 сма = 15,0108 сма
Реакция кезінде массаның жоғалуы:
Δm = реагент – m көбейтіндісі
Δm = 15,0174 сма – 15,0108 сма
Δm = 0,0066 sma
Ядролық реакцияда жоғалған масса 0,0066 аму.
1 аму 931 МэВ энергияға тең. 0,0066 аму 0,0066 x 931 МэВ = 6,1446 МэВ энергияға тең.
Дұрыс жауап - B.

3. Келесі термоядролық реакцияға назар аударыңыз!
Белгілі болғандай:
Масса ₁H¹ = 1,0078 sma
Масса ₁d² = 2,01410 sma
Масса = 0,00055 аму
1 аму = 931 МэВ
Термоядролық реакциядағы E (өндірілген энергия) мәні...

A. 0,44 МэВ
B. 0,88 МэВ
C. 0,98 МэВ
D. 1,02 МэВ
E. 1,47 МэВ

Талқылау

Реагенттер мен өнімдердің массасы :
Реагенттің массасы (м)_{реактивтер}) = 1,0078 сма + 1,0078 сма = 2,0156 сма
Өнім массасы (м_өнім) = 2,01410 сма + 0,00055 сма = 2,01465 сма
Реакция кезінде массаның жоғалуы :
Δм = м_{реактивтер} - м_өнім
Δm = 2,01560 сма – 2,01465 сма
Δm = 0,00095 sma
Термоядролық реакция кезінде жоғалған масса 0,00095 аму құрайды.

1 смма тең энергия 931 МэВ дейін. 0,00095 аму 0,00095 x 931 МэВ = 0,88445 МэВ энергиясына баламалы.
Дұрыс жауап - B.

Ақпарат :
Аму = атомдық масса бірлігі
МэВ = мегаэлектрон вольт (энергия бірлігі).

_{4. 4Be9} ядролық массасы = 9,0121 ^{аму , протон массасы = 1,0078 аму және нейтрон массасы = 1,0086 аму} . Егер 1 аму 931 МэВ энергияға тең болса, онда 4Be9 атомының байланыс _{энергиясы} ...

A. 51,39 МэВ
B. 57,82 МэВ
C. 62,10 МэВ
D. 90,12 МэВ
E. 90,74 МэВ

Талқылау
Атомның массасы атомды құрайтын протондардың, нейтрондардың және электрондардың жалпы массасына тең емес. Протондар, нейтрондар және электрондар атом түзу үшін әрекеттескенде, пайда болған атомның массасы атомды құрайтын барлық протондардың, электрондардың және нейтрондардың массаларының қосындысынан аз болады. Себебі, массаның бір бөлігі жоғалады. Жоғалған масса атомның түзілу процесінде бөлінетін энергияға тең. Керісінше, атомды құрайтын протондар, нейтрондар және электрондар бір-бірінен бөлінгенше атомды бөлу үшін атомның түзілу процесінде бөлінетін энергияға тең энергия қажет. Бұл энергия мөлшері тең атомдық байланыс энергиясы.

Ол белгілі :
Протондар саны = 4
Нейтрондар саны = 9 – 4 = 5
Негізгі масса ₄Be⁹ = 9,0121 sma
Протон массасы = 1,0078 аму
Нейтрон массасы = 1,0086 аму
1 аму 931 МэВ энергияға тең
Сұралған Атомдық байланыс энергиясы ₄Be⁹
Джаваб :

Протондар мен нейтрондардың массасы :
Барлық протондардың массасы = 4 x 1,0078 аму = 4,0312 аму
Барлық нейтрондардың массасы = 5 x 1,0086 аму = 5,043 аму  
Протон мен нейтронның массасы = 4,0312 аму + 5,043 аму = 9,0742 аму
Массасы жоқ :
Протондар мен нейтрондардың массасы – ядроның массасы = 9,0742 аму – 9,0121 аму = 0,0621 аму
Бөлініп шыққан энергия = атом байланыс энергиясы :
0,0621 аму x 931 МэВ = 57,82 МэВ
Дұрыс жауап - B.

Сипаттамасы: sma = атомдық масса бірлігі, sMeV = мегаэлектронВольт (энергия бірлігі)

_{5. Уран 92U238} атом ядросы = ^238,0508 аму. Протон массасы (mp ₎ = 1,0078 аму. Нейтрон массасы (mn _{) = 1.0086 аму.} ⁽ 1 аму = 931 МэВ ) болса , онда уран 92U238 атомының байланыс _{энергиясы} ...

A. 9271,76 МэВ
B. 2830,50 МэВ
C. 2399,73 МэВ
D. 1922,24 МэВ
E. 1789,75 МэВ

Талқылау
Ол белгілі :
Протондар саны = 92
Нейтрондар саны = 238 – 92 = 146
Өзек массасы = 238,0508 аму
Протон массасы = 1,0078 аму
Нейтрон массасы = 1.0086 аму
Сұралған Атомдық байланыс энергиясы ₄Be⁹
Джаваб :
Протондар мен нейтрондардың массасы :
Барлық протондардың массасы = 92 x 1,0078 аму = 92,7176 аму
Барлық нейтрондардың массасы = 146 x 1,0086 аму = 147,2556 аму 
Протон мен нейтронның массасы = 92,7176 аму + 147,2556 аму = 239,9732 sma
Массасы жоқ :
протондар мен нейтрондардың массасы – ядроның массасы = 239,9732 аму – 238,0508 аму = 1,9224 аму
Бөлініп шыққан энергия = атом байланыс энергиясы :
1,9224 аму x 931 МэВ = 1789,75 МэВ
Дұрыс жауап - Е.

6. Радиоизотоптардың өмірдегі пайдасы мыналарды қамтиды:
(1) құбырдың ағып кетуін бақылау құралы ретінде
(2) хирургиялық құралдардың орнына
(3) тағамдық консерванттар
(4) Тағамды тез қыздырады
Дұрыс тұжырым...
A. (1), (2) және (3)
B. (1), (2) және (4)
C. (2), (3) және (4)
D. (1) және (3)
E. (2) және (4)
Талқылау
Дұрыс жауап - D.

7. Келесі мәлімдемелер:
(1) сәулелік терапия
(2) топырақтың су құрамын өлшеу
(3) із қалдырушы ретінде
(4) қазба қалдықтарының жасын анықтау
Денсаулық сақтау саласында радиоизотоптарды қолдану...
A. (1). (2), (3) және (4)
B. (1), (2) және (3)
C. (1) және (3)
D. (2) және (4)
E. (4)
Талқылау
Дұрыс жауап - C.

8. C-14 радиоизотопын ... үшін пайдалануға болады.
A. Қалқанша безінің қызметін анықтау
B. жүрек жұмысының тиімділігін білу
C) қатерлі ісік жасушаларын өлтіреді
D. керамикалық жалған өнімдерді анықтау
E. қазба қалдықтарының жасын анықтау
Талқылау
Дұрыс жауап - Е.

9. Йод-131 радиоизотопын адамдар ... үшін пайдаланады.
A. Қалқанша бездерін анықтау
B. сүйек ауруын анықтау
C) қатерлі ісік жасушаларын өлтіреді
D. қазба қалдықтарының жасын анықтау
E. материалдарды зақымдамай тексеру
Талқылау
Дұрыс жауап - А.

Сұрақ көзі:

Жоғары сынып/кәсіптік орта мектепке арналған физикадан ұлттық емтихан сұрақтары