Fizikos klausimo apie branduolių sintezės reakcijų esmę, atomų jungimosi energiją, pavyzdys

9 branduolinės fizikos klausimų apie sintezės reakcijas ir atomų jungimosi energiją pavyzdžiai

1. Stebėkite šią branduolių sintezės reakciją:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ + E
Jei masė ₁H² = 2,014 amu masė ₁H³ = 3,016 amu, α dalelės masė = 4,0026 amu ir neutrono masė = 1,0084 amu, tada pagaminta energija yra… (1 amu atitinka 931 MeV)
A. 18,62 MeV
B. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV
Pembahasanas
Reagentų ir produktų masė:
Reagento masė (m_reagentai) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
Produkto masė (m_produktas) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
Masės praradimas reakcijos metu:
Δm = m_reagentai - m_produktas
Δm = 5,03 sma – 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
Branduolio sintezės reakcijos metu prarandama masė yra 0,019 amu.
1 amu atitinka 931 MeV energijos. 0,019 amu atitinka 0,019 x 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV.
Teisingas atsakymas yra B.

2. Atkreipkite dėmesį į šias branduolines reakcijas!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + energija
Jei branduolio masė žinoma:
₆C¹³ = 13,0033 sma
₁H² = 2,0141 sma
₆C¹⁴ = 14,0030 sma
₁H¹ = 1,0078 sma
Jei 1 amu masė atitinka 931 MeV energiją, tai branduolinės reakcijos metu susidaranti energija yra...
A. 5.5860 MeV
B. 6.1446 MeV
C. 6.1412 MeV
D. 6.2320 MeV
E. 6.2377 MeV
Pembahasanas
Reagentų ir produktų masė:
Reagento masė (m_reagentai) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
Produkto masė (m_produktas) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
Masės praradimas reakcijos metu:
Δm = reagentas – mproduktas
Δm = 15,0174 sma – 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
Branduolinės reakcijos metu prarandama 0,0066 amu masės.
1 amu atitinka 931 MeV energijos. 0,0066 amu atitinka 0,0066 x 931 MeV = 6,1446 MeV energijos.
Teisingas atsakymas yra B.

3. Atkreipkite dėmesį į šią sintezės reakciją!
Yra žinoma, kad:
Massa ₁H¹ = 1,0078 sma
Massa ₁d² = 2,01410 sma
Masė = 0,00055 amu
1 amu = 931 MeV
E (gaminamos energijos) vertė branduolių sintezės reakcijoje yra…

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

Pembahasanas

Reagentų ir produktų masė :
Reagento masė (m_reagentai) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
Produkto masė (m_produktas) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
Reakcijos metu prarasta masė :
Δm = m_reagentai - m_produktas
Δm = 2,01560 sma – 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
Branduolio sintezės reakcijos metu prarandama masė yra 0,00095 amu.

1 sma atitinka energijos net 931 MeV. 0,00095 atominės masės vieneto atitinka 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV energiją.
Teisingas atsakymas yra B.

Informacija:
Amu = atominės masės vienetas
MeV = megaelektronvoltas (energijos vienetas).

_{4. 4Be9} branduolio masė = 9,0121 amu , protono masė = 1,0078 amu ^{, o neutrono masė = 1,0086 amu .} Jei 1 amu atitinka 931 MeV energiją, tai 4Be9 atomo ryšio energija _yra …

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

Pembahasanas
Atomo masė nėra lygi bendrai atomą sudarančių protonų, neutronų ir elektronų masei. Kai protonai, neutronai ir elektronai reaguoja ir sudaro atomą, gauto atomo masė yra mažesnė už visų atomą sudarančių protonų, elektronų ir neutronų masių sumą. Taip yra todėl, kad prarandama dalis masės. Prarasta masė yra lygi energijai, išsiskyrusiai atomo susidarymo proceso metu. Ir atvirkščiai, norint suskaidyti atomą, kol jį sudarantys protonai, neutronai ir elektronai bus atskirti vienas nuo kito, reikia energijos, lygios energijai, išsiskyrusiai atomo susidarymo proceso metu. Šis energijos kiekis yra lygus atominė jungimosi energija.

Yra žinoma :
Protonų skaičius = 4
Neutronų skaičius = 9 – 4 = 5
Pagrindinė masė ₄Be⁹ = 9,0121 sma
Protono masė = 1,0078 amu
Neutronų masė = 1,0086 amu
1 amu atitinka 931 MeV energiją
Paklausta Atominė jungimosi energija ₄Be⁹
Jawab :

Protonų ir neutronų masė :
Visų protonų masė = 4 x 1,0078 amu = 4,0312 amu
Visų neutronų masė = 5 x 1,0086 amu = 5,043 amu  
Protono ir neutrono masė = 4,0312 amu + 5,043 amu = 9,0742 amu
Trūksta masės :
Protonų ir neutronų masė – branduolio masė = 9,0742 amu – 9,0121 amu = 0,0621 amu
Išsiskyrusi energija = atominė jungimosi energija :
0,0621 amu x 931 MeV = 57,82 MeV
Teisingas atsakymas yra B.

Aprašymas: sma = atominės masės vienetas, sMeV = megaelektronvoltas (energijos vienetas)

_{5. Urano 92U} 238 atomo branduolys = 238,0508 amu. Protono masė (m _p ) = 1,0078 amu. Neutrono masė (m _{n ) = 1.0086 amu. (1 amu = 931 MeV)} ^, tai urano _92U 238 ^atomo ryšio energija yra…

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

Pembahasanas
Yra žinoma :
Protonų skaičius = 92
Neutronų skaičius = 238 – 92 = 146
Branduolio masė = 238,0508 amu
Protono masė = 1,0078 amu
Neutronų masė = 1.0086 amu
Paklausta Atominė jungimosi energija ₄Be⁹
Jawab :
Protonų ir neutronų masė :
Visų protonų masė = 92 x 1,0078 amu = 92,7176 amu
Visų neutronų masė = 146 x 1,0086 amu = 147,2556 amu 
Protono ir neutrono masė = 92,7176 amu + 147,2556 amu = 239,9732 sma
Trūksta masės :
protonų ir neutronų masė – branduolio masė = 239,9732 amu – 238,0508 amu = 1,9224 amu
Išsiskyrusi energija = atominė jungimosi energija :
1,9224 amu x 931 MeV = 1789,75 MeV
Teisingas atsakymas yra E.

6. Radioizotopų nauda gyvenime:
(1) kaip vamzdžių nuotėkių žymeklis
(2) kaip chirurginių instrumentų pakaitalas
(3) maisto konservantai
(4) Greitai pašildys maistą
Teisingas teiginys yra…
A. (1), (2) ir (3) punktai
B. (1), (2) ir (4) punktai
C. (2), (3) ir (4) punktai
D. (1) ir (3)
E. (2) ir (4)
Pembahasanas
Teisingas atsakymas yra D.

7. Šie teiginiai:
(1) spindulinė terapija
(2) dirvožemio vandens kiekio matavimas
(3) kaip žymeklis
(4) nustatyti fosilijų amžių
Radioizotopų naudojimas sveikatos sektoriuje yra...
A. (1), (2), (3) ir (4) punktai
B. (1), (2) ir (3) punktai
C. (1) ir (3)
D. (2) ir (4)
E. (4)
Pembahasanas
Teisingas atsakymas yra C.

8. Radioizotopas C-14 gali būti naudojamas…
A. skydliaukės funkcijos nustatymas
B. žinant širdies darbo efektyvumą
C. naikina vėžio ląsteles
D. keramikos padirbinių aptikimas
E. fosilijų amžiaus nustatymas
Pembahasanas
Teisingas atsakymas yra E.

9. Radioizotopą jodą-131 žmonės naudoja…
A. skydliaukės aptikimas
B. aptikti kaulų ligas
C. naikina vėžio ląsteles
D. fosilijų amžiaus nustatymas
E. medžiagų apžiūra jų nepažeidžiant
Pembahasanas
Teisingas atsakymas yra A.

Klausimo šaltinis:

Nacionalinio fizikos egzamino klausimai vyresniosioms vidurinėms mokykloms / profesinėms mokykloms