Exemplu de întrebare de fizică despre nucleul reacțiilor de fuziune, energia de legătură atomică

9 exemple de întrebări de fizică nucleară despre reacțiile de fuziune și energia de legătură atomică

1. Observați următoarea reacție de fuziune nucleară:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ +E
Dacă masa ₁H² = 2,014 uma, masă ₁H³ = 3,016 uma, masa particulei α = 4,0026 uma și masa neutronului = 1,0084 uma, atunci energia produsă este…. (1 uma este echivalentă cu 931 MeV)
A. 18,62 MeV
B. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV
Pembahasan
Masa reactanților și a produșilor:
Masa reactantului (m_reactanți) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
Masa produsului (m_produk) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
Masa pierdută în timpul reacției:
Δm = m_reactanți - m_produk
Δm = 5,03 sma – 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
Masa pierdută într-o reacție de fuziune este de 0,019 amu.
1 amu este echivalent cu 931 MeV de energie. 0,019 amu este echivalent cu 0,019 x 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV.
Răspunsul corect este B.

2. Acordați atenție următoarelor reacții nucleare!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + energie
Dacă se cunoaște masa nucleului:
₆C¹³ = 13,0033 sma
₁H² = 2,0141 sma
₆C¹⁴ = 14,0030 sma
₁H¹ = 1,0078 sma
Dacă o masă de 1 amu este echivalentă cu o energie de 931 MeV, atunci energia care apare în reacția nucleară este...
A. 5.5860 MeV
B. 6.1446 MeV
C. 6.1412 MeV
D. 6.2320 MeV
E. 6.2377 MeV
Pembahasan
Masa reactanților și a produșilor:
Masa reactantului (m_reactanți) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
Masa produsului (m_produk) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
Masa pierdută în timpul reacției:
Δm = reactant – mprodus
Δm = 15,0174 sma – 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
Masa pierdută în reacția nucleară este de 0,0066 amu.
1 amu este echivalent cu 931 MeV de energie. 0,0066 amu este echivalent cu 0,0066 x 931 MeV = 6,1446 MeV de energie.
Răspunsul corect este B.

3. Acordați atenție următoarei reacții de fuziune!
Se știe că:
Domnule ₁H¹ = 1,0078 sma
Domnule ₁d² = 2,01410 sma
Masă = 0,00055 uma
1 uma = 931 MeV
Valoarea lui E (energia produsă) în reacția de fuziune este…

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

Pembahasan

Masa reactanților și a produselor :
Masa reactantului (m_reactanți) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
Masa produsului (m_produk) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
Masa pierdută în timpul reacției :
Δm = m_reactanți - m_produk
Δm = 2,01560 sma – 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
Masa pierdută într-o reacție de fuziune este de 0,00095 amu.

1 sma este echivalent cu Energi până la 931 MeV. 0,00095 amu este echivalentul unei energii de 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV.
Răspunsul corect este B.

Informație :
Amu = unitatea de masă atomică
MeV = megaelectronvolt (unitate de măsură a energiei).

4. Masa nucleară _{a atomului} ^4Be9 = 9,0121 uma, masa protonului = 1,0078 uma și masa neutronului ⁼ 1,0086 uma. Dacă 1 uma este echivalentă cu o energie de 931 MeV, atunci energia de legătură a atomului _4Be9 este…

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

Pembahasan
Masa unui atom nu este egală cu masa combinată a protonilor, neutronilor și electronilor care alcătuiesc atomul. Când protonii, neutronii și electronii reacționează pentru a forma un atom, atomul rezultat are o masă mai mică decât suma tuturor maselor protonilor, electronilor și neutronilor care alcătuiesc atomul. Acest lucru se datorează faptului că se pierde o parte din masă. Masa pierdută este echivalentă cu energia eliberată în timpul procesului de formare a atomului. Invers, este nevoie de o energie egală cu energia eliberată în timpul procesului de formare a atomului pentru a descompune atomul până când protonii, neutronii și electronii care alcătuiesc atomul sunt separați unul de celălalt. Această cantitate de energie este egală cu energie de legătură atomică.

Este cunoscut :
Numărul de protoni = 4
Numărul de neutroni = 9 – 4 = 5
Masa centrală ₄Be⁹ = 9,0121 sma
Masa protonului = 1,0078 amu
Masa neutronului = 1,0086 amu
1 amu este echivalentul unei energii de 931 MeV
Întrebat Energie de legătură atomică ₄Be⁹
Jawab :

Masa protonilor și neutronilor :
Masa tuturor protonilor = 4 x 1,0078 uma = 4,0312 uma
Masa tuturor neutronilor = 5 x 1,0086 uma = 5,043 uma  
Masa protonului și neutronului = 4,0312 uma + 5,043 uma = 9,0742 uma
Masă dispărută :
Masa protonilor și neutronilor – masa nucleului = 9,0742 uma – 9,0121 uma = 0,0621 uma
Energia eliberată = energia de legătură atomică :
0,0621 uma x 931 MeV = 57,82 MeV
Răspunsul corect este B.

Descriere: sma = unitate de masă atomică, sMeV = megaelectronVolt (unitate de energie)

5. Un nucleu atomic de uraniu 92U238 ₌ ^238,0508 uma. Masa protonilor (m _p ) = 1,0078 uma. Masa neutronilor (m _{n ) = 1.0086 uma. (1 uma = 931 MeV)} ^, atunci energia de legătură a unui atom de uraniu 92U238 _este …

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

Pembahasan
Este cunoscut :
Numărul de protoni = 92
Numărul de neutroni = 238 – 92 = 146
Masa centrală = 238,0508 amu
Masa protonului = 1,0078 amu
Masa neutronului = 1.0086 amu
Întrebat Energie de legătură atomică ₄Be⁹
Jawab :
Masa protonilor și neutronilor :
Masa tuturor protonilor = 92 x 1,0078 uma = 92,7176 uma
Masa tuturor neutronilor = 146 x 1,0086 uma = 147,2556 uma 
Masa protonului și neutronului = 92,7176 uma + 147,2556 uma = 239,9732 sma
Masă dispărută :
masa protonilor și neutronilor – masa nucleului = 239,9732 uma – 238,0508 uma = 1,9224 uma
Energia eliberată = energia de legătură atomică :
1,9224 uma x 931 MeV = 1789,75 MeV
Răspunsul corect este E.

6. Beneficiile radioizotopilor în viață includ:
(1) ca dispozitiv de urmărire a scurgerilor de țevi
(2) ca înlocuitor pentru instrumentele chirurgicale
(3) conservanți alimentari
(4) Încălzește rapid mâncarea
Afirmația corectă este…
A. (1), (2) și (3)
B. (1), (2) și (4)
C. (2), (3) și (4)
D. (1) și (3)
E. (2) și (4)
Pembahasan
Răspunsul corect este D.

7. Următoarele afirmații:
(1) radioterapie
(2) măsurarea conținutului de apă din sol
(3) ca trasor
(4) determinarea vârstei fosilelor
Utilizarea radioizotopilor în sectorul sănătății este...
A. (1), (2), (3) și (4)
B. (1), (2) și (3)
C. (1) și (3)
D. (2) și (4)
E. (4)
Pembahasan
Răspunsul corect este C.

8. Radioizotopul C-14 poate fi utilizat pentru….
A. detectarea funcției glandei tiroide
B. cunoașterea eficacității muncii inimii
C. distruge celulele canceroase
D. detectarea falsificării ceramice
E. determinarea vârstei fosilelor
Pembahasan
Răspunsul corect este E.

9. Radioizotopul iod-131 este utilizat de oameni pentru….
A. detectarea glandelor tiroide
B. detectarea bolilor osoase
C. distruge celulele canceroase
D. determinarea vârstei fosilelor
E. inspectarea materialelor fără a le deteriora
Pembahasan
Răspunsul corect este A.

Sursa întrebării:

Întrebări de fizică pentru examenul național de liceu/liceu vocațional