Пән: «Атом және атом ядросының физикасы» Емтихан сұрақтары Білу және түсіну деңгейіндегі сұрақтар

Қолдану деңгейіндегі сұрақтар:

1. Планк формуласын қолдана отырып, T температурада (, +d) және (, +d) спектрлік интервалдарда 1 см³ қуыстағы фотондар санын анықтайтын өрнектердің тұжырымдаңыз.

   
   

2. Жылу сәулелену энергиясының спектрлік үлестірілуі Вин формуласына u(,T)=A³exp(–a/T), мұнда a=7,64 пс×К, сәйкестенетінін болжамдап, T=2000 К температура үшін сәулеленудің ең ықтимал жиілігі (а) мен ең ықтимал толқын ұзындығын (б) анықтаңыз.

   
   

3. 250 нм толқын ұзындығы бар электрмагниттік сәулеленуі әсерінен мырыш беттігінен ұшып шығатын фотоэлектрондардың максимал жылдамдығы мен мырыштың фотоэлектрлік шегін анықтаңыз.

   
   
4. 
   
   ^{Белгілі бір металдың беттігін алмаса отырып }1^{=0.35 мкм және }2^{=0.54 мкм толқын ұзындықтары бар} жарықпен сәулелендргенде, фотоэлектрондардың максимал жылдамдықтарында 2 есе айырмашылығы бар екендігі анықталды. Осы металдың шығу жұмысын табыңыз.
   
5. 
   
   T=10 МэВ кинетикалық энергиясы бар протон стационарлық бос электронның жанынан b=10 пм қашықтықта ұшып өтеді. Протонның траекториясы тұзусызықты және электрон қозғалмайды деп есептеп, электрон қабылдаған энергияны анықтаңыз.
   
6. 
   
   T=0,5 МэВ кинетикалық энергиясы мен I=5.0·10⁵ бөлшек/сек қарқындылығы бар альфа- бөлшектердің жіңішке шоғы алтын фольгаға нормаль бойымен түседі. Фольганың шашырататын учаскесінен r=15 см қашықтықта түскен сәулеге =60° бұрыш құрайтын шашыратылған бөлшектер ағынның тығыздығы J=40 бөлшек/(см²·с) болғанда, фольганың қалындығын анықтаңыз.
   

7. Альфа бөлшектерінің жіңішке шоғы күміс фольгаға нормаль бойымен түседі, оның артында шашыратылған бөлшектерді тіркеуге арналған есептегіш орнатылған. Күміс фольганы бірдей массалық қалыңдықтағы платина фольгасымен алмастырған кезде уақыт бірлігіне тіркелген альфа бөлшектерінің саны =1,52 есе өсті. Күмістің атомдық санын және екеуінің де атомдық массаларын белгілі деп ескере отырып, платинаның атомдық санын табыңыз.

   
   
8. 
   
   T=600 кэВ кинетикалық энергиясы бар альфа бөлшектерінің жіңішке шоғы n=1.1·10¹⁹ ядро/см^{2 құрамды алтын фольгаға нормаль бойымен түседі. <}0^{=20° бұрыштарда шашыраған альфа} бөлшектердің үлесін табыңыз.
   
9. 
   
   T=0.40 МэВ кинетикалық энергиясы бар альфа бөлшегі (а) тұрақты Pb ядросына; (б) Li⁷ тұрақты ядросына тура соққы кезінде қандай ең аз қашықтыққа жақындайды?
   
10. 
    
    T=0,50 МэВ кинетикалық энергиясы бар альфа бөлшегі тыныштықтағы Hg ядросының кулондық өрісімен =90° бұрышқа шағылысады. (а) оның траекториясының қисықтығының ең кіші радиусын; (б) бөлшек пен ядро арасындағы ең аз жақындау қашықтығын табыңыз.
    
11. 
    
    T=0.50 МэВ кинетикалық энергиясы бар альфа бөлшектердің жіңішке шоғы d=1.5 мг/см² массалық ^{қалыңдықтағы алтын фольгаға нормаль бойымен түседі. Сәуленің I}0 ^{қарқындылығы секундына 5.0·105 бөлшек құрайды. (a) 59-61°; (б) }0^{=60°-тан артық бұрыш интервалда =30 мин ішінде} фольгамен шашыратылған альфа бөлшектерің санын табыңыз.
    
12. 
    
    T=1.4 МэВ кинетикалық энергиясы бар протондардың жіңішке шоғы d=1.5 мг/см² массалық қалыңдықтағы жез фольгасына нормаль бойымен түседі. Фольгадағы мыс пен мырыштың массалық ^{қатынасы 7:3 болатынын ескере отырып, }0^{=30°-тан асатын бұрыштарда шашыраған протондардың} үлесін анықтаңыз.
    
13. 
    
    ^{T=1.5 МэВ кинетикалық энергиясы бар альфа бөлшектердің }0^{=60°-тан жоғары бұрыштарға} шашырауына сәйкестенетін уран ядросының эффектив көлденең қимасын табыңыз.
    

14. 90°-180° бұрыштық интервалында моноэнергиялы альфа-бөлшектердің шашырауына сәйкес келетін алтын ядроның эффектив көлденең қимасы =0.50 кб-ға тең. (a) альфа бөлшектердің энергиясын;

    
    

(b) =60° бұрышқа сәйкес келетін d/d(кб/срад) шашыраудың дифференциалды қимасын табыңыз.

15. Шеткі сызықтары арақашықтығы =5.18·10¹⁵ c^–1 тең He⁺ иондарының спектрлік қатарындағы бірінші сызықтың толқын ұзындығын анықтаңыз.

    
    

16. 1. Жартылай ыдырау периоды 71.3 тәулік радиоактивті кобальттың қандай бөлігі 1 айдың ішінде ыдырайды? 2. Бастапқыда қозғалмайтын Li⁶ ядродан 7 МэВ кинетикалық энергиясы бар альфа- бөлшегі серпімді шашырайды. Шашырау бұрышы 60 болғанда, серпімді ядроның кинетикалық энергиясын анықтаңыз.

    
    

17. 1. Жартылай ыдырау периоды 15 сағатқа тең Na²⁴ радионуклидінің 1 мг мөлшері 1 сағатта қанша бета- бөлшектерді шығарады? 2. Бастапқыда қозғалмайтын дейтеронға нейтрон серпімді соғады. а) мамаңлайлық соқтығысу мен б) тік бұрышта шашырағандағы нейтронның жоғалтқан энергиясының бөлігін табыңыз.

    
    

18. 1. Mg²³ радионуклидтің бета-ыдырауын зерттеуге арналған есептегіш t=0 с мезетінде іске қосылды. ^t1^{=2 с уақыт мезетінде N}1 ^{beta-бөлшек тіркелді, ал t}2^=3t1 ^{мезетінде тіркелген beta-бөлшектер саны 2.66} есе өсті. Аталған ядроның орташа өмір сүру уақытын анықтаңыз. 2. Бастапқыда қозғалмайтын протоннан серпімді соқтығысу нәтижесінде дейтронның максимал шашырау бұрышын табыңыз.

    
    

19. 1. Берілген препараттың активтігі 7 тәулікте 2,5 есе азйды. Жартылай ыдырау периодын табыңыз.

    
    
    2. 
       
       ^{Ядро радиусы 𝑅 = 0.133}√^{𝐴 тең деп алып (мұнда A – ядроның массалық саны), ядро тығыздығы мен} ядро көлемінің бірлігіне келетін нуклондар санын бағалаңыз.
       

20. 1. Бастапқы мезетте радиоактивті нуклидтің активтігі 650 ыдырау/мин болған. Жартылай ыдырау периодының жартысы өткенде препараттың активтігі қандай болады? 2. Келесі ядролық реакцияларда x таңбаларын анықтаңыз: (a) B¹⁰(x,)Be⁸; (b) O¹⁷(d,n)x; (c) Na²³(p,x)Ne²⁰; (d) x(p,n)Ar³⁷.

    
    

21. 1. U²³⁸ препаратының 1 г мөлшері секундына 1.24·10⁴ альфа-бөлшек шығарады. Осы ядроның жартылай ыдырау периодын және препараттың активтігін табыңыз. 2. Протондар мен нейтрондар саны бірдей және радиусы Al²⁷ ядродағын 1.5 есе аз ядроның байланыс энергиясын анықтаңыз.

    
    

22. 1. Уран кенінде U²³⁸ ядролар саны Pb²⁰⁶ ядроларыннан 2.8 есе көп. Қорғасынның Pb²⁰⁶ изотопы уран сериясының соңғы ыдырау өнімі болып табылады деп есептеп, кеннің жасын бағалаңыз. U²³⁸ ядроларының жартылай ыдырау периоды 4.5·10⁹ жыл. 2. B¹¹ ядро құрамындағы нейтрон мен протонның байланыс энергияларының айырымын табыңыз. Айырымын түсіндіріңіз.

    
    

23. 1. Na²⁴ және U²³⁵ нуклидтерінің меншікті активтігін есептеңіз. Ядролардың жартылай ыдырау периодтары 15 сағат және 7.1·10⁸ жыл құрайды. 2. Ne²⁰ ядроны екі альфа-бөлшек пен C¹² ядроға ыдырату үшін қажетті энергияны есептеңіз. Ne²⁰, He⁴, және C¹² ядролардың бір нуклонға келетін байланыс энергиялары 8.03, 7.07 және 7.68 МэВ құрайды.

    
    

24. 1. Радиоактивті Co⁵⁸ және радиоактивті емес Co⁵⁹ ядролардан құрылған препараттың меншікті активтігі 2.2·10¹² ыд/(с·г) құрайды. Co⁵⁸ ядроның жартылай ыдырау периоды 71.3 тәулікке тең. Радиоактивті кобальт массасының жалпы препараттың массасына қатынасын (%) анықтаңыз.

    
    
    2. 
       
       ^A1^+A2^A3^+A4 ^{ядролық реакциясына қатысатын ядролардың байланыс энергиялары E}1^{, E}2^{, E}3 ^{және E}4 ^{тең екендігін ескере отырып, реакцияның энергиясын табыңыз.}
       

25. 1. Жартылай ыдырау периоды 14.3 тәулікке тең P³² радионуклиді реакторда 2.7·10⁹ ядро/сек жылдамдықпен өндіріледі. Өндіру басталғаннан қанша уақыттан кейін активтік 10⁹ ыд/сек жетеді?

    
    

    2. H² дейтерийден 1 г He⁴ өндірілгенде қандай жылу мөлшері шығарылады? Анықталған шамаға эквивалентті болатын 30 кДж/г жылу өнімділігі бар көмірдің массасын табыңыз.

       
       
26. 
    
    ^{1. Bi210 радионуклиді 𝐵𝑖210 → 𝑃𝑜210 → 𝑃𝑏206 (тұрақты) схема бойынша ыдырайды, мұнда }1^=1.60·10-
    

₁ ₂

27. 1. (a) Бес альфа- және төрт бета-ыдырау нәтижесінде альфа-радиоактивті Ra²²⁸ ядродан пайда болатын изотопты анықтаңыз. (b) Қанша альфа- және ^--ыдыраудан кейін U²³⁸ ядро Pb²⁰⁶ тұрақты изотопына айналады? 2. Атом массаларының кестесін қолдана отырып, келесі реакциялардың энергияларын табыңыз: (a) Li⁷(p,n)Be⁷; (b) Be⁹(n,)Be¹⁰; (c) Li⁷(,n)B¹⁰; (d) O¹⁶(d,)N¹⁴.

    
    

28. 1. Тыныштықта орналасқан Pb²⁰⁰ ядросы 5.77 МэВ кинетикалық эенергиясы бар альфа-бөлшекті шығарады. Туынды ядроның серпу жылдамдығын анықтаңыз. Ыдырауда шығарылатын жалпы энергиясының қандай бөлігі туынды ядроның серпу энергиясына жұмсалады? 2. Атом массаларының кестесін қолдана отырып, B¹⁰(n,)Li⁷ реакция өнімдерінің жылдамдығын анықтаңыз. Реакцияда өту барысында баяу нейтрондар мен тыныштықтағы бор ядролары өзара әсерлеседі.

    
    

29. 1. Орташа өмір сүру уақытында 1 мг Po²¹⁰ препараты шығаратын жылудың мөлшерін табыңыз. Шығарылатын альфа-бөлшектердің кинетикалық энергиясы 5.3 МэВ құрайды. Барлық туынды ядролар негізгі күйінде пайда болады. 2. Қозғалмайтын литий мишеньді атқылаған протондар

    
    

Li⁷(p,n)Be⁷ реакциясының өтуіне әкеледі. Пайда болатын нейтрон қозғалмау үшін протонның кинетикалық энергиясы қандай болу керек?

30. 1. 129 кэВ қоздыру энергиясы бар қозғалмайтын еркін Ir¹⁹¹ ядросы гамма-квант шығарып негізгі күйге ауысады. Ядро серпуіне байланысты гамма-кванттар энергиясының фракциялық өзгеруін есептеңіз.

    
    

    2. 10 МэВ кинетикалық энергияға ие нейтрон 6.17 МэВ табалдырықты C¹²(n,)Be⁹ ядролық реакцияның өтуіне әкеледі. Қатысатын нейтрондардың бағытына перпендикуляр шығатын альфа- бөлшектердің кинетикалық энергиясын анықтаңыз.