КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА. АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА.

Вариант 00

1. Найти массу m фотона: а) красных лучей света (λ=700 нм); б) рентгеновских лучей (λ=25 пм); в) гамма лучей (λ=1,24 пм).

2. При фотоэффекте с платиновой поверхности электроны полностью задерживаются разностью потенциалов U=0,8 В. Найти длину волны λ применяемого облучения и предельную длину волны λ_o, при которой еще возможен фотоэффект.

3. Найти радиусы r_k трех первых боровских электронных орбит в атоме водорода и скорости u_k электронов на них.

4. Найти постоянную экранирования b для L-серии рентгеновских лучей, если известно, что при переходе электрона в атоме вольфрама с М- на L-слой испускаются рентгеновские лучи с длиной волны λ=143 пм.

5. При переходе электрона в атоме с L- на K-слой испускаются рентгеновские лучи с длиной волны λ=78,8 пм. Какой это атом? Для K-серии постоянная экранирования b=1.

6. Сколько атомов полония распадается за время Dt=1 сут из N=10⁶ атомов?

7. Кинетическая энергия a-частицы, вылетающей из ядра атома полония Po при радиоактивном распаде W_k=7,68 МэВ. Найти: а) скорость u a-частицы; б) полную энергию W, выделяющуюся при вылете a-частицы; в) число пар ионов Ν, образуемых a-частицей, принимая, что на. образование одной пары ионов в воздухе требуется энергия W₀=34 эВ; г) ток насыщения I_н в ионизационной камере от всех a-частиц, испускаемых полонием. Активность полония a=3,7·10⁴ Бк.

8. Найти энергию Q, выделяющуюся при реакции Ве + Н B + n.

9. При бомбардировке изотопа азота N нейтронами получается изотоп углерода С, который оказывается b-радиоактивным. Написать уравнения обеих реакций.

10. До какой энергии W можно ускорить a-частицы в циклотроне, если относительное увеличение массы частицы k=(m-m₀)/m₀ не должно превышать 5%?

11. В ядерной физике принято число заряженных·частиц, бомбардирующих мишень, характеризовать их общим зарядом, выраженным в микроампер-часах (мкА×ч). Какому числу заряженных частиц соответствует общий заряд q=1 мкА×ч? Задачу решить для: а) электронов; б) a-частиц.

12. Неподвижный K⁰-мезон распадается на два заряженных p-мезона. Масса покоя K⁰-мезона m₀(K⁰)=965m₀, где m₀ — масса покоя электрона; масса каждого p-мезона m(p)=1,77m₀(p), где m₀(p) — его масса покоя. Найти массу покоя m₀(p) p-мезонов и их скорость u в момент образования.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА. АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА.

Вариант 01

1. Найти энергию ε, массу т и импульс p фотона, если соответствующая ему длина волны λ==1,6 пм.

2. Вакуумный фотоэлемент состоит из центрально катода (вольфрамового шарика) и анода {внутренней поверхности посеребренной изнутри колбы). Контактная разность потенциалов между электродами U₀=0,6 В ускоряет вылетающие электроны. Фотоэлемент освещается светом с длиной волны λ=230 нм. Какую задерживающую разность потенциалов U надо приложить между электродами, чтобы фототок упал до нуля? Какую скорость получат электроны, когда они долетят до анода, если не прикладывать между катодом и анодом разности потенциалов?

3. Найти кинетическую W_k, потенциальную W_p, полную W энергии электрона на первой боровской орбите.

4. Считая, что формула Мозли с достаточной степенью точности дает связь между длиной волны λ характеристических рентгеновских лучей и порядковым номером элемента Ζ, из которого сделан антикатод, найти наибольшую длину волны λ линий K-серии рентгеновских лучей, даваемых трубкой с антикатодом из: а) железа; б) меди; в) молибдена; г) серебра; д) тантала; е) вольфрама; ж) платины. Для K-серии постоянная экранирования b=1.

5. Воздух в некотором объеме V облучается рентгеновскими лучами. Экспозиционная доза излучения D_э=4,5 Р. Какая доля атомов, находящихся в данном объеме, будет ионизована этим излучением?

6. Сколько атомов радона распадается за время Dt=1 сут из N=10⁶ атомов?

7. Какую массу m₂ радиоактивного изотопа Bi надо добавить к массе m₁=5 мг нерадиоактивного изотопа Bi, чтобы через время t=10сут после этого отношение числа распавшихся атомов к числу нераспавшихся было равно 50%? Постоянная распада изотопа Bi равна λ=0,14 сут^-1.

8. Найти энергию Q, выделяющуюся при реакции Li + Н Ве + n.

9. При бомбардировке изотопа алюминия Al a-частицами получается радиоактивный изотоп фосфора P который затем распадается с выделением позитрона. Написать уравнения обеих реакций. Найти удельную активность a_m изотопа P, если его период полураспада T_1/2=130 с.

10. Энергия дейтронов, ускоренных синхротроном W=200 МэВ. Найти для этих дейтронов отношение m/m₀, (где m - масса движущегося дейтрона и m₀ - его масса покоя) и скорость u.

11. При упругом центральном столкновении нейтрона с неподвижным ядром замедляющего вещества кинетическая энергия нейтрона уменьшилась в 1,4 раза. Найти массу m ядер замедляющего вещества.

12. Вывести формулу, связывающую магнитную индукцию В поля циклотрона и частоту n приложенной к дуантам разности потенциалов. Найти частоту приложенной к дуантам разности потенциалов для дейтронов, протонов и a-частиц. Магнитная индукция поля B=1,26 Тл.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА. АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА.

Вариант 02

1. Ртутная дуга имеет мощность N=125 Вт. Какое число фотонов испускается в единицу времени в излучении с длинами волн λ, равными: 612,3; 579,1; 546,1; 404,7; 365,5; 253,7 нм? Интенсивности этих линий составляют соответственно 2; 4; 4; 2,9; 2,5; 4% интенсивности ртутной дуги. Считать, что 80% мощности дуги идет на излучение.

2. Найти постоянную Планка h, если известно, что электроны, вырываемые из металла светом с частотой ν₁=2,2×10¹⁵ Гц, полностью задерживаются разностью потенциалов U₁=6,6 В, а вырываемые светом с частотой ν₂=4,6×10¹⁵ Гц — разностью потенциалов U₂=16,5B.

3. Найти кинетическую энергию W_k электрона, находящегося на n-й орбите атома водорода, для n=1; 2; 3; 4 и .

4. Какую наименьшую разность потенциалов U надо приложить к рентгеновской трубке, чтобы получить все линии K-серии, если в качестве материала антикатода взять; а) медь; б) серебро; в) вольфрам; г) платину?

5. Рентгеновская трубка создает на некотором расстоянии мощность экспозиционной дозы P_э=2,58×10^-5 А/кг. Какое число N пар ионов в единицу времени создает трубка на единицу массы воздуха при данном расстоянии.

6. Найти активность а массы m=1 г радия.

7. К массе m₁=10 мг радиоактивного изотопа Ca добавлена масса m₂=30 мг нерадиоактивного изотопа Ca. На сколько уменьшилась удельная активность a_m радиоактивного источника?

8. Написать недостающие обозначения в реакция:

а) Al(n,a)x; б) F(n,a) O;

в) Mn(x,n) Fe; г) Al(a,p)x;

д) N(n,x) C; е) F(n,a) O;

9. При бомбардировке изотопа Na дейтронами образуется b-радиоактивный изотоп Na. Счетчик b-частиц установлен вблизи препарата, содержащего радиоактивный Na. При первом, измерении счетчик дал 170 отбросов 1 мин, а через сутки — 56 отбросов за 1 мин. Написав уравнения обеих реакций. Найти период полураспада T_1/2 изотопа Na.

10. В фазотроне увеличение массы частицы при возрастании ее скорости компенсируется увеличением периода ускоряющего поля. Частота разности потенциалов, подаваемой на дуанты фазотрона, менялась для каждого ускоряющего цикла от n₀=25 МГц до n=18,9 МГц. Найти магнитную индукцию В поля фазотрона и кинетическую энергию W вылетающих протонов.

11. Какую часть первоначальной скорости будет составлять скорость нейтрона после упругого центрального столкновения с неподвижным ядром изотопа Na.

12. Вывести формулу, связывающую энергию W вылетающих из циклотрона частиц и максимальный радиус кривизны R траектории частиц. Найти энергию W вылетающих из циклотрона дейтронов, протонов и a-частиц, если максимальный радиус кривизны R=48,3 см; частота приложенной к дуантам разности потенциалов n=12 МГц.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА. АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА.

Вариант 03

1. С какой скоростью υ должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона с длиной волны λ=520 нм?

2. Фотоны с энергией ε=4,9 эВ вырывают электроны из металла с работой выхода A=4,5 эВ. Найти максимальный импульс p_max, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона.

3. Найти период Т обращения электрона на первой боровской орбите атома водорода и его угловую скорость.

4. Длина волны гамма-излучения радия λ=1,6 пм. Какую разность потенциалов U надо приложить к рентгеновской трубке, чтобы получить рентгеновские лучи с этой длиной волны?

5. Воздух, находящийся при нормальных условиях в ионизационной камере объемом V=6 см³, облучается рентгеновскими лучами. Мощность экспозиционной дозы рентгеновских лучей P_э=0,48 мР/ч. Найти ионизационный ток насыщения I_н.

6. Найти массу m радона, активность которого a=3,7×10¹⁰ Бк.

7. Найти удельную активность a_m искусственно полученного радиоактивного изотопа стронция Sr.

8. Какую массу Μ воды можно нагреть от 0 ^oС до кипения, если использовать все тепло, выделяющееся при реакции Li(p,a), при полном разложении массы m=1 лития?

9. Какая энергия Q₁ выделится, если при реакции Ве + Н B + n подвергаются превращению все ядра, находящиеся в массе m=1 1 г алюминия? Какую энергию Q₂ надо затратить, чтобы осуществить это превращение, если известно, что при бомбардировке ядра алюминия a-частицами с энергией W=8 МэВ только одна a-частица из n=2×10⁶ частиц вызывает превращение?

10. Протоны ускоряются в фазотроне до энергии W=660 МэВ, a-частицы — до энергии W=840 МэВ. Для того чтобы скомпенсировать увеличение массы, изменялся период ускоряющего поля фазотрона. Во сколько раз необходимо было изменить период ускоряющего поля фазотрона (для каждого ускоряющего цикла) при работе: а) с протонами; б) с a-частицами?

11. Для получения медленных нейтронов их пропускают через вещества, содержащие водород (например, парафин). Какую наибольшую часть своей кинетической энергии нейтрон, массой m₀ может передать: а) протону (масса m₀), б) ядру атома свинца (масса 207×m₀)? Наибольшая часть передаваемой энергии соответствует упругому центральному столкновению.

12. Максимальный радиус кривизны траектории частиц в циклотроне R=35 см; частота приложенной к дуантам разности потенциалов n=13,8 МГц. Найти магнитную индукцию В поля, необходимого для синхронной работы циклотрона, и максимальную энергию W вылетающих протонов.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА. АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА.