Zadanie 10: Reakcja jądrowa protonu z jądrem litu

Arkusz: CKE Czerwiec 2023 · Czerwiec · 2023
Punkty: 6 pkt
Dział: Fizyka jądrowa · Reakcje jądrowe
Trudność: Poziom trudności: trudne

Wiązkę protonów przyśpieszono w polu elektrycznym napięciem

U = 270\,\text{kV}

od prędkości początkowej równej

0

do prędkości o wartości

v

. Przyśpieszona wiązka protonów pada na tarczę zawierającą jądra litu

^7_3\text{Li}

. W wyniku zderzenia pojedynczego protonu z nieruchomym jądrem litu

^7_3\text{Li}

powstały dwie cząstki

\alpha

. Całkowita energia kinetyczna cząstek

\alpha

jest większa od energii kinetycznej protonu padającego na tarczę. Masy jąder i cząstek uczestniczących w opisanej reakcji jądrowej, wyrażone w jednostkach atomowych, mają następujące wartości:

m_p = 1,007276\,\text{u}

m_\alpha = 4,001506\,\text{u}

m_{\text{Li}} = 7,014357\,\text{u}

Treść zadania

Zadanie 10.1. (0–2) Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe. 1. Suma mas jądra litu

^7_3\text{Li}

i protonu jest większa od sumy mas dwóch cząstek

\alpha

. 2. Energia wiązania jądra litu

^7_3\text{Li}

jest większa od sumy energii wiązań dwóch jąder helu

^4\text{He}

. 3. Suma mas czterech oddzielnych nukleonów tworzących jądro helu

^4\text{He}

jest większa od masy jądra helu. Zadanie 10.2. (0–1) Zapisz równanie reakcji jądrowej opisanej we wstępie do zadania. W zapisie reakcji uwzględnij liczby masowe oraz liczby atomowe. Zadanie 10.3. (0–3) Oblicz łączną energię kinetyczną produktów reakcji. Wynik podaj w MeV, zaokrąglony do czterech cyfr znaczących.

Odpowiedź i wynik końcowy

10.1: 1. P, 2. F, 3. P. 10.2:

^1_1\text{p} + ^7_3\text{Li} \rightarrow ^4_2\text{He} + ^4_2\text{He}

(lub

2^4_2\alpha

). 10.3:

E_k \approx 17,58\,\text{MeV}

Wideo-rozwiązanie krok po kroku

Obejrzyj publiczne rozwiązanie wideo na YouTube