Física Nuclear y Reacciones Nucleares Problemas de Práctica

Transcripción

1 Slide 1 / 58 Física Nuclear y Reacciones Nucleares Problemas de Práctica

2 Slide 2 / 58 Multiopción

3 Slide 3 / 58 1 El núcleo atómico se compone de: A B C D E electrones protones protones y electrones protones y neutrones neutrones y electrones

4 Slide 4 / 58 2 El número de masa atómica representa lo siguiente: A B C D E El número total de electrones en el átomo El número total de protones en el átomo El número total de protones y neutrones en el átomo El número total de neutrones en el átomo El número total de electrones y protones en el átomo

5 Slide 5 / 58 3 El número atómico representa el siguiente: A B C D E El número de protones en el átomo El número de neutrones en el átomo El número total de protones y neutrones en el átomo El número total de electrones y neutrones el átomo El número total de protones y electrones en el átomo

6 Slide 6 / 58 4 El isótopo del carbono,,consiste de: Protones neutrones (A) 6 6 (B) 6 7 (C) 6 8 (D) 6 14 (E) 6 12

7 Slide 7 / 58 5 El isótopo de uranio,, consiste de: Protones neutrones (A) (B) (C) (D) (E)

8 Slide 8 / 58 6 Cuando un electrón es emitido por un inestable núcleo el número de masa atómica: A Aumenta por 1 B Aumenta por 2 C Disminuye por 1 D Disminuye por 2 E No cambia

9 Slide 9 / 58 7 Cuando un positrón es emitido por un núcleo inestable el número de masa atómica: A Aumenta por 1 B Aumenta por 2 C Disminuye por 1 D Disminuye por 2 E No cambia

10 Slide 10 / 58 8 Cuando una partícula α es emitida por un inestable núcleo el número de masa atómica: A Aumenta por 1 B Aumenta por 2 C Disminuye por 1 D Disminuye por 2 E No cambia

11 Slide 11 / 58 9 Cuando los protones y los neutrones libres se unen para formar un núcleo, la energía es: A B C D E Absorbida Destruida Creada sigue siendo la misma Liberada

12 Slide 12 / Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la masa de los nucleones separados y la masa del núcleo que forman es correcta? A B C D E La masa de los nucleones separados es mayor que la masa del núcleo que forman La masa de los nucleones separados es menor que la masa del núcleo que forman La masa de los nucleones separados es igual a la masa del núcleo que forman La masa de los nucleones separados es mayor que la masa del núcleo sólo para los núcleos ligeros La masa de los nucleones separados es mayor que la masa del núcleo sólo para los núcleos pesados

13 Slide 13 / Cuál de las siguientes es la masa de defecto de un núcleo? (M - masa del núcleo, mp - masa de protónes, mn - masa de neutrones) A B C D E Δm = Nm n + Zm p + M Δm = Nm n - Zm p M Δm = Nm n - Zm p M Δm = Nm n + Zm p M Δm = M - Nm n + Zm p

14 Slide 14 / Cuál de las siguientes es la energía de enlace? A B E = hf E = mgh C E = 1/2mv 2 D E = qv E E = Δmc 2

15 Slide 15 / Cuál de las siguientes es el producto correcto de la desintegración α:? A B C D E

16 Slide 16 / Cuál de los siguientes es el producto correcto de la descomposición β:? A B C D E

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18 Slide 18 / Cuál de las siguientes afirmaciones NO es cierta sobre la radiación α? A B C D E Es producida por los núcleos inestables Puede penetrar un pedazo de papel Puede ionizar gases Puede ser desviado por un campo magnético Se trata de un fotón electromagnético con longitud de onda corto.

19 Slide 19 / Cuál de las siguientes afirmaciones NO es cierto sobre radiación γ? A B C D E Es producida por los núcleos inestables Puede penetrar varios centímetros de plomo Puede ionizar gases Puede ser desviado por un campo magnético Se trata de un fotón electromagnético con longitud de onda corta

20 Slide 20 / Si el tiempo de vida media de un material radiactivo es de 2 días, cuanta cantidad de material hay después de 6 día? A 1/2 B 1/4 C 1/6 D 1/8 E 1/16

21 Slide 21 / En un experimento con material radiactivo una estudiante de física llevó a cabo dos mediciones. Inicialmente, se midió 120g del material y después de un cierto tiempo la cantidad del radiactivo material se redujo a 7,5g. Si el tiempo de vida media del material es de 20min, cual es el tiempo transcurrido entre las dos mediciones? A B C D E 20 min 40 min 60 min 80 min 100 min

22 Slide 22 / La reacción nuclear ocurre espontáneamente. Si M x, M Y, y M Z son las masas de las tres partículas, cual de las siguientes relaciones es verdadera? A B C D E M x < M y - M z M x < M y + M z M x > M y + M z M x - M y < M z M x - M z < M y

23 Slide 23 / La vida media de es de 24 días. Si 8 kg de este isótopo está presente inicialmente, cuanto hay después de 72 días? A B C D E 2 kg 1 kg 5 kg 4 kg 0,5 kg

24 Slide 24 / El cobalto 60 es una fuente radiactiva con una vida media de unos 5 años. Después de cuántos años será la actividad de una nueva muestra de cobalto-60 reducido a 1/8 de su valor original? A B C D E 2,5 años 5 años 10 años 15 años 25 años

25 Slide 25 / Un protón libre (m p =1,007825U) captura un neutrón (m n =1,008665U) y forma un deuterio (m d =2,014102U). Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta acerca de la masa de deuterio? A Menos de 1,007825U + 1,008662U B Mayor que 1,007825U + 1,008662U C Menos de 1,007825U - 1,008662U D Menos de 1,007825U + 1,008662U - 2,014102U E Es igual a 1,007825U + 1,008662U

26 Slide 26 / Cuando la reacción nuclear se lleva a cabo, cual de las siguientes es cierta después de la reacción? I. La energía se conserva II. La carga eléctrica se conserva III. La masa se conserva IV. El número de nucleones se conserva. A B C D E I y II I, II, y III III sólo I, II y IV IV sólo

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33 Slide 33 / 58 Respuesta libre

34 Slide 34 / Considere la siguiente reacción de fusión nuclear que utiliza deuterio y el tritio como combustible. A. Completa la ecuación de reacción. Cuál es el nombre de la nueva partícula liberada durante la reacción? B. Determina el defecto de masa de una sola reacción, dada la siguiente información. 2,0141u 4,0026u 3,016049u 1,0087u C. Determina la energía en julios liberada en una sola reacción de fusión. D. Los Estados Unidos requiere alrededor de 1,020J al año para cumplir con sus necesidades de energía. Cuántas reacciones sería necesario para proporcionar esta magnitud de energía?

35 Slide 35 / Considera la siguiente reacción de fusión nuclear que utiliza deuterio y el tritio como combustible. A. Completa la ecuación de reacción. Cuál es el nombre de la nueva partícula liberada durante la reacción?

36 Slide 36 / Considere la siguiente reacción de fusión nuclear que utiliza deuterio y el tritio como combustible. B. Determina el defecto de masa de una sola reacción, dada la siguiente información. 2,0141u 4,0026u 3,016049u 1,0087u

37 Slide 37 / Considere la siguiente reacción de fusión nuclear que utiliza deuterio y el tritio como combustible. C. Determina la energía en julios liberada en una sola reacción de fusión.

38 Slide 38 / Considere la siguiente reacción de fusión nuclear que utiliza deuterio y el tritio como combustible. D. Los Estados Unidos requiere alrededor de 1,020J al año para cumplir con sus necesidades de energía. Cuántas reacciones sería necesario para proporcionar esta magnitud de energía?

39 Slide 39 / Considere la siguiente reacción de fusión nuclear que utiliza deuterio y el tritio como combustible. A. Complete la ecuación de reacción. Cuál es el nombre de la nueva partículas liberada durante la reacción? B. Determina el defecto de masa de una sola reacción, dada la siguiente información. 2,0141u 4,0026u 3,016049u 1,0087u C. Determina la energía en julios liberada en una sola reacción de fusión. D. Los Estados Unidos requiere alrededor de 1,020 J al año para cumplir con sus necesidades de energía. Cuántas reacciones sería necesaria para proporcionar esta magnitud de la energía?

40 Slide 40 / Dos isótopos radiactivos se colocan en una recipiente de metal, que luego se sella. El gráfico representa el número de núcleos radiactivo n 1 y n 2 que permanecen en función de tiempo. A. Usando la gráfica, determina la vida media del isótopo 1 y la vida media del isótopo 2. Numero de isótopos Tiempo en años B. En el instante t = 5 años, cual isótopo se está deteriorando mas rápido? Explica tu razonamiento. C. Qué tipo de radiación (alpha, beta o gamma) sería más probable de escapar a través de las paredes del recipiente? D. Qué características del tipo de radiación en la parte (c) lo distingue de los otros dos? E. Después de muchos años, cuando se retira el recipiente, se encuentra que contiene gas de helio, y la masa total de los contenidos se encuentra que ha disminuido. Explica cada una de estas dos observaciones.

41 Slide 41 / Dos isótopos radiactivos se colocan en una recipiente de metal, que luego se sella. El gráfico representa el número de núcleos radiactivo n 1 y n 2 que permanecen en función de tiempo. A. Usando la gráfica, determina la vida media del isótopo 1 y la vida media del isótopo 2. Numero de isótopos Tiempo en años

42 Slide 42 / Dos isótopos radiactivos se colocan en una recipiente de metal, que luego se sella. El gráfico representa el número de núcleos radiactivo n 1 y n 2 que permanecen en función de tiempo. Numero de isótopos B. En el instante t = 5 años, cual isótopo se está deteriorando mas rápido? Explica tu razonamiento. Tiempo en años

43 Slide 43 / Dos isótopos radiactivos se colocan en una recipiente de metal, que luego se sella. El gráfico representa el número de núcleos radiactivo n 1 y n 2 que permanecen en función de tiempo. Numero de isótopos C. Qué tipo de radiación (alpha, beta o gamma) sería más probable de escapar a través de las paredes del recipiente? Tiempo en años

44 Slide 44 / Dos isótopos radiactivos se colocan en una recipiente de metal, que luego se sella. El gráfico representa el número de núcleos radiactivo n 1 y n 2 que permanecen en función de tiempo. Numero de isótopos D. Qué características del tipo de radiación en la parte (c) lo distingue de los otros dos? Tiempo en años

45 Slide 45 / Dos isótopos radiactivos se colocan en una recipiente de metal, que luego se sella. El gráfico representa el número de núcleos radiactivo n 1 y n 2 que permanecen en función de tiempo. Numero de isótopos E. Después de muchos años, cuando se retira el recipiente, se encuentra que contiene gas de helio, y la masa total de los contenidos se encuentra que ha disminuido. Explica cada una de estas dos observaciones. Tiempo en años

46 Slide 46 / Un núcleo de litio, mientras que en reposo, se desintegra a un núcleo d helio de masa de reposo de 6,6483 x kg y a un protón de masa de reposo de 1,6726x10-27 kg, como se muestra en la reacción siguiente. En esta reacción, el momento y la energía total se conservan. Después d desintegración, el protón se mueve con una velocidad no relativista de 2,12x10 7 m/s. a. Determina la energía cinética del protón. b. Determina la velocidad del núcleo de helio. c. Determina la energía cinética del núcleo de helio. d. Determina la masa que se transforma en energía cinética en esta desintegración. e. Determina la masa de reposo del núcleo de litio.

47 Slide 47 / Un núcleo de litio, mientras que en reposo, se desintegra a un núcleo d helio de masa de reposo de 6,6483 x kg y a un protón de masa de reposo de 1,6726x10-27 kg, como se muestra en la reacción siguiente. En esta reacción, el momento y la energía total se conservan. Después de desintegración, el protón se mueve con una velocidad no relativista de 2,12x10 7 m/s. a. Determina la energía cinética del protón.

48 Slide 48 / Un núcleo de litio, mientras que en reposo, se desintegra a un núcleo de helio de masa de reposo de 6,6483 x kg y a un protón de masa de reposo de 1,6726x10-27 kg, como se muestra en la reacción siguiente. En esta reacción, el momento y la energía total se conservan. Después de desintegración, el protón se mueve con una velocidad no relativista de 2,12x10 7 m/s. b. Determina la velocidad del núcleo de helio.

49 Slide 49 / Un núcleo de litio, mientras que en reposo, se desintegra a un núcleo d helio de masa de reposo de 6,6483 x kg y a un protón de masa de reposo de 1,6726x10-27 kg, como se muestra en la reacción siguiente. En esta reacción, el momento y la energía total se conservan. Después de desintegración, el protón se mueve con una velocidad no relativista de 2,12x10 7 m/s. c. Determina la energía cinética del núcleo de helio.

50 Slide 50 / Un núcleo de litio, mientras que en reposo, se desintegra a un núcleo de helio de masa de reposo de 6,6483 x kg y a un protón de masa de reposo de 1,6726x10-27 kg, como se muestra en la reacción siguiente. En esta reacción, el momento y la energía total se conservan. Después de desintegración, el protón se mueve con una velocidad no relativista de 2,12x10 7 m/s. d. Determina la masa que se transforma en energía cinética en esta desintegración.

51 Slide 51 / Un núcleo de litio, mientras que en reposo, se desintegra a un núcleo de helio de masa de reposo de 6,6483 x kg y a un protón de masa de reposo de 1,6726x10-27 kg, como se muestra en la reacción siguiente. En esta reacción, el momento y la energía total se conservan. Después de desintegración, el protón se mueve con una velocidad no relativista de 2,12x10 7 m/s. e. Determina la masa de reposo del núcleo de litio.

52 Slide 52 / Un núcleo de polonio con número atómico de 84 y número de masa de 210 decae a un núcleo de plomo por la emisión de una partícula alfa de masa 4,0026 unidades de masa atómica y energía cinética de 5,5MeV. (1 unidad de masa atómica = 931,5 MeV/c 2 = 1,66 x kg.) a. Determina cada una de las siguientes. i. El número atómico del núcleo de plomo ii. El número de masa del núcleo de plomo b. Determina la diferencia de masa entre el núcleo de polonio y el núcleo de plomo, teniendo en cuenta la energía cinética de la partícula de alfa, pero ignorando la energía de retroceso del núcleo de plomo. c. Determina la velocidad de la partícula alfa. Un clásico (no relativista) aproximación es adecuada. d. Determina la longitud de onda de De Broglie de la partícula alfa. La partícula alfa es dispersada por un núcleo de oro (número atómico 79) en una "pared" de colisión. e. Escribe una ecuación que podría ser utilizado para determinar la distancia mínima de cercanía de la partícula alfa con el núcleo de oro. No es necesario realmente resolver esta ecuación.

53 Slide 53 / Un núcleo de polonio con número atómico de 84 y número de masa de 210 decae a un núcleo de plomo por la emisión de una partícula alfa de masa 4,0026 unidades de masa atómica y energía cinética de 5,5MeV. (1 unidad de masa atómica = 931,5 MeV/c 2 = 1,66 x kg.) a. Determina cada una de las siguientes. i. El número atómico del núcleo de plomo ii. El número de masa del núcleo de plomo

54 Slide 54 / Un núcleo de polonio con número atómico de 84 y número de masa de 210 decae a un núcleo de plomo por la emisión de una partícula alfa de masa 4,0026 unidades de masa atómica y energía cinética de 5,5MeV. (1 unidad de masa atómica = 931,5 MeV/c 2 = 1,66 x kg.) b. Determina la diferencia de masa entre el núcleo de polonio y el núcleo de plomo, teniendo en cuenta la energía cinética de la partícula de alfa, pero ignorando la energía de retroceso del núcleo de plomo.

55 Slide 55 / Un núcleo de polonio con número atómico de 84 y número de masa de 210 decae a un núcleo de plomo por la emisión de una partícula alfa de masa 4,0026 unidades de masa atómica y energía cinética de 5,5MeV. (1 unidad de masa atómica = 931,5 MeV/c 2 = 1,66 x kg.) c. Determina la velocidad de la partícula alfa. Un clásico (no relativista) aproximación es adecuada.

56 Slide 56 / Un núcleo de polonio con número atómico de 84 y número de masa de 210 decae a un núcleo de plomo por la emisión de una partícula alfa de masa 4,0026 unidades de masa atómica y energía cinética de 5,5MeV. (1 unidad de masa atómica = 931,5 MeV/c 2 = 1,66 x kg.) d. Determina la longitud de onda de De Broglie de la partícula alfa.

57 Slide 57 / Un núcleo de polonio con número atómico de 84 y número de masa de 210 decae a un núcleo de plomo por la emisión de una partícula alfa de masa 4,0026 unidades de masa atómica y energía cinética de 5,5MeV. (1 unidad de masa atómica = 931,5 MeV/c 2 = 1,66 x kg.) e. Escribe una ecuación que podría ser utilizado para determinar la distancia mínima de cercanía de la partícula alfa con el núcleo de oro. No es necesario realmente resolver esta ecuación.

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