81. A radioaktivitás

Fizika középszintű érettségi

Magfizika

https://kemfiz.hu/fizika_kozep_magfizika.html

Teszek

6, 14, 22, 25, 26, 27, 41, 51, 53, 55, 56, 58, 59, 61, 69, 71, 82, 84, 87, 96, 101, 105, 106, 107, 110, 113, 116, 119, 120, 121, 127, 132, 133, 134, 142, 144

6. Melyik sugárzás elektromosan semleges?

Válasz: C) A gamma-sugárzás.

Indoklás:

Az alpha-sugárzás héliumatommagok (pozitív töltésű), a beta-sugárzás gyors elektronok vagy pozitronok (töltéssel rendelkeznek), míg a gamma-sugárzás nagyenergiájú elektromágneses sugárzás (fotonok árama), így elektromosan semleges.

4. Milyen atommag keletkezik a mag Beta-bomlása után?

Válasz: B) (A megadott opciók alapján a rendszáma eggyel nőtt, tömegszáma változatlan marad)

Indoklás:

A Beta-bomlás során a magban egy neutron protonná alakul át, miközben egy elektron (béta-részecske) és egy antineutrínó távozik. Emiatt a tömegszám (A) nem változik, de a rendszám ($Z$) eggyel nő.

22. A Rn-222 atommag alfa-bomló. Milyen atommag keletkezik a bomlás után?

Válasz: B) (Polónium izotóp keletkezik)

Indoklás:

Az alpha-bomlás során a magból egy héliumatommag (He-4) lép ki. Ekkor a tömegszám 4-gyel, a rendszám pedig 2-vel csökken ($222 - 4 = 218$, $86 - 2 = 84$, ami a polónium).

25. Az alábbi állítások egy radioaktív elem felezési idejére vonatkoznak. Melyik a helyes állítás?

Válasz: B) A radioaktív elemek felezési idejét a kémiai folyamatok nem befolyásolják.

Indoklás:

A felezési idő kizárólag atommag-fizikai tulajdonság, amit a külső fizikai (hőmérséklet, nyomás) és kémiai kötések (ionizáció, vegyületek képződése) egyáltalán nem tudnak megváltoztatni.

26. A beta--bomlás során az atommag elektron kibocsátásával stabilabb állapotba kerül. Hogyan változik az atommag nukleonösszetétele?

Válasz: B) Egy neutronnal kevesebb, mint egy protonnal több lesz a magban.

Indoklás:

A beta-bomlás fizikai lényege, hogy egy neutron átalakul egy protonná, egy elektronná és egy antineutrínóvá. Így a neutronok száma 1-gyel csökken, a protonoké pedig 1-gyel nő.

27. Milyen típusú radioaktív sugárzás tartalmaz a katódsugarak részecskéivel azonos részecskéket?

Válasz: B) A béta-sugárzás.

Indoklás:

A katódsugarak lényegében gyors elektronok nyalábjai. Mivel a beta-sugárzás szintén nagy sebességű elektronokból áll, a részecskék azonosak.

41. Honnan származik a beta-sugárzás során az atomot elhagyó elektron?

Válasz: A) Egy neutron az atommagban protonná és elektronná alakul, és az elektron kilép a magból.

Indoklás:

A béta-bomlás nem az elektronhéjról lök ki elektront, hanem magon belüli átalakulás eredménye: a neutron bomlik bomlástermékekre, és a keletkező elektron azonnal elhagyja a magot.

Indoklás:

Az alfa-bomlás alkalmával a kiindulási mag tömegszáma 4-gyel, rendszáma 2-vel csökken, így egy másik kémiai elem magja jön létre.

53. Adott az ismeretlen elem. Milyen elem keletkezhet ebből egy radioaktív bomlási folyamat során?

Válasz: A) 

Indoklás:

A radioaktív bomlástörvények (tömegszám- és rendszám-megmaradás) alapján határozható meg a keletkező új mag.

55. Milyen atommag keletkezik a 89-es rendszámú aktínium gamma-bomlásakor?

Válasz: C) Nem keletkezik új atommag, a bomlás ellenére marad az aktínium.

Indoklás:

A gamma-sugárzás egy elektromos felesleggel vagy gerjesztett állapotban lévő mag fotonkibocsátása. Mivel ekkor nem változik meg sem a protonok, sem a neutronok száma, a kémiai elem (az aktínium) változatlan marad.

56. Mit nevezünk mesterséges radioaktív izotópnak?

Válasz: B) Azt a radioaktív izotópot, amelyik a természetben nem található meg, de mesterségesen előállítható.

Indoklás:

A mesterséges izotópokat emberi beavatkozással (pl. részecskegyorsítókban, nukleáris reaktorokban magreakciók révén) hozzák létre, mivel a természetben nem stabilak vagy már elbomlottak.

58. Melyik részecske a leginstabilabb, azaz melyik bomlik el a legkisebb felezési idővel?  Melyik a legbomlékonyabb, azaz melyik bomlását jellemzi a legkisebb felezési idő? (neutron, proton, elektron?)

Válasz: B) A neutron.

Indoklás:

A szabad neutron instabil részecske, önállóan (atommagba nem beépülve) béta-bomlást szenved, és átlagosan körülbelül 10-15 perc alatt elbomlik (felezési ideje kicsi), míg a szabad proton rendkívül stabil (továbbra sem ismert a bomlása).

59. Van két különböző felezési idejű, alfa-bomló radioaktív izotópot tartalmazó anyagmintánk... Melyik mintából detektálunk előbb alfa-részecskét?

Válasz: C) Nem lehet előre megmondani, hogy melyikből repül ki előbb alfarészecske.

Indoklás:

A radioaktív bomlás tisztán véletlenszerű (statisztikus) folyamat az egyedi atommagok szintjén. Bár a makroszkopikus felezési idő különbözik, bármelyik mag elbomlhat az első pillanatban is.

Válasz: C) Egy neutron.

Indoklás:

A magreakció két oldalán a tömegszámok és rendszámok összegének meg kell egyeznie (törvények szerinti egyensúly).

69. Egy adott elemből radioaktív bomlás során új elem keletkezett. Milyen bomlás történhetett?

Válasz: B) Vagy alpha-, vagy beta-bomlás.

Indoklás:

Mind az alfa-, mind a béta-bomlás megváltoztatja a mag rendszámát, így a bomló atommag más kémiai elemmé alakul át (leányelem keletkezik). A gamma-sugárzás önmagában nem változtatja meg a rendszámot.

71. Milyen folyamatban alakulhat át egy C-14 atommag N-14 atommaggá?

Válasz: B) Béta-bomlás során.

Indoklás:

A szén-14 rendszáma 6, a nitrogén-14 rendszáma 7, míg a tömegszámuk változatlan (14). Mivel a rendszám 1-gyel nő, de a tömegszám nem változik, ez tipikus beta-bomlás.

82. Mit állíthatunk a Föld radioaktív uránkészletéről?

Válasz: A) Mennyisége biztosan csökken, mert földi körülmények között nem keletkeznek radioaktív uránizotópok.

Indoklás:

Az urán radioaktív bomlási sorok révén folyamatosan fogy, és mivel stabil földi folyamatok nem termelnek újat belőle, a készlet folyamatosan csökken.

84. Hogyan nevezik azt a radioaktív bomlástípust, amelynek során eggyel csökken az atommagban lévő neutronok száma?

Válasz: B) Negatív beta-bomlás.

Indoklás:

A beta--bomlás során egy neutronból proton lesz, így a neutronok száma 1-gyel csökken, a protonoké pedig 1-gyel nő.

87. Mit jelent az, hogy egy adott anyag radioaktív?

Válasz: A) Azt, hogy az anyag atommagjai spontán átalakulnak, miközben sugárzást bocsátanak ki.

Indoklás:

Ez a radioaktivitás alapvető definíciója: a instabil atommagok külső behatás nélkül (spontán) átalakulnak más atommagokká, és közben ionizáló sugárzást bocsátanak ki.

96. Melyik radioaktív bomlási folyamatban nő az atommag tömegszáma?

Válasz: D) Nincs ilyen radioaktív bomlás.

Indoklás:

Sem az alfa-, sem a béta-, sem a gamma-bomlás nem növeli az atommag tömegszámát (az alfa csökkenti, a béta és gamma változatlanul hagyja).

101. A bomlással átalakul. Milyen izotóp keletkezik?

Válasz: C) (A feladatbeli konkrét izotópra vonatkozó helyes leányelem)

Indoklás:

A bomlási egyenlet (tömegszám és rendszám megmaradása) alapján az adott nuklidból kiszámítható a leányelem.

105. Egy atommag radioaktív sugárzást bocsátott ki, közben a tömegszáma nem változott. Milyen sugárzást bocsáthatott ki?

Válasz: C) Csak béta- vagy gamma-sugárzást.

Indoklás:

Az alfa-bomlás mindig 4 egységgel csökkenti a tömegszámot. A béta-bomlás és a gamma-sugárzás nem módosítja a nukleonok összegét (a tömegszámot).

106. A laboratóriumban egy darab tiszta plutónium-239 fémet vizsgálnak. A fém hőmérséklete magasabb a környezeténél. Mi ennek az oka?

Válasz: A) A fémben lejátszódó radioaktív bomlások melegítik a mintát.

Indoklás:

A radioaktív bomlások során felszabaduló sugárzás energiája a mintán belül elnyelődik, és hővé alakul, ami megemeli a fém hőmérsékletét.

107. Egy Pu-244 atommag alfa-bomlással bomlik. Milyen leányelem keletkezik?

Válasz: B) U-240 (vagy a táblázat szerinti megfelelő leányelem jelölés)

Indoklás:

Alfa-bomláskor a tömegszám 4-gyel csökken (244 - 4 = 240), a rendszám pedig 2-vel csökken, ami meghatározza a keletkező új elemet.

110. Hogyan változik a C-14 izotóp felezési ideje a hőmérséklet növekedése esetén?

Válasz: B) A C-14 izotóp felezési ideje nem változik a hőmérséklet növekedésével.

Indoklás:

A felezési idő alapvető atommag-tulajdonság, a külső termikus hatásoktól teljesen független.

113. Honnan származik a Földön található U-238 izotóp?

Válasz: C) Több milliárd évvel ezelőtt működött, már felrobbant csillagok maradványaiból származik.

Indoklás:

A nehéz elemek (így az urán is) szupernóva-robbanások során keletkeztek a nukleoszintézis útján, és a Föld keletkezésekor kerültek a bolygónk anyagába.

116. Egy instabil atommag radioaktív sugárzást bocsátott ki, ennek során mind a rendszáma, mind pedig a tömegszáma változatlan maradt. Milyen sugárzást bocsátott ki?

Válasz: C) gamma-sugárzást.

Indoklás:

A gamma-sugárzás egy elektromágneses foton kibocsátása gerjesztett magállapotból, így sem a rendszám (Z), sem a tömegszám (A) nem változik meg.

119. Hogyan változik a C-14 izotóp felezési ideje ionizáció hatására?

Válasz: B) A C-14 izotópok felezési idejét nem változtatja meg az ionizáció.

Indoklás:

Az ionizáció (elektronok eltávolítása a burokból) nem érinti az atommagot, így a radioaktív bomlási jellemzők változatlanok maradnak.

121. Melyik sugárzásnak nagyobb az áthatolóképessége? Az alpha-sugárzásnak vagy a gamma-sugárzásnak?

Válasz: B) A gamma-sugárzásnak.

Indoklás:

Az alpha-sugárzás nehéz, nagy töltésű részecske, amit már egy papírlap vagy a levegő is elnyel néhány centiméteren; ezzel szemben a gamma-sugárzás nagyenergiájú foton, amelynek áthatolóképessége óriási (vastag ólom- vagy betonfal szükséges a lefékezéséhez).

127. Melyik az a radioaktív bomlásfolyamat, amelyben csökken az elbomló atommag tömegszáma?

Válasz: A) Csak az alfa-bomlás.

Indoklás:

Az alfa-részecske 2 protokollt és 2 neutront (összesen 4 nukleont) tartalmaz, így a kibocsátásakor a tömegszám pontosan 4-gyel csökken. A béta- és gamma-bomlás nem csökkenti a tömegszámot.

132. A következő atommag-reakcióban mi az X részecske?

Válasz: A) Neutron. (vagy a reakcióegyenlet szerinti megfelelő részecske)

Indoklás:

A magreakció oldalszámainak (tömegszám és rendszám) egyensúlyából határozható meg az ismeretlen X részecske.

133. A szén stabil vagy instabil izotópja bocsát ki rádióaktív sugárzást?

Válasz: B) Az instabil, amely így átalakul más atommaggá.

Indoklás:

A stabil izotópok nem bomlanak el spontán. Csak az energiaszempontból kedvezőtlen elrendezésű, instabil (radioaktív) izotópok bocsátanak ki sugárzást az elérésükhöz szükséges stabilabb állapot felé vezető úton.

134. A izotóp radioaktív, beta--sugárzó. Milyen atommag jön létre a bomlás során?

Válasz: D) (A béta-mínusz bomlás szabálya szerinti leányelem)

Indoklás:

Beta--bomláskor a rendszám 1-gyel nő, a tömegszám nem változik, így a megfelelő új elem keletkezik.

142. Az alábbi állítások az alpha-sugárzásra vonatkoznak. Melyik hamis?

Válasz: A) Az alfa-sugárzás áthatolóképessége olyan nagy, hogy lényegében gyengítetlenül átjut egy 1 cm vastag alumíniumlemezen.

Indoklás:

Ez az állítás hamis, mivel az alpha-sugárzás áthatolóképessége rendkívül kicsi; már egy vékony papírlap vagy néhány centiméteres légréteg is teljesen elnyeli.

144. Egy radioaktív AX magból azonos tömegszámú, de X-től különböző kémiai elem AY magja keletkezett egyetlen radioaktív bomlási folyamatban. Milyen bomlási folyamat volt ez?

Válasz: B) Biztosan béta-bomlás.

Indoklás:

Mivel a tömegszám változatlan maradt (A nem változott), de a kémiai elem megváltozott (vagyis a rendszám módosult), ez kizárólag béta-bomlás (vagy elektronbefogás/pozitronbomlás) lehetett. Az alfa-bomlás csökkentené a tömegszámot, a gamma pedig nem változtatná meg a kémiai elemet.

Vissza