Fisica - Scuola secondaria di secondo grado La fisica nucleare Le reazioni nucleari esoenergetiche Fissione nucleare

Energia nucleare e particelle elementari

20 esercizi

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Fisica

A: In una reazione nucleare indotta si conserva la carica elettrica totale, ma non il numero totale di nucleoni.

B: Le trasmutazioni nucleari indotte possono essere usate per produrre isotopi che non sono presenti in natura.

C: I neutroni termici hanno energie cinetiche superiori a 0,04 eV.

D: La scissione di un nucleo in due frammenti di massa inferiore è detta fusione nucleare.

E: A parità di massa di combustibile, una reazione di fusione produce più energia di una fissione.

Vero o falso

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Fisica

Alla famiglia dei leptoni appartengono:

A: i pioni.

B: i protoni.

C: i neutroni.

D: i fotoni.

E: i muoni.

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Fisica

Completa le seguenti affermazioni sulla classificazione delle particelle.
La famiglia dei ________, a cui appartiene il fotone, è composta da particelle che giocano un ruolo centrale nelle interazioni fondamentali.
La famiglia dei ________, a cui appartengono l'elettrone e il muone, è formata da particelle che interagiscono attraverso l'interazione nucleare ________.
La famiglia degli ________, formata da particelle che interagiscono sia mediante interazione nucleare forte sia attraverso interazione nucleare debole e elettromagnetica, si divide in due gruppi: i mesoni e i ________.

Completamento aperto

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Fisica

Le barre di controllo di un reattore nucleare possono essere abbassate o sollevate rispettivamente dentro o fuori del nocciolo. Esse vengono:

A: abbassate nel nocciolo se il reattore diventa supercritico.

B: abbassate nel nocciolo se il reattore diventa subcritico.

C: sollevate se il reattore diventa supercritico.

D: lasciate nella loro posizione, perché non servono alla gestione dello stato di criticità del reattore nucleare.

E: sollevate se il reattore diventa subcritico.

Scelta multipla

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Fisica

Una stella si forma quando una nube di gas interstellare subisce una gigantesca condensazione prodotta dalla forza di ________. La maggior parte del gas interstellare contiene ________. Normalmente le nubi si trovano in una situazione di ________, perché la forza di gravità che le farebbe collassare su se stesse viene controbilanciata dalla ________ interna della nube dovuta al ________ delle particelle. Se si rompe questo equilibrio, inizia un ________ che può portare alla formazione di una stella.

Posizionamento

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Fisica

Nella tomografia a emissione di ________, o scansione PET, viene iniettato un isotopo ________ all'interno del corpo umano, all'interno del quale si accumula in siti specifici. L'isotopo decade emettendo un positrone, che si annichila con un ________ del tessuto biologico dando luogo a due ________. Questi due fotoni si allontanano dal punto in cui è avvenuta l'annichilazione in versi ________ e colpiscono dei rivelatori posizionati in punti diametralmente opposti di un anello che circonda il paziente. Questa informazione viene sfruttata per produrre un'immagine al ________ che può essere utile per diagnosticare anomalie nella zona in cui si è ________ il radioisotopo.

Completamento aperto

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Fisica

Le componenti fondamentali di un reattore nucleare sono: ________ di neutroni (per esempio acqua), che rallenta i neutroni prodotti nelle fissioni; ________, in grado di assorbire facilmente neutroni; ________, contenenti il materiale fissile nel cosiddetto nocciolo.

Completamento chiuso

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Fisica

Stabilisci quali delle seguenti affermazioni sul Modello Standard sono vere e quali false.

A: Il Modello Standard è una costruzione teorica sviluppata tra gli anni '50 e '90 del secolo scorso, in grado di interpretare e descrivere le interazioni tra tutti i costituenti noti della materia.

B: Secondo il Modello Standard tutte le particelle elementari che sono state scoperte interagiscono l'una con l'altra mediante una o più delle seguenti quattro forze: forza gravitazionale, interazione nucleare forte, interazione nucleare debole e forza di gravità.

C: L'interazione elettromagnetica coinvolge tutte le particelle con carica elettrica, l'interazione nucleare debole opera su tutte le particelle del Modello Standard, e quella forte agisce solo sui quark.

D: Il Modello Standard è una teoria di campo quantistica, ovvero è consistente sia con la meccanica quantistica sia con la relatività speciale, e descrive la realtà sotto forma di campi.

Vero o falso

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Fisica

Determina l'elemento sconosciuto ^A_ZX nella seguente reazione nucleare:

^A_ZX + ¹⁴₇N --> ¹⁴₆X + ¹₁H

A: C

B: D

C: B

D: A

Scelta multipla

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Fisica

All'interno del circuito di raffreddamento di un rivelatore di particelle, una certa quantità d'acqua assorbe una dose di raggi γ pari a 2,5 x 10⁵ Gy.
Sapendo che l'acqua ha un calore specifico c = 4186 J/(kg°C), calcola il suo innalzamento di temperatura ΔT.

ΔT = ________ °C

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

Completamento aperto

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Fisica

Nei decadimenti radioattivi, un nucleo padre radioattivo decade spontaneamente in un nucleo figlio. È anche possibile provocare il ________ di un nucleo stabile colpendolo con un altro nucleo, una particella (atomica o subatomica) o un fotone γ. Si dice che avviene una reazione nucleare ogni volta che un nucleo, una particella o un fotone produce una ________ in un nucleo bersaglio.
Le reazioni nucleari indotte obbediscono alle leggi di ________ della fisica. In particolare, sia la carica elettrica totale che il numero totale di ________ si conservano durante una reazione nucleare indotta. Ciò rende possibile identificare il nucleo prodotto in una reazione.

Completamento aperto

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Fisica

Quanta energia viene liberata in media per ogni fissione?

A: 20 MeV

B: 2 eV

C: 200 MeV

D: 20 eV

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Fisica

Consideriamo la seguente reazione nucleare:
²⁷₁₃Al (α, p) ³¹₁₅P
Quale delle seguenti affermazioni è inerente a questa reazione?

A: Questa reazione viola soltanto il principio di conservazione del numero dei nucleoni.

B: Questa reazione viola soltanto il principio di conservazione della carica.

C: Questa reazione viola sia il principio di conservazione della carica che il principio di conservazione del numero dei nucleoni.

D: Questa reazione non viola alcun principio di conservazione.

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Fisica

Quando un ________ urta contro un nucleo di uranio che lo assorbe, provoca in esso vibrazioni e deformazioni. Le vibrazioni continuano fino a quando la deformazione è tale da impedire che le forze nucleari ________ bilancino le forze elettrostatiche di ________ tra i protoni.
A questo punto, il nucleo si scinde in frammenti, che trasportano una grande quantità di energia principalmente sotto forma di energia ________. In origine questa energia era immagazzinata nel nucleo iniziale sotto forma di energia potenziale ________.

Completamento chiuso

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Fisica

La fissione del nucleo di ²³⁵₉₂U può avvenire in diversi modi. In generale si può scrivere come segue:
¹₀n +²³⁵₉₂U --> ^Ax_ZxX + ^Ay_ZyY + η¹₀n
dove X e Y identificano i prodotti della fissione e η è il numero di neutroni prodotti.
Quali delle seguenti affermazioni sono vere?

A. Il nucleo di partenza è sempre lo stesso; dunque non importa a quali elementi si riferiscano X e Y.
B. Maggiore è il numero η dei neutroni prodotti, minore è la somma dei nucleoni Ax e Ay.
C. La somma dei numeri atomici Zx e Zy è la stessa; dunque non importa a quali elementi si riferiscano X e Y.

A: A

B: A e B

C: B e C

D: A, B e C

E: A e C

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Fisica

Quali (o quale) delle seguenti caratteristiche renderebbe una reazione di fissione inutile per la produzione di energia in un reattore?

A. La reazione non produce neutroni.
B. I nucleoni dei prodotti di fissione hanno un'energia di legame inferiore a quella dei nucleoni del nucleo iniziale.
C. Ogni fissione provoca un ulteriore evento di fissione.

A: A

B: A e C

C: A e B

D: A, B e C

E: B e C

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Fisica

L'energia di legame per nucleone ha un valore massimo di circa 8,7 MeV/nucleone per nuclei caratterizzati da A = 60. Per nuclei con un numero di nucleoni più grande o più piccolo di circa 60, l'energia di legame per nucleone è inferiore. Considera allora le due reazioni di fusione nucleare mostrate nella figura.
Quale di queste due reazioni potenzialmente conduce a un guadagno netto di energia? Si libera energia al termine di entrambe le reazioni? O non c'è un guadagno energetico per nessuna delle due?

A: Nessuna delle due reazioni può liberare energia.

B: Soltanto la reazione I potenzialmente può liberare energia.

C: Soltanto la reazione II potenzialmente può liberare energia.

D: Entrambe le reazione potenzialmente possono liberare energia.

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Fisica

La figura mostra tre reazioni di fusione nucleare in cui sono indicate anche le masse dei nuclei coinvolti. Metti in ordine decrescente le tre reazioni in base all'energia liberata.

A: I, II, III

B: III, II, I

C: II, I, III

D: I, III, II

E: II, III, I

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Fisica

I disegni mostrano quattro combinazioni di quark che rappresentano quattro diversi adroni. In ogni disegno sono presenti i simboli che identificano i quark insieme alla carica elettrica corrispondente. Ricorda che e rappresenta l'intensità di carica di un elettrone.
Quale di queste combinazioni rappresenta un antiprotone?

A: D

B: B

C: A

D: C

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Fisica

A: L'elettrone appartiene alla famiglia dei leptoni.

B: Gli adroni interagiscono solo mediante l'interazione nucleare forte.

C: Le particelle che compongono il nucleo di un atomo fanno parte della famiglia degli adroni.

D: I leptoni sono gli unici a sperimentare la forza debole.

E: I leptoni sono suddivisi in due gruppi, i mesoni e i barioni.

Vero o falso

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