Tuyển tập các đề bài vận dụng cao của phần hạt nhân nguyên tử kèm theo lời giải chi tiết. Phần này yêu cầu mô tả nhiều quá 20 bài tập trắc nghiệm hạt nhân nguyên tử Mức độ 3: Vận dụng Đề 1 (Có lời giải chi tiết) Câu 1: Phương pháp: sử dụng công thức Cu long Cách giải: Ta có Câu 2: Phương pháp: Sử dụng công thức định luật phóng xạ Cách giải: Áp dụng công thức: Vậy thời gian là 12,24 năm.
20 tập trắc nghiệm hạt nhân nguyên tử - Mức độ 3: Vận dụng - Đề (Có lời giải chi tiết) Câu 1: Lực tương tác tĩnh điện hai hạt nhân H D chúng cách 3nm bao nhiêu? A 2,56.10-10 N B 2,56.10-11 N C 5,12.10-11 N D 5,12.10-10 N Câu 2: Nguồn phóng xạ nhà máy thép Pomina dùng đẻ đo mức thép lỏng dây chuyền sản xuất phôi thép nhờ xạ gamma phát đồng vị phóng xạ 60 27 Co nguồn phân rã Biết chu kì bán rã Co-60 5,27 năm Sau năm số hạt nhân Co-60 nguồn giảm 80%? A ≈ 12,42 năm B ≈ 6,42năm C ≈ 6,21năm D ≈ 12,24năm Câu 3: Giả sử, nhà máy điện hạt nhân dùng nhiên liệu urani 235 92 U Biết công suất phát điện 500 MW hiệu suất chuyển hóa lượng hạt nhân thành điện 20% Cho hạt nhân urani 235 92 U phân hạch toả lượng 3,2.10-11 J Lấy khối lượng mol Nếu nhà máy hoạt động liên tục lượng urani A 962 kg Câu 4: Rađi B 1121 kg 226 88 235 92 235 92 U 235 g/mol U mà nhà máy cần dùng 365 ngày C 1352,5 kg D 1421 kg Ra nguyên tố phóng xạ α Một hạt nhân 226 88 Ra đứng yên phóng hạt α biến đổi thành hạt nhân X Biết động hạt α 4,8 MeV Lấy khối lượng hạt nhân (tính theo đơn vị u) số khối Giả sử phóng xạ khơng kèm theo xạ gamma Năng lượng tỏa phân rã A 269 MeV B 271 MeV C 4,72MeV D 4,89 MeV Câu 5: Cho phản ứng hạt nhân 12 C + γ → 42 He Biết khối lượng 12 C 42 He 11,9970 u 4,0015 u; lấy lu = 931,5 MeV/c Năng lượng nhỏ phôtôn ứng với xạ γ để phản ứng xảy có giá trị gần với giá trị sau đây? A MeV B MeV C MeV D MeV Câu 6: Cho hạt nhân urani 235 92 U phân hạch tỏa lượng 200 MeV Lấy NA = 6,02.1023 mol-1, eV = 1,6.10-19 J khối lượng mol urani g urani phân hạch hết A 9,6.1010 J Câu 7: Hạt nhân 235 92 B 10,3.1010 J 235 92 U 235 g/mol Năng lượng tỏa C 16,4.1023 J D 16,4.1010 U có lượng liên kết 1784 MeV Năng lượng liên kết riêng hạt nhân A 5,46 MeV/nuclơn B 12,48 MeV/nuclơn Câu 8: Chất phóng xạ pôlôni C 19,39 MeV/nuclôn D 7,59 MeV/nuclôn 210 84 Po phát tia α biến đổi thành chì Cho chu kì bán rã cùa pơlơni 138 ngày Ban đầu có mẫu pơlơni ngun chất, sau khoảng thời gian t tỉ số khối lượng chì sinh khối lượng pơlơni cịn lại mẫu 0,6 Coi khối lượng nguyên từ số khối hạt nhân ngun tử tính theo đơn vị u Giá trị t A 95 ngày B 105 ngày C 83 ngày D 33 ngày Câu 9: Cho phản ứng hạt nhân: Li + H → He + X Năng lượng tỏa tổng hợp mol heli theo phản ứng 5,2.1024 MeV Lấy NA= 6,02.1023 mol-1 Năng lượng tỏa phản ứng hạt nhân A 69,2 MeV Câu 10: Hạt nhân 17 B 34,6 MeV C 17,3 MeV D 51,9 MeV O có khối lượng 16,9947u Biết khối lượng prôtôn notron 17 1,0073 u 1,0087 u Độ hụt khối O A 0,1294 u B 0,1532 u C 0,1420 u D 0,1406 u Câu 11: Cho hạt nhân urani phân hạch tỏa lượng trung bình 200 MeV Lấy NA = 6,023.1023 mol-1 , khối lượng mol urani 235 g/mol Năng lượng tỏa phân hạch hết kg urani A 5,12.1026 MeV B 51,2.1026 MeV C 2,56.1015 MeV D 2,56.1016 MeV Câu 12: 24 11 Na chất phóng xạ β − với chu kì bán rã 15 h Ban đầu có lượng sau khoảng thời gian lượng chất phóng xạ bị phân rã 75%? A 30 h B 7h C 15 h D 22 h Câu 13 Tính lượng tỏa hai hạt nhân đơteri D tổng hợp thành hạt nhân hêli ( He ) Biết lượng liên kết riêng D 1,1 MeV/nuclon He MeV/nuclon A 19,2 MeV B 23,6 MeV Câu 14 Chất phóng xạ Iơt 131 53 C 25,8 MeV D 30,2 MeV I có chu kì bán rã ngày đêm Lúc đầu có 200g chất Sau 24 ngày đêm khối lượng Iôt phóng xạ bị biến thành chất khác là: A 50g B 175g C 25g D 150g 4 Câu 15: Phản ứng hạt nhân sau: Li + H → He + He Biết mLi = 7,0144u; mH = 1,0073u; mHe= 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng phản ứng tỏa A 17,42MeV B 17,25MeV C 7,26MeV D 12,6MeV Câu 16: Hạt nhân X phóng xạ biến thành hạt nhân bền Y Coi khối lượng hạt nhân X, Y tính theo đơn vị u số khối chúng Biết chất phóng xạ X có chu kì bán rã T Ban đầu, có mẫu X nguyên chất sau thời gian 3T, tỉ số khối lượng chất Y khối lượng chất A2 A2 A2 A2 A B C D A1 A1 A1 A1 A1 A2 2 Câu 17 Trong phản ứng hạt nhân H + H → He + n, hai hạt nhân H có động H K1, động hạt nhân nơtrôn K2 K3 Hệ thức sau đúng? A 2K1 ≥ K2 + K3 B 2K1 ≤ K2 + K3 C 2K1 > K2 + K3 D 2K1 < K2 + K3 Câu 18: Đồng vị 238 92 U sau chuỗi phân rã biến thành chì 4,47 tỉ năm Ban đầu có mẫu chất 238 92 206 82 Pb bền, với chu kì bán rã T = U nguyên chất Sau tỉ năm mẫu chất có lẫn chì 206 Pb với khối lượng 0,2g Giả sử tồn lượng chì sản phẩm phân rã từ 238 U ban đầu A 0,428 g B 4,28 g A Câu 19: Trong chuỗi phóng xạ Z G → A γ , β − , α A Z +1 B α , β − , γ C 0,866 g L→ A −4 Z −1 238 U Khối lượng D 8,66 g Q : tia phóng xạ phóng theo thứ tự C β − , α , γ D β − , γ , α Câu 20: Hạt nhân 234U đứng yên, phân rã α biến đổi thành hạt nhân X Biết khối lượng hạt nhân m U = 233,9905u, mα = 4,0015u, m X = 229,9838u Lấy 1u=931,5MeV Hạt nhân X giật lùi với động A 82,8keV B 4,76 MeV C 8,28MeV D 47,6keV HƯỚNG DẪN ĐÁP ÁN VÀ GIẢI CHI TIẾT 1.B 11.A 2.D 12.A 3.A 13.B 4.D 14.A 5.A 15.A 6.D 16.C 7.D 17.D 8.A 18.C 9.C 19.C 10.C 20.A Câu 1: Phương pháp: sử dụng công thức Cu long Cách giải: −19 q1q 1, 6.10 F = k = 9.10 = 2,56.10 −11 N Ta có −9 r2 ( 3.10 ) Câu 2: Phương pháp: Sử dụng công thức định luật phóng xạ −t −t Cách giải: Áp dụng cơng thức: N = N T ⇒ T = N 20 = = ⇒ t = T.log = 12, 24 N 100 Vậy thời gian 12,24 năm Câu 3: Phương pháp: Công thức hiệu suất phản ứng hạt nhân Từ công thức tính hiệu suất ta có A ct P.t P.t P.t.A = = ⇒m= m A Tp N.∆E H.N A ∆E N A A 500.10 365.86400.235 ⇒H= = 961763 ≈ 962kg 0, 2.6, 02.10 23.3, 2.10 −11 H= Câu 4: Phương pháp: Định luật bảo toàn lượng bảo toàn động lượng phản ứng hát nhân Cách giải : Phương trình phản ứng 226 88 Ra → 42 He + 224 86 X Áp dụng định luật bảo toàn lượng toàn phần định luật bảo tồn động lượng ta có ∆E = K He + K X m K ∆E = K He + K X ⇒ ⇒ ∆E = K He + He He ⇒ ∆E = 4,8 + 4,8 ≈ 4,89MeV 2 mX 226 m He K He = m X K X p He = p X ⇔ p He + p X Câu 5: Cách giải: Đáp án A Phương pháp: Năng lượng nhỏ phôtôn ứng với xạ γ để phản ứng xảy chinh ́ lươngg̣ thu vào phản ứng Để phản ứng xảy lượng xạ γ tối thiểu Câu 6: m Phương pháp : Sử dụng công thức liên hệ khối lượng số hạt N = N A A Cách giải : m 11 Năng lượng tỏa phân hạch hết 1kg Urani Q = N∆E = N A ∆E = 1, 64.10 J A Câu 7: Phương pháp : Cơng thức tính lượng liên kết riêng hạt nhân Cách giải: Đáp án D W 1784 = ≈ 7,59149(MeV) Năng lượng liên kết riêng: ε = A 235 Câu 8: Phương pháp : Áp dụng định luật phóng xạ ánh sáng Cách giải: Phương trình phản ứng m Pb m Po 210 84 Po → 42 He + 206 82 Pb −t −t 238 T A Pb N 1 − ÷ 206 − ÷ A ∆N = = 0, ⇒ t ≈ 95,15 = Pb = −t −t A P0 ∆N A P0 N T 210.2 238 Câu 9: Phương pháp: Sử dụng lí thuyết phương trình phản ứng hạt nhân công thức liên hệ số hạt số mol N = n.N A Cách giải : 4 Phương trình phản ứng: Li + H → He + He Từ phương trình phản ứng ⇒ X hạt nhân Heli ⇒ Mỗi phản ứng cho hạt He mol He 23 chứa N = n.N A = 1.6, 02.10 Khi tổng hợp 6,02.1023 hạt nhân He lượng tỏa 5,2.1024 MeV ⇒ Khi tổng hợp hạt nhân He lượng tỏa ∆E = 2.5, 2.1024 = 17,3MeV 6, 02.1023 Câu 10: Phương pháp: Áp dụng cơng thức tính độ hụt khối Cách giải:Đáp án C Độ hụt khối: ∆m = ( 8m p + 9m n − m O ) = 0,142u Câu 11: Cách giải: + Số hạt nhân Urani 1kg: N = m 1000 NA = 6, 023.1023 = 25, 63.1024 µ 235 + Năng lượng tỏa phân hạch hết 1kg 235 92 U là: E = N.200 ≈ 5,13.106 (MeV) Câu 12: Phương pháp: − t /T Áp dụng cơng thức tính khối lượng bị phâṇ rã sau phản ứng ∆m = m ( − ) Cách giải: Chọn A t − T m 1 − ÷ t Theo tra có: ∆m = ⇔ − 2−15 = ⇒ t = 30h 100% = 75% ⇔ m0 m0 4 Câu 13: Phương pháp: Sử dụng định luật bảo tồn điện tích số khối để viết phương trình phản ứng Áp dụng cơng thức tính lượng tỏa phản ứng hạt nhân: ∆E = ∑ Wlksau −∑ Wlktruoc Trong đó: Wlkt, Wlks lượng liên kết hạt trước sau phản ứng Cách giải: Năng lượng tỏa ra: ∆E = WlkHe − 2.WlkD = 4.ε He − 2.2ε D = 4.7 − 2.2.1,1 = 23, 6MeV Chọn B Câu 14: − t/T Phương pháp: Áp dụng cơng thức tính khối lượng bị phân rã sau phản ứng ∆m = m ( − ) Cách giải: Chọn B Khối lượng Iot sau 24 ngày đêm phóng xạ bị biến thành chất khác là: 24 t − − T ∆m = m 1 − ÷ = 200 1 − ÷ = 175g Câu 15 Phương pháp:Năng lượng toả phản ứng: ∆E = (m t − ms )c (mt, ms tổng khối lượng hạt trước sau phản ứng) Cách giải: Năng lượng tỏa sau phản ứng ∆E = (m Li + m H − 2m He )c = 17, 42MeV Chọn A Câu 16: Phương pháp: Khối lượng hạt nhân lại: m = m0.2-1/T Khối lượng hạt nhân sinh ra: mγ = m t − Aγ T − ÷ AX Cách giải: Chọn C + Khối lượng Y sinh sau 3T: mγ = m = m A A (1 − 2−3 ) = m (1 − 2−3 ) A me A1 −3 + Khối lượng X lại sau 3T: m X = m Tỉ số khối lượng chất Y khối lượng chất X là: mγ mX =7 A2 A1 Câu 17: Phương pháp: Phản ứng nhiệt hạch: phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ tạo thành hạt nhân nặng Phản ứng nhiệt hạch phản ứng tỏa lượng: Ks > Kt (Kt, Ks tổng động hạt trước sau phản ứng) Cách giải: Chọn D 2 Phản ứng H + H → He + n phản ứng nhiệt hạch Đây phản ứng tỏa lượng nên: K + K > 2K1 Câu 18: t − Aγ T Phương pháp: Áp dụng cơng thức tính khối lượng chất sinh mγ = m 1 − ÷ AX Cách giải: Chọn C Khối lượng Pb tạo thành: t − A Pb m Pb 238 0, 2.238 T m Pb = m0U 1 − ÷ ⇒ m 0U = = = 0,866g t t − − AU T 4,47 206 − ÷.206 − ÷ ÷ Câu 19: Phương pháp: Sử dụng lí thuyết tia phóng xạ g̣ − Tia α cóbản chất hạt nhân nguyên tử He ; tia β − eletron, kí hiệu β = −1 e ; tia γ sóng điện từ có bước sóng ngắn, hạt photon có lượng cao Sử dụng lí thuyết tia phóng xạ A Cách giải: Z G → A Z +1 L + β −; A Z +1 L→ A −4 Z −1 Q + α; A −4 Z −1 Q→ A −4 Z −4 Q+γ Chọn C Câu 20: Cách giải: Tính ∆E = (m U − mα − m X ).931,5MeV = 4,8438MeV kα + k X = 4,8438MeV Giải hệ kα 230 tìm kX = 0,0828MeV = 82,8 keV k = X ... 3. A 13 . B 4.D 14 .A 5.A 15 .A 6.D 16 .C 7.D 17 .D 8.A 18 .C 9.C 19 .C 10 .C 20. A Câu 1: Phương pháp: sử dụng công thức Cu long Cách giải: ? ?19 q1q 1, 6 .10 F = k = 9 .10 = 2,56 .10 ? ?11 N Ta có −9 r2 ( 3. 10 ... Câu 10 : Hạt nhân 17 B 34 ,6 MeV C 17 ,3 MeV D 51, 9 MeV O có khối lượng 16 ,9947u Biết khối lượng prôtôn notron 17 1, 00 73 u 1, 0087 u Độ hụt khối O A 0 ,12 94 u B 0 ,1 532 u C 0 ,1 420 u D 0 ,14 06 u Câu 11 :... O ) = 0 ,14 2u Câu 11 : Cách giải: + Số hạt nhân Urani 1kg: N = m 10 00 NA = 6, 0 23. 10 23 = 25, 63. 10 24 µ 235 + Năng lượng tỏa phân hạch hết 1kg 235 92 U là: E = N .200 ≈ 5, 13 . 10 6 (MeV) Câu 12 : Phương