1 số câu khó phần hạt nhân

2019 Câu 36: Dùng hạt có động K bắn vào hạt nhân 14 N đứng yên gây phản ứng: He 14 N  X 1 H Phản ứng thu lượng 1,21MeV không kèm theo xạ gamma Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối chúng Hạt nhân X hạt nhân 11 H bay theo hướng hợp với hướng chuyển động hạt  góc 20o 70o Động hạt nhân 11 H là: A 0,775 MeV B 1,75MeV C 1,27MeV D 3,89MeV PX Áp dụng định luật bảo toàn động lượng P  PX  PH P PH PX P2 k   P  2.m.k ;   2m sin 20o sin 90o sin 70o P 2.m K 2mH K H 2.mX K X   o o sin 20 sin 90 sin 70o k  1, 21  k X  kH ( phản ứng thu lượng)  k  1, 21  4.sin 20.k  PH 4.sin 70 k  k  3, 731( MeV )  k H  1, 745776365(M eV ) 17 MH2019 Câu 40: Bắn hạt α có động 4,01 MeV vào hạt nhân 14 N đứng yên thu hạt prơtơn hạt nhân X Phản ứng thu lượng 1,21 MeV không kèm theo xạ gamma Biết tỉ số tốc độ hạt prôtôn tốc độ hạt X 8,5 Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối chúng; c = 3.108 m/s; 1u = 931,5 MeV/c2 Tốc độ hạt X D 3,36.106 m/s C 2,46.106 m/s B 3,63.106 m/s A 9,73.106 m/s Hướng dẫn 17 + Phương trình phản ứng: 42   14 X  p  N + Bảo toàn lượng tồn phần ta có: W = Wđ-sau – Wđ-trước (1)  W  Wp  WX  W  1,21  Wp  WX  4,01  Wp  WX  2,8  MeV  + Ta có: Wp WX  mp vp2 mX v X  1  WX  MeV 8,52  4,25  15 17 8 .c 2 .MeV 2W 15 15 X  2, 46.106 m / s   + Lại có: WX  m X v 2X  v X  MeV 17.931,5 mX 17.931,5 c  Chọn C  MeV  Chú ý: mX  17u  17.931,5    c  2018 Câu 29: Dùng hạt α có động 5,50 MeV bắn vào hạt nhân đứng yên gây phản ứng: Phản ứng thu lượng 2,64 MeV không kèm theo xạ gamma Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối chúng Khi hạt nhân X bay theo hướng lệch với hướng chuyển động hạt α góc lớn động hạt X có giá trị gần với giá trị sau đây? A 0,8 MeV B 0,5 MeV C 0,6 MeV D 0,7 MeV Ta có KX  Kn  5,5  2,64  2,86  Kn  2,86  KX ; Vẽ giản đồ véc tơ P  PX  PH ; gọi  góc hợp có cos   hướng lệch hạt X pX2  p2  pH2 30K X  22  2,86  K X   pX p 165 K X hướng 19,14 31 K X  KX so với chuyển động hạt α ta 165 Để  đạt giá trị lớn KX = 0,617MeV Câu 33: Chất phóng xạ pơlơni T Ban đầu (t = 0) có mẫu phát tia α biến đổi thành chì Gọi chu kì bán rã pôlôni nguyên chất Trong khoảng thời gian từ t = đến t = 2T, có 126 mg mẫu bị phân rã Lấy khối lượng nguyên tử tính theo đơn vị u số khối hạt nhân nguyên tử Trong khoảng thời gian từ t = 2T đến t = 3T, lượng tạo thành mẫu có khối lượng A 10,5 mg B 20,6 mg C 41,2 mg D 61,8 mg mo m  126 g  mo  168 g ; thời điểm t=2T ta có mo '  o  42 g ; số hạt Po bị phân rã thời gian 2 ' mo 21 103 từ 2T đến 3T N A  mPb  206  g 2.210 210 mo  Câu 35: Pôlôni chất phóng xạ α Ban đầu có mẫu nguyên chất Khối lượng mẫu thời điểm t = t0, t = t0 + 2∆t t = t0 + 3∆t (∆t > 0) có giá trị m0, g g Giá trị m0 A 64 g B 256 g C 512 g D 128 g Theo đề sau thời gian t khối lượng Pơlơni giảm từ 8g xuống cịn g: m3  m0 m m m2 m2 m2  0t  60  m0  m2 26  8.64  512 g   3T  t  3T Ta có: m2  2t 2 2T t /3 T Câu 36: Dùng hạt α có động 5,00 MeV bắn vào hạt nhân đứng yên gây phản ứng: α + Phản ứng thu lượng 1,21 MeV không kèm theo xạ gamma Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối chúng Khi hạt nhân X bay theo hướng lệch với hướng chuyển động hạt α góc lớn động hạt có giá trị gần với giá trị sau đây? A 2,96 MeV B 2,58 MeV C 2,75 MeV D 2,43 MeV Ta có KX  KH   1,21  3,79  KH  3,79  KX ; Vẽ giản đồ véc tơ P  PX  PH ; gọi  góc hợp hướng lệch hạt X pX2  p2  pH2 17K X  20  3,79  K X   có cos   pX p 85 K X hướng chuyển 16,21 18 K X  KX so với 85 Để  đạt giá trị lớn KX = 0,9MeV =>KH = 2,89 MeV động hạt α ta Câu 30: Dùng hạt α có động 5,50 MeV bắn vào hạt nhân đứng yên gây phản ứng: Phản ứng thu lượng 2,64 MeV không kèm theo xạ gamma Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối chúng Khi hạt nhân X bay theo hướng lệch với hướng chuyển động hạt α góc lớn động hạt nơtron gần với giá trị sau đây? A 1,83 MeV B 2,07 MeV C 1,95 MeV D 2,19 MeV Ta có KX  Kn  5,5  2,64  2,86  Kn  2,86  KX ; Vẽ giản đồ véc tơ P  PP  Pn ; gọi  góc hợp hướng lệch hạt P so pX2  p2  pH2 30K X  22  2,86  K X có cos     pX p 120 K X hướng 19,14 31 K X  KX với động chuyển hạt α ta 120 Để  đạt giá trị lớn KX = 0,61742MeV =>kn=2,243 MeV Câu 39: Hạt nhân X phóng xạ β− biến đổi thành hạt nhân bền Y Ban đầu (t = 0) có mẫu chất phóng xạ X nguyên chất Tại thời điểm t = t0 (năm) t = t0 + 24,6 (năm), tỉ số số hạt nhân X lại mẫu số hạt nhân Y sinh có giá trị Chu kì bán rã chất X A 10,3 năm B 24,6 năm  tTo N 2   t   t  24,6  T  12,3 o N T   2 T  16 C 56,7 năm D 12,3 năm Câu 34 Chất phóng xạ Poloni 210 84 Po phát tia  biến đổi thành chì Poloni T.Ban đầu (t=0) có mẫu 210 84 210 84 206 82 Pb Gọi chu kì bán rã Po nguyên chất Trong thời gian từ t=0 đến t=2T, có 63mg Po mẫu bị phân rã Lấy khối lượng nguyên tử tính theo đơn vị u số khối hạt nhân nguyên tử đó.Trong khoảng thời gian t=2T đến t=3T, lượng mẫu có khối lượng A 10,3 mg B 73,5 mg Hướng dẫn: Chọn A Ta có: C 72,1 mg Khối lượng Pb tạo thành sau 2T là: m Pb1 = Pb tạo thành D 5,25 mg A Pb 206 m = 63 = 61,8 mg A Po 210 − t1 T Khối lượng Po ban đầu là: m = m0 (1 − ) = m0 = Khối lượng Pb tạo thành sau 2T là: m Pb1 = 206 82 63 = 84mg − 2−2 A Pb 206 m = 63 = 61,8 mg A Po 210 Khối lượng Pb tạo thành sau 3T (từ t=0): mPb2 − t2 A Pb 206 = m0 (1 − T ) = 84(1 − 2−3 ) = 72,1mg A Po 210 Khối lượng Pb tạo thành từ 2T đến 3T là: 72,1-61,8=10,3mg Câu 29 Dùng hạt  có động 5, 00 MeV bắn vào hật nhân 14 N đứng yên gây phản ứng He + 147 N → X + 11 H Phản ứng thu lượng 1,12 Mev không kèm theo xạ gamma Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối chúng Khi hạt nhân X bay theo hướng lệch với hướng chuyển động hạt  góc lớn động hạt X có giá trị gần với giá trị sau đây? A 0,82 MeV B 0,72 MeV C 0,62 MeV D 0,92 MeV Hướng dẫn: Chọn D Định luật bảo toàn lượng: K He + E = K H + K X → 3,79 = K H + K X → K H = 3,79 − K X Ta có cos  = P +P +P 17K X + 20 − 3, 79 − K X 16K X + 16, 21 = = = 2Px PHe 17K X − 20 85 K x X He H Dấu “=” xảy 16K X = 16, 21 → K X = 1,013 MeV 16 K X + 16, 21 KX 85 2 16.16, 21 85 2017 Câu 26 Một chất phóng xạ α có chu kì bán rã T Khảo sát mẫu chất phóng xạ ta thấy: lần đo thứ nhất, phút mẫu chất phóng xạ phát 8n hạt α Sau 414 ngày kể từ lần đo thứ nhất, phút mẫu chất phóng xạ phát n hạt α Giá trị T A 3,8 ngày B 138 ngày C 12,3 năm D 2,6 năm ln H o 0, 693 8n 0, 693  t  ln  414 =>T=137,9706975 H T n T Câu 35 Cho hạt nhân urani 23592U phân hạch toả lượng trung bình 200 MeV Lấy NA = 6,023.10 23 −1 mol , khối lượng mol urani 235 92U 235 g/mol Năng lượng tỏa phân hạch hết kg urani 23592U 26 26 A 5,12.10 MeV B 51,2.10 MeV E 6, 023.1023.200 =5,125.1026MeV 0, 235 C 2,56.10 15 MeV 16 D 2,56.10 MeV Câu 27 Chất phóng xạ pơlơni 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 27 *Số hạt nhân Chì sinh số hạt nhân Pơlơni phân rã  t T N Pb  N  N  N  N (1  ) *Tỉ số hạt nhân Chì số hạt nhân Poloni thời điểm t N Pb N Po t    T N 1   m t t N  N A  206 138 mPb A Pb  Tt   A T         0,6   1  t  m A 210 Po Po   N0 T    0,6.210   t  T log   1  95 ngày Chon A  206  Chú ý: Có thể giải phương trình cách bấm máy tính cầm tay Câu 28 Cho phản ứng hạt nhân: 73 Li  11 H  24 He  X Năng lượng tỏa tổng hợp mol heli theo phản ứng 5,2.1024 MeV Lấy NA= 6,02.1023 moi-1 Năng lượng tỏa phản ứng hạt nhân A 69,2 MeV B 34,6 MeV C 17,3 MeV D 51,9 MeV Câu 28 *Phương trình phản ứng hạt nhân : Li  11 H  42 He  42 He (Một phản ứng tạo hạt nhân heli ) *Để tổng hợp mol Heli cần có số phương trình phản ứng nửa số hạt heli Ta có số hạt nhân mol heli: 1 k.Q 2.5, 2.1024 Q  NE  n.N A E  E    17, 27MeV k k n.N A 1.6,022.1023 Chọn C Chú ý: Nếu phản ứng tao mơt hat He lượng tỏa cho hạt He E Nếu sau phản ứng có k hạt lượng chia cho k hạt Trường hợp xét N hạt lượng tỏa Q  NE k Câu 30 Cho phản ứng hạt nhân 12 C    42 He Biết khối lượng 12 C He 11,9970 u 4,0015 u; lấy lu = 931,5 MeV/c2 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 30 Để phản ứng xảy xạ  phải có lượng tối thiểu thỏa mãn    (3m  mC )931,5  (3.4,0015  11,9970).931,5  6,98625MeV  Chọn A Câu 33 Cho hạt nhân urani 235 92 U phân hạch tỏa lượng 23 -1 200 MeV Lấy NA = 6,02.10 mol , eV = 1,6.10-19 J khối lượng mol 235 urani 235 92 U 235 g/mol Năng lượng tỏa g urani 92 U phân hạch hết A 9,6.1010 J Câu 33 B 10,3.1023J *Số hạt nhân Urani 2g: N  C 16,4.1023 J D 16,4.1010J m NA  6,02.1023  5,1234.1021  235 *Năng lượng tỏa phân hạch hết 1kg 235 92 U Q  N. E  1,0246824 (MeV)  1,639.1011 (J)  Chọn A Câu 25 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 235 92 U phân hạch toả 235 -11 23 -1 lượng 3,2.10 J Lấy NA = 6,02.10 mol khối lượng mol 92 U thành điện 20% Cho hạt nhân urani 235 235 g/mol Nếu nhà máy hoạt động liên tục lượng urani 92 U mà nhà máy cần dùng 365 ngày A 962 kg B 1121 kg C 1352,5 kg D 1421 kg Câu 25 Từ công thức tính hiệu suất A P.t P.t PtA H  CI   m A TP N.E m N H.N A E A A 500.10 365.86400.235 H  961763g  962kg  Chọn A 0, 2.6,02.1023.3, 2.1011 226 Câu 31 Rađi 226 88 Ra nguyên tố phóng xạ α Một hạt nhân 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 không kèm theo xạ gamma Năng lượng tỏa phân rã A 269 MeV B 271 MeV C 4,72 MeV D 4,89 MeV Câu 31 224 Phương trình phản ứng: 226 88 Ra  He  86 X Áp dụng định luật bảo toàn lượng toàn phần định luật bảo toàn động lượng ta có  E  K He  K X m  E  K He  K X p  2Km    E  K He  He K He  2 mX   m He K He  m X K X  p He  p X  p He  p X  E  4,8  4,8  4,89MeV  Chọn D 226 2016 Câu 43 Giả sử ngơi sao, sau chuyển hóa tồn hạt nhân hidrơ thành hạt nhân 24 He ngơi lúc có 24 He với khối lượng 4,6.1032 kg Tiếp theo đó, 24 He chuyển hóa thành hạt nhân 126C thơng qua q trình tổng hợp 24 He + 24 He + 24 He  126C +7,27 MeV Coi toàn lượng tỏa từ trình tổng hợp phát với cơng suất trung bình 5,3.1030 W Cho biết: năm 365,25 ngày, khối lượng mol 24 He 4g/mol, số A-vô-ga-đrô NA = 6,02.1023 mol-1, 1eV=1,6.10-19J Thời gian để chuyển hóa hết He ngơi thành 126C vào khoảng A 481,5 triệu năm B 481,5 nghìn năm C 160,5 nghìn năm D 160,5 triệu năm Giải: m 4, 6.1032.103 6, 02.1023  6,923.1058 Số hạt nhân He m = 4,6.1032 kg N  N A   Cứ phản ứng cần hạt nhân He nên số phản ứng hết He là: N  N 7, 27.1, 6.1013  J  6,923.1058.7, 27.1, 6.1013   5, 065.1015  s  30 3.5,3.10 Năng lượng tỏa hết hêli E  N0 7, 27.1, 6.1013  E N.7, 27.1, 6.1013 Thời gian để chuyển hóa hết hêli t   P 3P 15 5, 065.10 t  1, 605.108 (năm) = 160,5 triệu năm 365, 25.86400 N Chọn D 2015 206 Câu 41: Đồng vị phóng xạ 210 84 Po phân rã α, biến đổi thành đồng vị bền 82 Pb với chu kì bán rã 210 138 ngày Ban đầu có mẫu 84 P o tinh khiết Đến thời điểm t, tổng số hạt α số hạt nhân 206 210 82 Pb (được tạo ra) gấp 14 lần số hạt nhân 84 P o lại Giá trị t A 552 ngày B 414 ngày C 828 ngày D 276 ngày Lời giải - Ta có phương trình 210 84 P o - Tại thời điểm t, số hạt 210 84 P o → 42 α + 206 82 P b bị phân rã t N1 = N0 − 2− T 206 - Theo phương trình, 210 84 P o phân rã tạo hạt α hạt 82 P b Như vậy, N1 hạt Po bị phân rã N1 hạt 42 α N1 hạt 206 82 Pb tạo thành Do tổng số hạt tạo thành 2N1 - Số hạt Po lại sau thời gian t t N2 = N0 2− T - Theo ra, ta có: t 2N0 − 2− T 2N1 = t N2 N0 2− T t = 14 ⇒ T = ⇒ t = 3T = · 138 = 414 ngày Đáp án B Câu 49: Bắn hạt proton có động 5,5 MeV vào hạt nhân 73 Li đứng yên, gây phản ứng hạt nhân p + 73 Li → 2α Giả sử phản ứng không kèm theo xạ γ, hai hạt α có động bay theo hai hướng tạo với góc 160o Coi khối lượng hạt tính theo đơn vị u gần số khối Năng lượng mà phản ứng tỏa A 14,6 MeV B 10,2 MeV C 17,3 MeV D 20,4 MeV Lời giải - Vì hai hạt α bay có động năng, nên động lượng chúng - Theo định luật bảo tồn động lượng, ta có − → −→ −→ − → Pp = Pα + P α ⇔ Pp −→ −→ = Pα + Pα 2 ⇔ (Pp )2 = (Pα )2 + (Pα )2 + 2Pα Pα cos 160 ⇔ 2mp KP = · 2mα Kα + · 2mα Kα · cos 160 mp KP ⇔ Kα = 2mα (1 + cos 160) - Thay số ta có Kα = · 5, = 11, MeV · · (1 + cos 160) - Năng lượng tỏa từ phản ứng ∆E = 2Kα − Kp = · 11, − 5, = 17, (MeV) Đáp án C  ...  = P +P +P 17 K X + 20 − 3, 79 − K X 16 K X + 16 , 21 = = = 2Px PHe 17 K X − 20 85 K x X He H Dấu “=” xảy 16 K X = 16 , 21 → K X = 1, 013 MeV 16 K X + 16 , 21 KX 85 2 16 .16 , 21 85 2 017 Câu 26 Một chất... C 16 ,4 .10 23 J D 16 ,4 .10 10J m NA  6,02 .10 23  5 ,12 34 .10 21  235 *Năng lượng tỏa phân hạch hết 1kg 235 92 U Q  N. E  1, 0246824 (MeV)  1, 639 .10 11 (J)  Chọn A Câu 25 Giả sử, nhà máy điện hạt. .. Giá trị t A 95 ngày B 10 5 ngày C 83 ngày D 33 ngày Câu 27 *Số hạt nhân Chì sinh số hạt nhân Pôlôni phân rã  t T N Pb  N  N  N  N (1  ) *Tỉ số hạt nhân Chì số hạt nhân Poloni thời điểm