15 bài tập trắc nghiệm hạt nhân nguyên tử mức độ 4 vận dụng cao (có lời giải chi tiết)

15 bài tập trắc nghiệm hạt nhân nguyên tử Mức độ 4 Vận dụng cao (Có lời giải chi tiết) Câu 1 Cho chùm nơtron bắn phá đồng vị bền ta thu được đồng vị phóng xạ Đồng vị phóng xạ có chu trì bán rã T = 2,5[.]

15 tập trắc nghiệm hạt nhân nguyên tử - Mức độ 4: Vận dụng cao (Có lời giải chi tiết) Mn ta thu đồng vị phóng xạ 56 25 Mn Đồng vị phóng Mn có chu trì bán rã T = 2,5h phát xạ tia   Sau trình bắn phá 55 25 Mn nơtron kết Câu Cho chùm nơtron bắn phá đồng vị bền xạ 56 25 55 25 56 55 thúc người ta thấy mẫu tỉ số số nguyên tử 25 Mn số nguyên tử 25 Mn 10-10 Sau 10 tiếp tỉ số nguyên tử hai loại hạt A 3,125.10-12 B 6,25.10-12 C 2,5.10-11 D 1,25.10-11 Câu Hạt nhân X phóng xạ α để tạo thành hạt nhân Y bền theo phương trình Người ta nghiên cứu mẫu chất, phụ thuộc số hạt nhân X(NX) số hạt nhân Y( NY) mẫu chất theo thời gian đo đồ thị.Hạt nhân X có chu kỳ bán rã A 16 ngày B 12 ngày C 10 ngày D ngày Câu Cho phản ứng hạt nhân n  Li  H   Hạt Li đứng yên,nơtron có động 2MeV Hạt α hạt nhân H bay theo hướng hợp với hướng tới nơtron góc tương ứng 15 300 Bỏ qua búc xạ gamma Lấy tỉ số khối lượng hạt tỉ số số khối chúng Phản ứng thu hay tỏa lượng? A Thu 4,8MeV B Tỏa 4,8MeV C Thu 1,66MeV D Tỏa 1,66MeV Câu Tàu ngầm hạt nhân loại tàu ngầm vận hành nhờ sử dụng lượng phản ứng hạt nhân Nguyên liệu thường dùng U235 Mỗi phân hạch hạt nhân U235 tỏa lượng trung bình 200 MeV Hiệu suất lị phản ứng 25% Nếu cơng suất lị 400 MW khối lượng U 235 cần dùng ngày xấp xỉ A 1,75 kg B 2,59 kg C 1,69 kg D 2,67 kg Câu Tính chu kì bán rã T chất phóng xạ, cho biết thời điểm t1, tỉ số hạt hạt mẹ 7, thời điểm t2 sau t1 414 ngày tỉ số 63 A 126 ngày B 138 ngày C 207 ngày D 552 ngày Câu Dùng proton có động 5,45 MeV bắn vào hạt nhân Be đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X hạt α Hạt α bay theo phương vng góc với phương tới hạt proton có động 4,0 MeV Khi tính động hạt, lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử số khối chúng Năng lượng tỏa phản ứng A 1,145 MeV B 2,125 MeV C 4,225 MeV D 3,125 MeV 210 Câu Pơlơni 84 Po 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 Câu Dùng hạt α có động 5,00 MeV bắn vào hạt nhân D 128 g 14 N đứng yên gây phản ứng:   147 N  11 H  X. 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  góc lớn động hạt H 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 Câu Dùng hạt α có động 5,50 MeV bắn vào h ạt nhân 27 13 Al đứng yên gây phản ứng: He  27 13 Al  X  n Phản ứng thu lượng 2,64 MeV không kèm theo b ức x gamma Lấ y khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối chúng Khi hạt nhân X bay theo hướng lệ ch với hướng chuyển động hạt góc lớn động hạt nơtron α gần với giá trị sau đây? A 1,83 MeV B 2,19 MeV C 1,95 MeV D 2,07 MeV Câu 10 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 = t (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 12,3 năm C 56,7 năm D 24,6 năm 27 Câu 11 Dùng hạt α có động 5,50 MeV bắn vào hạt nhân 13 Al đứng yên gây phản ứng: Phản ứng thu lượng 2,64 MeV không kèm theo b ức 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 Câu 12 Chất phóng xạ pơlơni 210 84 Po phát tia α biến đổi thành chì pơlơni T Ban đầu (t = 0) có mẫu 210 84 206 82 Pb Gọi chu kì bán rã Po nguyên chất Trong khoảng thời gian từ t = đến t =2T, có 210 126 mg 84 Po 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 Câu 13 Chất phóng xạ pơlơni phát tia α biến đổi thành chì Gọi chu kì bán rã pơlơni T Ban đầu (t = 0) có mẫu nguyên chất Trong khoảng thời gian từ t = đến t = 2T, có 63 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 72,1 mg B 5,25 mg C 73,5 mg D 10,3 mg Câu 14 Dùng hạt α có động 5,00 MeV bắn vào hạt nhân 14 N đứng yên gây phản ứng: He  147 N  11 H  X 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 X có giá trị gần với giá trị sau đây? A 0,62 MeV B 0,92 MeV C 0,82 MeV D 0,72 MeV 235 95 139 Câu 15 Cho phản ứng phân hạch Urani 235: 92 U  n  42 Mo  57 La  n Biết khối lượng hạt nhân: mU = 234,99u; m Mo = 94,88u; m La = 138,87u; mn = 1,0087u Hỏi lượng tỏa gam U phân hạch hết tương đương với lượng sinh đốt cháy kg x ăng? Biết kg xăng cháy hết tỏa lượng 46.10 J A 20kg B 1720kg C 1820kg D 1920Kg HƯỚNG DẪN ĐÁP ÁN VÀ LỜI GIẢI CHI TIẾT 1.B 9.B 2.C 10.B 3.D 11.C 4.C 12.B 5.B 13.D 6.C 14.B 7.C 15.D 8.A Câu Phương pháp: Áp dụng định luật phóng xạ ánh sáng Cách giải:Đáp án B 55 56 Số nguyên tử 25 Mn sau ngừng q trình bắn phá khơng thay đổi,chỉ có số nguyên tử 25 Mn phóng xạ thay đổi theo thời gian.Ngay trình bắn phá kết thúcN(t = 0), số nguyên tử N  101 55 56 56 25 Mn N1 , số nguyên tử 25 Mn N , ta có ta có 10 Sau t = 10h = 4T, số nguyên tử 25 Mn lại N N N N  40  10   10 6, 25.1012 10 N1 10 Câu t t   Phương pháp:Số hạt nhân lại bị phân rã : N N T ; N N (1  T ) Số hạt nhân mẹ bị phân rã số hạt nhân tạo thành Cách giải  N x N Tại thời điểm t = ta có:   N Y0 0, 25N 6.78    N X N T Mà t = 6,78s có :  6,78  N 0, 25N  N (1  2 T ) 0  Y Mà t = 6,78s có:  6,78 T  6,78 T  6,78 T 6,78  5 6, 78  2 T    log  T 10 T N X N Y  N 0, 25N  N (1  )  2.2 (ngày) Câu Phương pháp:sử dụng định luật bảo toàn động lượng định lý sin tam giác Cách giải:Phương trình phản ứng là: 01 n  Li  31 H  24 He Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta vẽ giản đồ vecto động lượng phản ứng là: Áp dụng định lý hàm số sin tam giác ta có: p pn pH pH sin150 p H2 sin 150 m H K H sin 15         sin1350 sin150 sin 300 p n sin1350 p 2n sin 1350 m n K n sin 1350 1.2 sin 150  KH  0,089MeV sin 1350 p He sin 300 p He m He K He sin 300 sin 300 1.2 sin 300       K  0, 25MeV He p n sin1350 p n2 sin 1350 m n K n sin 1350 sin 1350 Năng lượng thu vào E K tr  K s 2  0, 089  0, 25 1, 66MeV Câu Phương pháp:Sử du ṇ g công thức liên hệ số hạt khối lượng N = (m/A)NA Hiệu suất: H = Pci/Ptp Cách giải: + Năng lượng hạt nhân lò phản ứng cung cấp cho tàu ngầm vận hành ngày: W=P.t= 400.106 86400 = 3,456.1013J + Do hiệu suất lò đạt 25% nên lượng phân hạch cung cấp là: + Số phân hạch cần xảy để có lượng W là: + Cứ phân hạch cần hạt U235 => số hạt U235 dùng ngày là: N = 4,32.1024 hạt N m N.A 4, 23.1024.235 N A  m   1686, 4g 1, 69kg A NA 6, 02.1023 + Lại có: Chọn C Câu Phương pháp: Số hạt nhân tạo thành số hạt nhân me ̣bi ̣phân rã Số hạt nhân lại: N = N0.2-t/T Số hạt nhân bi ̣phân rã : N = N0(1 – 2-t/T) Cách giải: N (1    t1 ) t    t1 7    t1  + Tại thời điểm ta có: N  + Tại thời điểm t t1  414 ta có (1) N (1    t ) (1    (t1 414) ) (1    t1  414 )    t 63   63  63(2) N    (t1 414)   t1  414  414   ln 0,125 414.ln Thay (1) vào (2) ta được:  0,125. 63   414 0,125     T 138  414  0,125  414  ln 0,125 Ngày Chọn B Câu Phương pháp: Sử dụng định luật bảo tồn số khối bảo tồn điện tích để viết phương trình phản ứng Sử dụng định luật bảo tồn động lượng phản ứng hạt nhân Cơng thức liên ̣giữa động lượng động năng: p = 2mK Cơng thức tính lượng toả phản ứng: ∆E = (mt – ms)c2 = Ks - Kt (Kt, Ks tổng động hạt trước sau phản ứng) Cách giải + PT phản ứng: p  Be    X    + Theo định luật bảo tồn động lượng ta có: p p p  p X => ta biểu diễn hình vẽ sau: Từ hình vẽ ta có: Mà : p 2X p2  p 2p p 2mK  m X K X m K  m p K p  K X  m K  m p K p mX  4,  1.5, 45 3,575(MeV) E K X  K  K p 3,575   5, 45 2,125(MeV) Năng lượng tỏa phản ứng : Chọn B Câu Cách giải: Đáp án C m m m Theo đề sau thời gian Dt khối lượng Pơlơni giảm từ 8g xuống cịn 1g: m   32  3T2  t 3T 2T m m m m  0t  0t  60  m m 26 8.64 512g 2T T/3 Ta có: Câu Cách giải: Đáp án A    p p X  p H Ta có K X  K H 5  1, 21 3, 79  K H 3, 79  K X ;Vẽ giản đồ véc tơ  ; gọi b góc hợp hướng lệch hạt X so với hướng chuyển động hạt α ta có 18 K X  cos   p 2X  p2  p 2H 17K X  20  3, 79  K X   2p X p 85 K X 16, 21 KX 85 Để b đạt giá trị lớn KX = 0,9MeV =>KH = 2,89 MeV Câu Phương pháp: Áp dụng định luật bảo toàn động động lượng Cách giải: Đáp án B    K  K  5,5  2, 64  2,86  K  2,86  K p X n n X Ta có ; Vẽ giản đồ véc tơ  p X  p n ; gọi b góc hợp hướng lệch hạt X so với hướng chuyển động hạt α ta có cos   X  H p p  p 30K X  22  2,86  K X   2p X p 120 K X 31 K X  19,14 KX 120 Để b đạt giá trị lớn KX = 0,61742MeV =>kn=2,243 MeV Câu 10 Cách giải: Đáp án B Chu kì bán rã chất X  tT0 N 2 2  t   t 24,6  T 12,3 N T   2 T 16 Câu 11 Phương pháp: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng động Cách giải: Đáp án C    Ta có K X  K n 5,5  2, 64 2,86  K n 2,86  K X ; Vẽ giản đồ véc tơ p p X  p H gọi b góc hợp hướng lệch hạt X so với hướng chuyển động hạt α ta có 19,14 31 K X  2 KX p  p  p H 30K X  22  2,86  K X cos   X   2p X p 165 K X 165 Để b đạt giá trị lớn KX = 0,617MeV Câu 12 Cách giải: Đáp án B Ta có m m m  20 126g  m 168g m  42g; ; thời điểm t=2T ta có số hạt Po bị phân rã thời gian m0n 21 103 N A  m Pb  206  g 210 từ 2T đến 3T 2.210 Câu 13 Cách giải: Đáp án D m m m  20 13g  m 63g; thời điểm t=2T ta có m  21g; số hạt Po bị phân rã thời gian từ 2T đến 3T m0n 21 103 N A  m Pb  206  g 2.210 2.210 10 Câu 14 Cách giải: Đáp án B    K  K   1, 21  3, 79  K  3, 79  K p X H H X Ta có ; Vẽ giản đồ véc tơ  p X  p H hướng lệch hạt X so với hướng chuyển động hạt α ta có 16, 21 18 K X  2 KX p  p  p H 17K X  20  3, 79  K X cos   X   2p X p 85 K X 85 ; gọi b góc hợp Để b đạt giá trị lớn KX = 0,9MeV Câu 15 Phương pháp: Cơng thức tính lượng toả phản ứng: ∆E = (mt – ms)c2 (mt, ms tổng khối lượng hạt trước sau phản ứng) Công thức liên ̣giữa số hạt khối lượng: N = (m/A)NA Cách giải: Năng lượng toả hạt U phân hạch :   E   m U  m n   m M0  m L  c  234,99  94,88  138,87  1, 0087  uc 0, 2313.931,5 215,5MeV   m NA  6,02.1023 2,56.10 21 hạt A 235 23 10 => gam U phân hạch hết toả lượng: E N.E 5,52.10 MeV 8,832.10 J 1g U235 chứa: N  8,832.1010 m 1920kg 46.106 => Lượng xăng cần sử dụng là: Chọn D