40 chuyên đề vật lí ôn thi đại học - thầy nguyễn hồng khánh-vật lý hạt nhân

40 CHUYÊN V T LÍ LUY N THI IH C Th y: Nguy n H ng Khánh CHƯƠNG VII: V T LÝ H T NHÂN ***** I CƯƠNG V T LÝ H T NHÂN BÀI 1: C U T O H T NHÂN A Cho h t nhân Z X ; Trong ó: + X tên h t nhân, tên ngun t hóa h c + Z s hi u( s proton ho c s th t b ng h th ng tu n hoàn) + A s kh i ( s nuclon) A = Z + N + N s notron h t nhân N = A − Z + Proton Notron có tên g i chung Nuclon NG V Là nguyên t có s proton khác v s notron d n Ví d : ng v Hidro: ( 1 H ; D; T ) ; ng v Urani ( 235 92 U; 236 92 U; 238 92 n s kh i A khác U) H TH C ANH TANH V KH I LƯ NG VÀ NĂNG LƯ NG H th c s 1: Năng lư ng ngh E0 = m0 c Trong ó: + E0 ( J ) lư ng ngh + m0 ( kg ) kh i lư ng ngh + c ( m / s ) v n t c ánh sáng chân không c = 3.10 ( m / s ) H th c s 2: Năng lư ng toàn ph n E = m.c Trong ó: + E ( J ) lư ng toàn ph n + m ( kg ) kh i lư ng tương i tính m = Trong ó: v ( m / s ) v n t c chuy n m0 v2 1− c ( kg ) ng c a v t + c ( m / s ) v n t c ánh sáng chân không c = 3.10 ( m / s ) H th c s 3: Liên h gi a lư ng toàn ph n lư ng ngh : E = E0 + Wd Trong ó: Wd ng c a v t         1 Wd = E − E0 = ( m − m0 ) c =  − 1 m0 c =  − 1 E0     v2 v2  1−   1−  c c     N u v RD >Rα B: Rα = RD > RH C: RD > RH = Rα D: RD > Rα > RH 3 Câu 55: H t proton có ng 4,5MeV b n vào h t T ng yên t o h t He h t nơtron H t nơtron sinh có véctơ v n t c h p v i véctơ v n t c c a proton m t góc 600 Tính ng h t nơtron Cho bi t mT = mHe = 3,016u, mn = 1,009u, mp = 1,007u A: 1,26MeV B: 1,5MeV C: 2,583MeV D: 3,873MeV Câu 56: H t nh n m X ng yên phóng x h t α sinh h t nhân Y G i mα mY kh i lư ng c a h t αvà h t nhân Y; ∆E lư ng ph n ng to ra, Kα ng c a h t α Tính Kα theo ∆E, mα mY A: Kα = mα ∆E mY B: Kα = Câu 57: M t h t nhân m có s kh i A, v V y l n v n t c c a h t α s là: A: vα = ( A − 1) v mY ∆E mα C: Kα = mα ∆E mY + mα D: Kα = mY ∆E mY + mα ng yên phân rã phóng x γ (b qua b c x γ) V n t c h t nhân B có B: vα = (1 − A )v C: vα = ( )v A−4 D: vα = ( l n )v A+4 Câu 58: Dư i tác d ng c a b c x gamma(γ), h t nhân c a cacbon 12 C tách thành h t nhân h t He T n s c a tia γ 4.1021Hz Các h t Hêli sinh có ng Tính ng c a m i h t hêli Cho bi t mC = 12u mHe = 4,0015u; u = 1,66.10-27 kg; c = 3.108 m/s; h = 6,6.10-34J.s A: 7,56.10-13J B: 6,56.10-13J C: 5,56.10-13J D: 4,56.10-13J Câu 59: H t nhân 238 U phóng x α bi n i thành h t nhân chì theo ph n ng: 238 U He + 206 Pb + 6e- Ban u có 92 92 82 m t m u U238 nguyên ch t có kh i lư ng 50g H i sau chu kì phân rã liên ti p c a U238 thu c lít He i u ki n tiêu chu n? A: 4,7lít B: 37,6lít C: 28,24lít D: 14,7lít Câu 60: Dùng h t proton có ng K1 b n vào h t nhân Be ng yên gây ph n ng p+ Be α+ Li Ph n ng to lư ng W = 2,125MeV H t nhân α h t Li bay v i 3,575MeV Tính góc gi a hư ng chuy n nó) Cho 1u = 931,6MeV A: 450 B: 900 ng l n lư t b ng K2 =4MeV K3 = ng c a h t α h t p (bi t kh i lư ng h t nhân x p x b ng s kh i c a C: 750 D: 1200 theo dõi gi ng tr c n ch a áp án chi ti t b n truy c p www.uschool.vn ( T: 09166.01248 - Facebook:Nguy n H ng Khánh) 156 40 CHUYÊN V T LÍ LUY N THI IH C Th y: Nguy n H ng Khánh BÀI 4: PH N NG NHI T H CH - PHÂN H CH PH N NG PHÂN H CH Ph n ng phân h ch: n + X = Y + Z + k n + Q Vd: 235 92 94 U +1 n →36 Kr +139 Ba + 31 n + 200 ( MeV ) 56 + Phân h ch ph n ng ó m t h t nhân n ng sau h p th m t notron s v thành hai m nh nh ng th i gi i phóng k nơtron t a nhi u nhi t + c i m chung c a ph n ng h t nhân là: * Nguyên li u s d ng thư ng U 235 ã c làm giàu * n nơ tron nhi t, hay g i notron ch m, chúng c làm ch m b ng cách cho bơi nư c n ng * Y Z h t nhân có kh i lư ng trung bình, u có tính phóng x *Có kho ng notron c sinh N u: * k < : Ph n ng t t d n * k > : Ph n ng vư t h n ( n bom nguyên t ) * k = 1: Ph n ng trì n nh ( Nhà máy i n) * T a lư ng l n ( kho ng 200 MeV) PH N NG NHI T H CH + ây ph n ng ó hay nhi u h t nhân lo i nh t ng h p l i thành h t nhân n ng 2 Ví d : H +1 H = He;1 D +1 D = He 2 + Ph n ng x y nhi t r t cao nên g i ph n ng nhi t h ch ( kho ng t vài ch c n hàng trăm tri u ) + Ph n ng nhi t h ch ngu n g c trì lư ng cho m t tr i + + Hi n ngư i v n chưa t o c ph n ng nhi t h ch dư i d ng ki m soát c BÀI T P TH C HÀNH Câu 1: Ch n câu tr l i úng Trong lò ph n ng h t nhân c a nhà máy i n ngun t h s nhân nơ trơn có tr s A: k > B: k ≠ C: k < D: k = Câu 2: Ngư i ta có th ki m sốt ph n ng dây chuy n b ng cách: A: Làm ch m nơtron b ng than chì B: H p th nơ trôn ch m b ng Cadimi C: Làm ch m nơ tron b ng nư c n ng D: Câu A C Câu 3: Ch n câu úng Lý c a vi c tìm cách thay th lư ng phân h ch b ng lư ng nhi t h ch là: A: Tính m t ơn v kh i lư ng ph n ng nhi t h ch t a lư ng nhi u ph n ng phân h ch B: Nguyên li u c a ph n ng nhi t h ch có nhi u thiên nhiên Ph n ng nhi t h ch d ki m soát C: Ph n ng nhi t h ch d ki m soát D: Năng lư ng nhi t h ch s ch lư ng phân h ch Câu 4: Tìm phát bi u Sai: A: Hai h t nhân r t nh hi rô, hêli k t h p l i v i nhau, thu lư ng ph n ng nhi t h ch B: Ph n ng h t nhân sinh h t có t ng kh i lư ng bé kh i lư ng h t ban u ph n ng t a lư ng C: Urani thư ng c dùng ph n ng phân h ch D: Ph n ng nhi t h ch t a lư ng l n ph n ng phân h ch n u dùng m t kh i lư ng nhiên li u Câu 5: Nh n xét v ph n ng phân h ch ph n ng nhi t h ch không úng? A: S phân h ch hi n tư ng m t h t nhân n ng h p th m t nơtron ch m r i v thành hai h t nhân trung bình v i ho c nơtron B: Ph n ng nhi t h ch ch x y nhi t r t cao C: Bom khinh khí c th c hi n b i ph n ng phân h ch D: Con ngư i hi n t i ch th c hi n c ph n ng nhi t h ch dư i d ng khơng ki m sốt c Câu 6: Ph n ng nhi t h ch s theo dõi gi ng tr c n ch a áp án chi ti t b n truy c p www.uschool.vn ( T: 09166.01248 - Facebook:Nguy n H ng Khánh) 157 40 CHUYÊN V T LÍ LUY N THI IH C Th y: Nguy n H ng Khánh A: K t h p hai h t nhân r t nh thành m t h t nhân n ng i u ki n nhi t r t cao B: K t h p hai h t nhân có s kh i trung bình thành m t h t nhân r t n ng nhi t r t cao C: Phân chia m t h t nhân nh thành hai h t nhân nh kèm theo s t a nhi t D: Phân chia m t h t nhân r t n ng thành h t nhân nh Câu 7: Ph n ng nhi t h ch A: Ngu n g c lư ng c a M t Tr i B: S tách h t nhân n ng thành h t nhân nh nh nhi t cao C: Ph n ng h t nhân thu lư ng D: Ph n ng k t h p hai h t nhân có kh i lư ng trung bình thành m t h t nhân n ng Câu 8: Trong s phân h ch c a h t nhân 235 U , g i k h s nhân nơtron Phát bi u sau ây úng? 92 A: N u k < ph n ng phân h ch dây chuy n x y lư ng t a tăng nhanh B: N u k > ph n ng phân h ch dây chuy n t trì có th gây nên bùng n C: N u k > ph n ng phân h ch dây chuy n không x y D: N u k = ph n ng phân h ch dây chuy n không x y Câu 9: Ph n ng nhi t h ch A: S k t h p hai h t nhân có s kh i trung bình t o thành h t nhân n ng B: Ph n ng h t nhân thu lư ng C: Ph n ng ó m t h t nhân n ng v thành hai m nh nh D: Ph n ng h t nhân t a lư ng Câu 10: Phóng x phân h ch h t nhân A: u có s h p th nơtron ch m B: u ph n ng h t nhân thu lư ng C: u không ph i ph n ng h t nhân D: u ph n ng h t nhân t a lư ng Câu 11: Phát bi u sau ây sai nói v ph n ng h t nhân: A: Trong ph n ng h t nhân t a lư ng t ng h t kh i c a h t sinh l n so v i t ng h t kh i c a t ng kh i h t nhân ban u B: Trong ph n ng h t nhân t a lư ng h t sinh b n v ng so v i h t ban u C: Ph n ng phân h ch ph n ng nhi t h ch ph n ng h t nhân t a lư ng D: Phóng x m t ph n ng h t nhân t a lư ng Câu 12: Ph n ng sau ây không ph i ph n ng h t nhân nhân t o 238 234 27 30 A: 92U → He + 90Th B: 13 Al + α → 15 P + n 14 17 C: He + N → O + H Câu 13: M t nguyên t 10 A: 9, 6.10 (J ) 235 D: 238 92 U + 01n → 239U 92 U phân h ch t a 200 ( MeV ) N u 2g ch t 10 B: 16.10 Câu 14: Năng lư ng liên k t riêng c a (J ) 235 10 C: 12, 6.10 235 U b phân h ch lư ng t a (J ) D: 16, 4.1010 ( J ) U 7,7 ( MeV ) , kh i lư ng h t nhân 235 U bao nhiêu? Bi t r ng m p = 1, 0073 ( u ) ; mn = 1, 0087 ( u ) A 234,0015 ( u ) B: 236,0912 ( u ) Câu 15: M t nhà máy i n nguyên t dùng 235 B: 1,0502 ( kg ) 235 U c n dùng m t ngày : C: 2,5964 ( kg ) 235 D: 6,7455 ( kg ) ( MW ) , dùng lư ng phân h ch c a h t nhân lư ng Q = 200 ( MeV ) NA = 6,022.1023 /mol Câu 16: Nhà máy i n h t nhân có cơng su t phát i n P = 182.10 235 D: 234,1197 ( u ) U phân h ch t a Q = 200 ( MeV ) Hi u su t c a nhà máy 30% N u công su t c a nhà máy P = 1920 ( MW ) kh i lư ng A: 0,6744 ( kg ) C: 234,9721 ( u ) U v i hi u su t 30% Trung bình m i h t U phân h ch to Trong 365 ngày ho t ng nhà máy tiêu th m t kh i lư ng nhiên li u bao nhiêu? Bi t r ng nhiên li u ã c làm giàu t l 35% A: 2333 ( kg ) B: 6665,7 ( kg ) C: 5000 ( kg ) D: 6000 ( kg ) Câu 17: (25% 235 M t nhà máy i n nguyên t có cơng su t P = 600 ( MW ) , hi u su t 20% Nhiên li u 235 n U ã làm giàu U ) Cho bi t lư ng trung bình to phân h ch m t h t nhân là: Q = 200 ( MeV ) Mu n nhà máy ho t ng liên t c 500 ngày c n ph i cung c p cho m t kh i lư ng nhiên li u h t nhân là: A: 6000 ( kg ) B: 6294 ( kg ) C: 6785 ( kg ) D: 6324 ( kg ) theo dõi gi ng tr c n ch a áp án chi ti t b n truy c p www.uschool.vn ( T: 09166.01248 - Facebook:Nguy n H ng Khánh) 158 40 CHUYÊN V T LÍ LUY N THI IH C Th y: Nguy n H ng Khánh 235 Câu 18: Trong ph n ng phân h ch c a U lư ng t a trung bình 200MeV Năng lư ng t a 1kg phân h ch hoàn toàn là: A: 12,85.106 ( kWh ) B: 22,77.106 ( kWh ) C: 36.106 ( kWh ) D: 24.106 ( kWh ) 235 Câu 19: Tính lư ng t a có mol lư ng c a 235 U mU 235 = 235, 04 ( u ) , c a U tham gia ph n ng: 94 36 235 92 235 U U +1 n → 31 n +94 Kr +139 Ba Cho bi t: Kh i 0 36 56 Kr mKr 94 = 93,93 ( u ) ; c a 139 56 Ba mBa139 = 138,91( u ) ; c a n mn = 1, 0063 ( u ) ; 1u = 1, 66.10−27 ( kg ) ; c = 3.108 ( m / s ) ; h ng s Avogadro: N A = 6, 02.10 23.mol −1 A: 1,8.1011 ( kJ ) B: 0,9.1011 ( kJ ) C: 1, 68.1010 ( kJ ) D: 11,1.1011 ( kJ ) Câu 20: H t Triti (T) Dơteri (D) tham gia ph n ng nhi t h ch t o thành h t α nơtrôn Cho bi t h t kh i c a MeV Năng lư ng t a t m t ph n ng là: c2 C:38,7296 ( J ) D:18,0614 ( MeV ) h t ∆mT = 0, 0087u ; ∆mD = 0, 0024u ; ∆mα = 0, 0305u ,1u = 931 A: 18,0614 ( J ) B:38,7296 ( MeV ) Câu 21: Cho ph n ng h t nhân: 31T + D → He + X L y h t kh i c a h t nhân T, h t nhân D, h t nhân He l n lư t ( ) 0,009106 ( u ) ; 0,002491 ( u ) ; 0,030382 ( u ) 1u = 931,5 MeV / c Năng lư ng t a c a ph n ng x p x b ng A: 15,017 ( MeV ) B: 200,025 ( MeV ) C: 17,498 ( MeV ) D: 21,076 ( MeV ) Câu 22: Bom nhi t h ch dùng làm ph n ng D +1 He →4 He +1 n + 18 ( MeV ) N u có kmol He t o thành lư ng t a là: A: 23,5.1014 ( J ) B: 28,5.1014 ( J ) C: 25,5.1014 ( J ) D: 17,34.1014 ( J ) Câu 23: Bom nhi t h ch dùng ph n ng: D + 31T → α +1 n Bi t kh i lư ng c a h t nhân D, T α l n lư t mD = 2, 0136 ( u ) , mT = 3, 016 ( u ) mα = 4, 0015 ( u ) ; kh i lư ng c a ht notron mn = 1, 0087 ( u ) ;1u = 931,5 ( MeV / c ) ; s Avogadro N A = 6, 02.1023.mol −1 Năng lư ng to kmol heli c t o thành là: A: 1,09.1025 ( MeV ) Câu 24: Xét m t ph n B: 1, 74.1012 ( kJ ) ng h t nhân: C: 2,89.1015 ( kJ ) D: 18, ( MeV ) D + D → He +1 n Bi t kh i lư ng c a h t nhân D mD = 2, 0135 ( u ) ; mHe = 3, 0149 ( u ) ; mn = 1, 0087 ( u ) ; 1u = 931,5 ( MeV / c ) Năng lư ng ph n ng to A:7,4990 ( MeV ) B: 2,7390 ( MeV ) 1 C: 1,8820 ( MeV ) D: 3,1654 ( MeV ) Câu 25: Trong ph n ng t ng h p Hêli: Li + H → α + 15,1( MeV ) , n u t ng h p hêli t 1g Liti lư ng to có th un sơi kg nư c có nhi t A: 4,95.105 ( kg ) ban B: 3,95.105 ( kg ) u 00C? L y nhi t dung riêng c a nư c C = 4200 ( J / kg K ) C: 1,95.105 ( kg ) D: 2,95.105 ( kg ) Câu 26: Công su t b c x c a m t tr i P = 3,9.1026 W M i năm, kh i lư ng m t tr i gi m kh i lư ng là: A: 1,37.1017kg/năm B: 0,434.1020kg/năm C: 1,37.1017g/năm D: 0,434.1020g/năm Câu 27: Khi bom hi rô n , ph n ng nhi t h ch x y heli c t o thành t ơtri triti Tính lư ng c sinh 1g hêli c t o thành? Bi t mD = 2, 0141( u ) ; mT = 3, 01605 ( u ) ; mHe = 4, 0026 ( u ) ; mn = 1, 00866 ( u ) A: 3,33.1011 ( J ) B: 6,74.1011 ( J ) C: 4,23.1011 ( J ) D: 2,24.1011 ( J ) Câu 28: Năng lư ng c a m t tr i có c ph n ng nhi t h ch gây theo chu trình cácbon - nitơ (4 hy rô k t h p thành hêli gi i phóng m t lư ng 4,2.10-12J) Bi t cơng su t b c x tồn ph n c a m t tr i P = 3,9.1026 (W ) Lư ng hêli t o thành hàng năm lòng m t tr i là: A: 9,73.1018kg B: 19,46.1018kg C: 9,73.1018g D: 19,46.1018g 26 Câu 29: Công su t b c x toàn ph n c a m t tr i P = 3,9.10 W Bi t r ng lư ng b c x toàn ph n c a m t tr i k t qu c a trình t ng h p hidro thành heli lư ng heli t o thành m t năm 1,945.1019kg Tính kh i lư ng hidro tiêu th hàng năm A: mH = 1,945.1019kg B: mH = 1,366.1017kg C: mH = 1,23.1034 kg D: mH = 1,958.1019kg theo dõi gi ng tr c n ch a áp án chi ti t b n truy c p www.uschool.vn ( T: 09166.01248 - Facebook:Nguy n H ng Khánh) 159 ... MeV ) 29 14 40 20 Câu 57: So v i h t nhân Si , h t nhân Ca có nhi u A: 11 nơtrôn prôtôn B: nơtrôn prôtôn C: nơtrôn prôtôn D: nơtrôn 12 prôtôn Câu 58: Theo thuy t tương i, m t êlectron có ng b... prôtôn (prôton) mP = 1,0073 ( u ) , 1u = 931,5 A: 0,6321 ( MeV ) Câu 54: Gi s hai h t nhân X Y có h t kh i b ng s nuclôn c a h t nhân X l n s nuclôn c a h t nhân Y A: H t nhân Y b n v ng h t nhân. .. nguyên t Radon gi m i 18,2% (do phóng x ) so v i s nguyên t ban u H ng s phóng x c a Radon -6 -1 -5 -1 -5 -1 -6 -1 A: λ = 2,325.10 (s ) B: λ = 2,315.10 (s ) C: λ = 1,975.10 (s ) D: λ = 1,975.10 (s