Tài liệu trình bày nhiều vấn đề về hạt nhân từ mức độ cơ bản (Tốt nghiệp) đến nâng cao (Đại học, Cao đẳng). Lý thuyết được trình bày khoa học, dễ theo dõi, tra cứu và tiếp thu. Tổng hợp và phân loại rõ ràng các đề thi Quốc gia từ năm 2007 đến 2014. Bên cạnh đó là nhiều đề luyện tập có các mức độ khó khác nhau. Các bài từ mức độ Cao đẳng, bài khó, lạ được giải rất chi tiết, giúp các em học sinh dễ dàng đọc hiểu tài liệu này. Các bài tập mẫu đa dạng được giải rất chi tiết và đúc kết kinh nghiệm, thủ thuật giải. Tài liệu này cũng giành cho các thầy cô giáo, hỗ trợ các thầy cô trong việc giảng dạy chuyên đề Vật lí hạt nhân cho các em học sinh.
GIỚI THIỆU Tài liệu dạng SÁCH THAM KHẢO, gồm 7 tập. Hệ thống đầy đủ CÔNG THỨC CƠ BẢN thường dùng. Cách soạn LÝ THUYẾT mới → DỄ HỌC THUỘC nhất. Bài tập mẫu đa dạng được GIẢI rất CHI TIẾT Các THỦ THUẬT giải toán + Nhận xét hữu ích sau bài giải. Tổng hợp và phân nhóm rõ ràng câu hỏi của các đề thi QUỐC GIA trong 8 năm (2007 – 2014). Nhiều ĐỀ LUYỆN TẬP {mức độ TỐT NGHIỆP → ĐẠI HỌC} Trình bày KHOA HỌC, tối ưu hóa trang in và thẩm mỹ, có thể in ra sử dụng ngay mà không cần thiết phải chỉnh sửa. {Đầy đủ đáp án các đề THI QUỐC GIA + LUYỆN TẬP} {Giải chi tiết các câu khó hoặc lạ} Mọi góp ý, hoặc chưa hài lòng về nội dung SÁCH, hoặc yêu cầu riêng về các tài liệu VẬT LÍ, các bạn vui lòng liên hệ qua: 1. Email: dtnhan@hoangdieust.net 2. Điện thoại: 0915.845.845 2015 DƯƠNG THÀNH NHÂN LUYỆN THI ĐẠI HỌC CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ HẠT NHÂN 2015 CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN 1 Trang 1 NỘI DUNG CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN – THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP 2 1. LÝ THUYẾT 2 1.1. Công thức cơ bản 2 1.2. Những khẳng định đúng 3 1.3. LƯU Ý KHI GIẢI TOÁN 4 2. BÀI TẬP MẪU 5 3. TỔNG HỢP ĐỀ THI QUỐC GIA TỪ 2007 ĐẾN 2014 12 CẤU TẠO HẠT NHÂN – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT 12 PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 14 PHÓNG XẠ 16 THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP 18 4. ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI 19 5. ĐỀ LUYỆN TẬP 26 CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN 2 Trang 2 CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN – THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP 1. LÝ THUYẾT 1.1. Công thức cơ bản – Một HẠT NHÂN X A Z có: Số proton: Z ; Số neutron: A – Z ; Số nuclon: A Điện tích: q = +Z.e > 0 {e = 1,6.10 –19 C} Độ hụt khối: Xnp mm.ZAm.Zm Năng lượng liên kết: ∆E lk = ∆m.c² Năng lượng liên kết riêng: A E lkr – Liên hệ giữa số lượng hạt N chứa trong khối lượng m: A N. A m N {N A ≈ 6,02.10²³ mol⁻¹} – Liên hệ giữa khối lượng HẠT NHÂN và khối lượng NGUYÊN TỬ của đồng vị X A Z engtuX m.Zmm {m e là khối lượng electron} – Xét PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: DCBA 4 4 3 3 2 2 1 1 A Z A Z A Z A Z + Bảo toàn số nuclon: A 1 + A 2 = A 3 + A 4 + Bảo toàn điện tích: Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4 Năng lượng của phản ứng hạt nhân 1. Tính theo khối lượng 2 sautruoc c.mmE 2. Tính theo độ hụt khối 2 truocsau c.mmE 3. Tính theo năng lượng liên kết truocLKsauLK EEE 4. Tính theo động năng truocsau KKE Lưu ý: ∆E > 0 : phản ứng tỏa năng lượng và ngược lại. + Bảo toàn động lượng: DCBA pppp + Bảo toàn năng lượng toàn phần: 2 DCDC 2 BABA c.mmKKc.mmKK + Liên hệ giữa động lượng p và động năng K: p² = 2m.K – Xét phản ứng PHÂN HẠCH: EnkYXAn 1 0 A Z A Z A Z 1 0 2 2 1 1 + Nếu 1k : Phản ứng tắt nhanh. + Nếu 1k : Phản ứng dây chuyền, có công suất không đổi. VD: lò phản ứng hạt nhân. + Nếu 1k : Phản ứng dây chuyền, không kiểm soát được. VD: bom nguyên tử. – PHÓNG XẠ + So sánh sự thay đổi số khối và số proton của hạt nhân CON so với hạt nhân MẸ sau phóng xạ. Loại phóng xạ Thay đổi số nuclon (A) Thay đổi số proton (Z) Phóng xạ α: YHeX 4A 2Z 4 2 A Z Có (↓ 4) Có (↓ 2) Phóng xạ β⁻: ~ YeX A 1Z 0 1 A Z Không Có (↑ 1) Phóng xạ β⁺: YeX A 1Z 0 1 A Z Không Có (↓ 1) Phóng xạ γ : 0 0 A Z A Z XX Không Không + Sau phóng xạ gamma, khối lượng hạt nhân mẹ bị GIẢM 1 lượng: c h m (λ là bước sóng tia γ) CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN 3 Trang 3 + Định luật phóng xạ và công thức liên quan: số CÒN LẠI = số BAN ĐẦU × T t 2 t o T t o e.N2.NN t o T t o e.m2.mm số BỊ PHÂN RÃ = số BAN ĐẦU × T t 21 t o T t o e1.N21.NN t o T t o e1.m21.mm Hằng số phóng xạ T 2ln (khi tính độ phóng xạ phải đổi T về giây) Liên hệ giữa m và N A N. A m N A o o N. A m N A N. A m N + Độ phóng xạ t o T t o e.H2.HN.H {với H o = λ.N o là độ phóng xạ ban đầu} Đơn vị đo độ phóng xạ: 1 Bq = 1 phân rã/s ; 1 Ci = 3,7.10¹⁰ Bq + Số lượng HẠT NHÂN CON được sinh ra N con = ΔN {ΔN: số hạt nhân mẹ đã bị phân rã} + Khối lượng hạt nhân con được sinh ra m con = m A A me con {Δm: khối lượng hạt nhân mẹ đã bị phân rã} – THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP + Khối lượng tương đối tính: o 2 2 o m c v 1 m m {c = 3.10 8 m/s} + Động năng tương đối tính: 2 o 2 cmmcK {m o c² là năng lượng nghỉ của vật} 1.2. Những khẳng định đúng 1. Đơn vị khối lượng nguyên tử (u) BẰNG 12 1 khối lượng nguyên tử C 12 6 . 2. Các đơn vị: 22 c MeV , c eV ,u đều dùng đo khối lượng. 3. Hạt nhân bao gồm các proton và các neutron, gọi chung là nuclon. Hạt nhân mang điện dương. 4. Trừ Hidro H 1 1 , mọi hạt nhân khác luôn có độ hụt khối và năng lượng liên kết > 0. 5. Hạt nhân đồng vị ↔ CÙNG số proton (Z). 6. Năng lượng liên kết = năng lượng tối thiểu để tách các nuclon thành các proton và neutron riêng lẻ. 7. Hạt nhân CÀNG BỀN VỮNG nếu năng lượng liên kết riêng càng lớn. 8. Hạt nhân có số khối trung bình (sắt và các hạt nhân của nguyên tố lân cận sắt) bền vững nhất. 9. Phản ứng nhiệt hạch và phân hạch luôn tỏa năng lượng. 10. Phản ứng tỏa năng lượng ↔ các hạt nhân sau phản ứng BỀN HƠN các hạt nhân trước phản ứng. CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN 4 Trang 4 11. Phân hạch thường chỉ xảy ra với hạt nhân có A ≥ 200. 12. Điều kiện có phản ứng nhiệt hạch: nhiệt độ đủ cao (10⁷ – 10⁸ K), duy trì đủ lâu, và mật độ hạt đủ lớn. 13. Phản ứng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của các ngôi sao. 14. Phần lớn năng lượng của các sao đến từ phản ứng (đã giản lược): MeV26e2HeH4 1 0 4 2 1 1 15. Một hạt nhân đứng yên, vỡ thành 2 mảnh. Mảnh có khối lượng càng lớn thì động năng của mảnh đó càng nhỏ. Tỉ số động năng của 2 mảnh tỉ lệ nghịch với tỉ số khối lượng của 2 mảnh. 16. Trong phản ứng THU năng lượng, để xảy ra phản ứng, năng lượng được cung cấp dưới dạng động năng của các hạt ban đầu. 17. Phần lớn (~80%) năng lượng của phản ứng phân hạch tỏa ra dưới dạng động năng của các mảnh vỡ. 18. Trong PHÓNG XẠ của một hạt nhân mẹ đang đứng yên thì: – Động năng của tia phóng xạ bao giờ cũng lớn hơn động năng của hạt nhân con. – Hạt nhân con và tia phóng xạ luôn bay về hai phía đối ngược nhau. 19. Phóng xạ là phản ứng hạt nhân luôn tỏa năng lượng. 20. Tia α là dòng các hạt nhân He 4 2 có tốc độ xấp xỉ 2.10⁷ m/s, mang điện dương (+2e). Tia α lệch về bản âm khi chuyển động giữa hai bản tụ điện. Tia α có khả năng ion hóa chất khí mạnh nhất (nhưng khả năng đâm xuyên kém nhất). 21. Tia β: Tia β có tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng c. Có hai loại: β⁻ (các e⁻) và β⁺ (các pozitron). Tia β⁻ bị lệch về bản dương, ngược lại với tia β⁺. Tia β lệch mạnh hơn tia α. 22. Tia γ: – Tia γ là sóng điện từ có bước sóng < 10⁻¹¹ m (tính chất sóng), hoặc là các photon (tính chất hạt). – Tia γ không bị lệch trong điện từ trường (không mang điện tích). – Có khả năng đâm xuyên mạnh nhất (khả năng ion hóa kém nhất). 23. Bản chất của phân rã β⁻ là: 1 neutron → 1 proton + 1 e⁻ + 1 ~ 24. Tia α ion hóa mạnh nhất, đâm xuyên kém nhất, có quãng đường bay ngắn nhất so với tia β và γ. 25. Thời gian cần thiết để khối lượng chất phóng xạ giảm đi 50% so với lúc ban đầu = 1 chu kì bán rã. 26. Sau 2 chu kì bán rã, khối lượng chất phóng xạ bị phân rã = 3 lần khối lượng chất phóng xạ còn lại. 27. Thời gian lượng chất phóng xạ phân rã hết 75% là 2 chu kì bán rã. 28. Số lượng hạt nhân mẹ đã bị rã = số hạt nhân con được sinh ra (nhưng khối lượng chất phóng xạ bị rã nói chung KHÔNG bằng khối lượng chất được sinh ra sau phóng xạ). 1.3. LƯU Ý KHI GIẢI TOÁN – Giá trị HẰNG SỐ: Nếu đề bài không có thông tin gì khác, khi cần có thể lấy: c = 3.10⁸ m/s e = 1,6.10⁻¹⁹ C 1 eV = 1,6.10⁻¹⁹ J 1 MeV = 1,6.10⁻¹⁹ J 1 u = 931,5 MeV/c² N A = 6,02.10²³ mol⁻¹ h = 6,625.10⁻³⁴ Js. – Bài tập MẪU: xem kĩ các bài tập mẫu trước khi giải toán. Các bài tập mẫu sẽ chỉ cho bạn phương pháp giải đặc biệt là các bài khó, bài lạ. – Cố gắng ghi nhớ các "chú ý", "nhận xét" sau bài giải,… Chúng giúp bạn giải các bài toán trắc nghiệm, các bài toán tương tự (bài mẫu) được nhanh chóng, dễ dàng hơn. CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN 5 Trang 5 2. BÀI TẬP MẪU Bài 1: Mỗi hạt nhân xem như một khối cầu có bán kính được cho bởi công thức Fermi: 3 15 A.1,2.10r (m). Xem khối lượng hạt nhân phân bố đều. Với hạt nhân Cl 37 17 , tính a) số neutron và điện tích của hạt nhân. Lấy điện tích nguyên tố e = 1,6.10⁻¹⁹ C. b) bán kính và thể tích của hạt nhân. c) khối lượng riêng của hạt nhân. Biết hạt nhân Cl 37 17 có khối lượng m Cl = 36,9566u; 1 u = 1,66055.10⁻²⁷ kg. Giải Từ quy ước kí hiệu hạt nhân → hạt nhân Cl 37 17 có 17Z 37A a) Số neutron của Cl 37 17 : N = A – Z = 20 neutron Điện tích hạt nhân: q = +Z.e = +17 × 1,6.10⁻¹⁹ = +27,2.10⁻¹⁹ C b) Bán kính hạt nhân: m4.10 15 3 15 3 15 3710.2,1A.10.2,1r Thể tích của hạt nhân: 345 m268.10 3153 )10.4( 3 4 r. 3 4 V c) Khối lượng riêng của hạt nhân: 3 17 m kg 2,29.10 45 27 Cl 10.268 10.66055,19566,36 V m Bài 2: Hạt nhân He 4 2 có khối lượng m He = 4,0015 u. Biết khối lượng của proton và neutron lần lượt là m p = 1,0073 u và m n = 1,0087 u. Lấy 1 uc² = 931,5 MeV. a) Tính độ hụt khối của hạt nhân He 4 2 . b) Tính năng lượng liên kết của hạt nhân He 4 2 . c) Biết năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Fe 56 26 là 8,8 MeV/nuclon. Hạt He 4 2 và Fe 56 26 , hạt nào bền hơn? Giải Hạt nhân He 4 2 → số khối A = 4 ; số thứ tự Z = 2. a) Độ hụt khối của hạt nhân He 4 2 u03050,0015,40087,1)24(0073,12mm).ZA(m.Zm HenpHe b) Năng lượng liên kết của hạt nhân He 4 2 MeV4128,MeV5,9310305,0uc0305,0c.mE 22 c) Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân He 4 2 nuclon MeV 17, 4 41,28 A E lk lkr Vì sắt có năng lượng liên kết riêng lớn hơn (8,8 > 7,1) nên hạt nhân sắt bền hơn hạt nhân heli. Trong trắc nghiệm, có thể trả lời ngay mọi hạt nhân (trừ những hạt nhân lân cận sắt) đều kém bền hơn sắt. Bài 3: Nguyên tử Fe 56 26 có khối lượng m ngt = 55,9349375 u. Cho khối lượng electron, proton và neutron lần lượt là 0,000549 u, 1,00728 u và 1,00866 u ; 1 u = 931,5 MeV/c². Tính năng lượng liên kết của hạt nhân Fe 56 26 . Giải Đề bài cho khối lượng nguyên tử, ta phải đổi về khối lượng hạt nhân. – Khối lượng hạt nhân Fe 56 26 : u9206635,55000549,0269349375,55m.Zmm engtFe CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN 6 Trang 6 – Độ hụt khối của hạt nhân Fe 56 26 u5284165,09206635,5500866,13000728,126mm).ZA(Zmm Fenp – Năng lượng liên kết của hạt nhân Fe 56 26 MeV22,4925,9315284165,0c.u5284165,0c.mE 22 lk Bài 4: Bắn hạt α vào hạt nhân N 14 7 đứng yên thì thu được một hạt proton và một hạt X. Cho: m α = 4,0015 u ; m N = 13,9992 u ; m p = 1,0073 u ; m X = 16,9947 u ; 1 u = 931,5 MeV/c². a) Viết phương trình phản ứng hạt nhân và xác định hạt X. b) Phản ứng trên thu hay tỏa bao nhiêu năng lượng? c) Động năng của hạt α là K α = 4 MeV. Biết các hạt sinh ra có cùng tốc độ. Tính động năng của hạt X và tốc độ của hạt proton. Khi tính động năng, lấy khối lượng hạt nhân (theo u) bằng số khối của chính nó. Giải Phương trình phản ứng pXNHe 1 1 A Z 14 7 4 2 a) Định luật bảo toàn số nuclon (A) và điện tích (Z) cho 8Z 17A 1Z72 1A144 → X là O 17 8 b) Năng lượng của phản ứng 2 pXN 2 st c.)mm()mm(c.mmE 1,211MeV5,9310013,0uc.0073,19947,169992,130015,4E 2 Vì ΔE < 0 → phản ứng THU một năng lượng bằng 1,211 MeV. c) Liên hệ giữa năng lượng của phản ứng hạt nhân và động năng của các hạt nhân NpXts KKKKKKE Với: K N = 0 {hạt N 14 7 đứng yên} K α = 4 MeV ΔE = –1,211 MeV K X = 2 XX vm 2 1 K p = X 2 X X 2 pp K 17 1 v 17 m 2 1 vm 2 1 {v p = v X và 17 m m X p } Dễ dàng suy ra được: K X = 2,634 MeV = 4,2144.10⁻¹³ J K p = 0,155 MeV = 2,48.10⁻¹⁴ J → v p ≈ 5,5.10⁶ m/s Bài 5: Quả bom hạt nhân thả xuống thành phố Hiroshima năm 1945 tỏa ra một năng lượng tương đương với 15.10⁶ kg thuốc nổ TNT. Năng lượng đó được tạo ra từ sự phân hạch của urani U 235 92 . Biết một hạt nhân U 235 92 khi phân hạch tạo ra 200 MeV và một kg TNT tỏa ra 4,2.10⁶ J. Tính lượng U 235 92 tham gia quá trình phân hạch. Giải – Năng lượng do 15.10⁶ kg TNT sinh ra E = 15.10⁶ × 4,2.10⁶ = 63.10¹² J – Một hạt U 235 92 khi phân hạch cho 200 MeV = 3,2.10⁻¹¹ J. – Số hạt U 235 92 cần để tạo ra 63.10¹² J là: 24 11 12 10.96875,1 10.2,3 10.63 N – Lượng urani tham gia quá trình phân hạch là: g769 23 24 A 10.02,6 23510.96875,1 N A.N m CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN 7 Trang 7 Bài 6: Xét phản ứng 7β3nNbCeUn 93 41 140 58 235 92 . Cho năng lượng liên kết riêng của ²³⁵U là 7,7 MeV, ¹⁴⁰Ce là 8,43 MeV, ⁹³Nb là 8,7 MeV. Tính năng lượng của phản ứng trên. Giải – Liên hệ giữa năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng: A.E lkrlk – Năng lượng tính theo năng lượng liên kết UlkNblkCelktruoclksaulk E)EE(EEE UUlkrNbNblkrCeCelkr A.A.A.E MeV179,8 92235937,814043,8E Lưu ý: độ hụt khối, năng lượng liên kết (riêng) của các hạt proton, neutron và electron đứng riêng lẻ bằng 0. Bài 7: Xét phản ứng nCBeHe 1 0 12 6 9 4 4 2 . Độ hụt khối của hạt C;Be;He 12 6 9 4 4 2 lần lượt là 0,030379 u, 0,062433 u, 0,098934 u. Lấy 1 uc² = 931,5 MeV. Tính năng lượng của phản ứng trên. Giải – Đề bài chỉ cho các giá trị độ hụt khối. Do đó, ta co thể tính năng lượng liên kết của hạt nhân theo độ hụt khối 2 BeHenC 2 truocsau c.mm()mm(c.mmE MeV5,7 5.931006122,0uc)062433,0030379,0098934,0(E 2 Bài 8: Dùng hạt proton có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt beri Be 9 4 đứng yên tạo ra hạt α và hạt X. Hạt α có động năng 4 MeV và bay theo hướng vuông góc với hướng bay ban đầu của hạt proton. Khi tính động năng, lấy khối lượng của các hạt nhân tính theo u bằng số khối của chính nó. a) Viết phương trình phản ứng hạt nhân và xác định hạt X. b) Tính động năng của hạt X và góc bay của hạt X so với hướng bay của hạt proton. c) Phản ứng trên thu hay tỏa bao nhiêu năng lượng? Giải Phương trình phản ứng hạt nhân XHeBep A Z 4 2 9 4 1 1 a) Sử dụng định luật bảo toàn số nuclon và bảo toàn điện tích → X là hạt liti Li 6 3 . Li 6 3 HeBep 4 2 9 4 1 1 b) Định luật bảo toàn động lượng cho XBep pppp (*) pppp BepX (**) Bình phương hai vế của phương trình (**) với những lưu ý { 0p Be và 0p.ppp pαpα }, ta được Km2Km2Km2ppp ppXX 22 p 2 X (p² = 2m.K) MeV3,575 6 4445,51 m KmKm K X pp X Góc bay của hạt X XBep pppp(*) cos.p.p2ppp Xp 2 X 2 p 2 )p,p( Xp 504,0 Km.Km4 Km2Km2Km2 pp2 ppp cos XXpp XXpp Xp 22 X 2 p 60θ CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN 8 Trang 8 c) Năng lượng của phản ứng MeV2,125 45,54575,3KKKKKKE pBeXts Vì ΔE > 0 → phản ứng TỎA một năng lượng bằng 2,125 MeV. Bài 9: Bắn một hạt proton vào hạt nhân Li 7 3 đứng yên sinh ra hai hạt X giống nhau, bay ra với cùng một tốc độ theo hướng hợp với hướng bay ban đầu của proton các góc có cùng độ lớn 70°. Lấy khối lượng của các hạt nhân tính theo u đúng bằng số khối của chúng. Tính tỉ số tốc độ của hạt X và tốc độ của hạt proton. Giải Tóm tắt dữ kiện qua phương trình phản ứng p 1 1 + Li 7 3 → He 4 2 + He 4 2 p p 0p Li 70)p,p( p1X 70)p,p( p2X – Định luật bảo toàn động lượng cho: 2X1XLiP pppp 2X1Xp ppp CÁCH 1 – TỔNG QUÁT )p,p(cos.p.p2ppp 2X1X2X1X 2 2X 2 1X 2 p Đặt: |p X | = |p X1 | = |p X2 |, vì tốc độ các hạt X là như nhau. Thay vào phương trình trên và lưu ý 140)p,p( 2X1X , ta được: 140cos.p.2p.2p 2 X 2 X 2 p 0,365 0,684u4 u1 )cos1402.(1m m v v X p p X )140cos1()v.m.(2)v.m( 2 XX 2 pp Nhận xét: Một cách tốt để chuyển biểu thức vecto về đại số là BÌNH PHƯƠNG các vế. Chúng ta nên chuyển cặp vecto đã biết góc giữa chúng về một vế trước khi bình phương. CÁCH 2 Vì tốc độ 2 hạt X bằng nhau → động lượng của chúng có độ lớn bằng nhau và vì độ lớn góc bay của các hạt X đều hợp 70° so với hướng bay của hạt proton nên, từ hình vẽ, ta dễ dàng suy ra 70cos.p.2p Xp 365,0 70cos.m.2 m v v 70cos.vm.2vm X p p X XXpp Nhận xét: Trong trường hợp đặc biệt, ta có thể giải ngắn gọn hơn mà không nhất thiết phải bình phương các vế. Bài 10: Hạt nhân Ra 226 88 phóng xạ tạo thành hạt α với động năng K α = 4,53 MeV, tia γ và hạt nhân Rn 222 86 . Biết khối lượng của electron, hạt α và các nguyên tử Ra, Rn lần lượt là: m e = 0,000549 u, m α = 4,001505 u, 226,025406 u, 222,017574 u. Bỏ qua động lượng của photon γ, hạt Ra đứng yên. Tính bước sóng của tia γ. Giải 1. Đổi khối lượng nguyên tử (đề cho) về khối lượng hạt nhân u97036,221m u977094,225m 000549,086017574,222m 000549,088025406,226m m.Zmm m.Zmm Rn Ra Rn Ra eRnRnngtRn eRaRangtRa 2. Phương trình phóng xạ RaHeRn 222 86 4 2 226 88 3. Định luật bảo toàn động lượng cho pppp RnRa { 0p;0p Ra } 70° 70° [...]... CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN 3 TỔNG HỢP ĐỀ THI QUỐC GIA TỪ 2007 ĐẾN 2014 CẤU TẠO HẠT NHÂN – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT C1: Khi so sánh hạt nhân 12 6 C và hạt nhân A Điện tích của hạt nhân 12 6 14 6 C phát biểu nào sau đây đúng? C nhỏ hơn điện tích của hạt nhân B Số nuclon của hạt nhân 12 6 C bằng số nuclon của hạt nhân C Số proton của hạt nhân 12 6 C lớn hơn số proton của hạt nhân D Số neutron của hạt nhân 12... động năng của hạt α A lớn hơn động năng của hạt nhân con C bằng động năng của hạt nhân con C80: Phóng xạ và phân hạch hạt nhân A đều có sự hấp thụ neutron chậm C đều không phải là phản ứng hạt nhân B luôn nhỏ hơn hoặc bằng động năng hạt nhân con D nhỏ hơn động năng của hạt nhân con B đều là phản ứng hạt nhân thu năng lượng D đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng C81: Ban đầu có No hạt nhân của một... nuclon của hạt nhân Y thì A hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X B hạt nhân X bền vững hơn hạt nhân Y C năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân bằng nhau D năng lượng liên kết của hạt nhân X lớn hơn năng lượng liên kết của hạt nhân Y C24: Trong các hạt nhân 4 He , 7 Li , 3 2 A 4 He 2 B 56 26 56 26 Fe và 235 92 U Hạt nhân bền vững nhất là Fe C 235 92 U D 7 Li 3 C25: Các hạt nhân 2 H , 3 H , 4 He có năng... đó hai hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành hạt nhân nặng hơn C33: Cho phản ứng hạt nhân: α + 27 13 Al → X + n Hạt nhân X là B 30 P C 24 Mn D 23Na Ne 15 12 11 C34: Khi nói về phản ứng hạt nhân, phát biểu nào sau đây là đúng? A Tổng động năng của các hạt trước và sau phản ứng hạt nhân luôn được bảo toàn B Năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhân luôn được bảo toàn C Tổng khối lượng nghỉ của các hạt trước... nói về lực hạt nhân (lực tương tác mạnh) A Ở phạm vi kích thước lớn so với hạt nhân, lực hạt nhân giảm đều theo khoảng cách B Lực hạt nhân có cùng bản chất với lực Coulomb, có tác dụng liên kết các điện tích trong hạt nhân C Lực hạt nhân có tác dụng liên kết các nuclon khi chúng ở trong phạm vi kích thước hạt nhân D Lực hạt nhân luôn là lực hút, cùng bản chất với lực hấp dẫn nhưng có cường độ lớn hơn... mọi hạt luôn lớn hơn không C Khi hạt chuyển động, khối lượng hạt tăng lên D Khi hạt chuyển động khối lượng của hạt vẫn không đổi Câu 10: Bán kính tác dụng của lực hạt nhân vào khoảng A 10⁻¹² m B 10⁻¹⁵ m C 10⁻⁹ m Trang 31 D 10⁻¹⁰ m 32 CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN Câu 11: Hạt nhân X đang ở trạng thái kích thích phóng xạ tia γ có tần số f, trở về mức năng lượng thấp hơn Độ giảm khối lượng của hạt nhân. .. hạch của hạt nhân C42: Trong một phản ứng hạt nhân, có sự bảo toàn A số neutron B khối lượng C số nuclon D số proton C43: Hạt nhân A đang đứng yên thì phân rã thành hạt nhân B có khối lượng B m và hạt α có khối lượng mα Tỉ số giữa động năng của hạt nhân B và động năng của hạt α ngay sau phân rã bằng m B B m m A B m 2 m C m B 2 D m mB C44: Cho phản ứng hạt nhân: 31T... C73: Hạt nhân Trang 16 226 88 17 CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN A 12,5% B 25% C 75% D 87,5% C75: Trong khoảng thời gian 4 h có 75% số hạt nhân ban đầu của một đồng vị phóng xạ bị phân rã Chu kì bán rã của đồng vị đó là A 1 h B 3 h C 4 h D 2 h C76: Hạt nhân A1 Z1 X phóng xạ và biến thành một hạt nhân khối của chúng tính theo đơn vị u Biết chất phóng xạ A1 Z1 A1 Z1 A2 Z2 Y bền Coi khối lượng của hạt nhân. .. khối của hạt nhân với bình phương tốc độ ánh sáng trong chân không C21: Trong các hạt nhân nguyên tử: 4 He , 2 A 4 He 2 C22: Hạt nhân B 35 17 56 26 230 90 Th , 56 Fe và 26 Fe 235 92 C U , hạt nhân bền vững nhất là 235 92 U D 230 90 Th Cl có A 35 neutron B 35 nuclon C 17 neutron D 18 proton C23: Giả sử hạt nhân X và Y có cùng độ hụt khối và số nuclon của hạt nhân X lớn hơn số lượng nuclon của hạt nhân Y... thời điểm t1, tỉ số giữa số hạt nhân pôlôni và số 1 hạt nhân chì trong mẫu là Tại thời điểm t2 = t1 + 276 ngày, tỉ số giữa số hạt nhân pôlôni và số hạt nhân chì 3 trong mẫu là 1 1 1 1 A B C D 9 25 16 15 C83: Chất phóng xạ pôlôni C84: Hạt nhân urani 238 92 210 84 U sau một chuỗi phân rã, biến đổi thành hạt nhân chì 206 82 Pb Chu kì bán rã của U U và 6,239.10¹⁸ hạt nhân 206 Pb 82 Giả sử khối . phóng xạ m 1 chỉ còn bằng 70 ,71 % m o . Vậy sau 2800 năm nữa kể từ t 1 thì lượng chất phóng xạ m 2 cũng phải còn 70 ,71 % m 1 , nghĩa là m 2 = 70 ,71 %.m 1 = 70 ,71 %. (70 ,71 %.m o ) = 50%.m o Lưu. hạt nhân Cl 37 17 có khối lượng m Cl = 36,9566u; 1 u = 1,66055.10⁻²⁷ kg. Giải Từ quy ước kí hiệu hạt nhân → hạt nhân Cl 37 17 có 17Z 37A a) Số neutron của Cl 37 17 : N = A –. 24 11 12 10.96 875 ,1 10.2,3 10.63 N – Lượng urani tham gia quá trình phân hạch là: g769 23 24 A 10.02,6 23510.96 875 ,1 N A.N m CHƯƠNG 7 – VẬT LÍ HẠT NHÂN 7 Trang 7 Bài 6: Xét phản ứng 7 3nNbCeUn 93 41 140 58 235 92 .