chuyên đề hạt nhân nguyên tử vật lý lớp 12

Cấu tạo hạt nhân - Hạt nhân tích điện dương bằng +Ze Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn, kích thước hạt nhân rất nhỏ, nhỏ hơn kích thước nguyên tử khoảng 104 – 105 lần - H

Trang 1

Phần Hạt nhân nguyên tử Biên soạn Nguyễn Thanh Hà - 0972 64 17 64

Chương HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

I TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN

1 Cấu tạo hạt nhân

- Hạt nhân tích điện dương bằng +Ze (Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn), kích thước hạt nhân rất nhỏ, nhỏ hơn kích thước nguyên tử khoảng 104 – 105 lần

- Hạt nhân được tạo thành bởi hai loại hạt là prôtôn và nơtrôn; hai loại hạt này gọi chung là nuclôn

o Prôtôn, kí hiệu p, mang một điện tích nguyên tố dương +e, khối lượng 1,67262.10-27kg

o Nơtrôn, kí hiệu n, không mang điện, khối lượng 1,67493.10-27kg

o Hạt nhân nguyên tử chứa Z prôtôn và N nơtrôn Tổng số nuclôn trong hạt nhân A = Z + N, A gọi là số khối

- Ký hiệu hạt nhân: Người ta dùng ký hiệu hóa học X của nguyên tố để đặt tên cho hạt nhân: X A

Z hoặc AX hoặc XA

Ví dụ: Hạt nhân Na có thể ký hiệu bằng các cách sau: 23 ,hay 23 ,

- Đồng vị

o Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số prôtôn Z nhưng có số nơtrôn N khác nhau, do đó có số khối A = Z +

N khác nhau (có cùng một vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn)

Ví dụ: H1

1 2

1 3

1 hay

o Hyđrô có ba đồng vị là:

+ Hyđrô thường H1

1 chiếm 99,9% hyđrô thiên nhiên

1 2

1 hay chiếm 0,015% hyđrô thiên nhiên

1 3

1 hay hạt nhân này không bền, thời gian sống của nó khoảng 10 năm

o Cacbon có nhiều đồng vị, trong đó chỉ có hai đồng vị bền là C12

6 và C13

6 Trong một khối cacbon tự nhiên bền vững, C12

6

chiếm khoảng 98,89% và C13

6 chiếm khoảng 1,11%

- Đồng vị phóng xạ là đồng vị mà các hạt nhân của nó có thể phóng ra các tia phóng xạ và biến đổi hạt nhân của nguyên tố khác

Ví dụ: Đồng vị U He 234Th

90 4 2 238

2 Khối lượng hạt nhân

- Các hạt nhân có khối lượng rất lớn so với khối lượng của electron; vì vậy khối lượng nguyên tử tập trung gần như toàn bộ ở hạt nhân Để tiện cho tính toán khối lượng hạt nhân, người ta định nghĩa một đơn vị mới đó khối lượng cỡ khối lượng các hạt nhân Đơn vị này gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u

- Đơn vị khối lượng nguyên tử u có giá trị bằng 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị 12C

6 , vì vậy còn gọi là đơn vị cacbon

kg

23 1,66055.10 10

023 , 6

012 , 0 12

1

- Khối lượng và năng lượng

o Theo hệ thức Anh-xtanh về mối quan hệ giữa năng lượng E và khối lượng m của cùng một vật có dạng: E = mc2

o Năng lượng tính ra đơn vị eV tương ứng với khối lượng 1u là: E = uc2 ≈ 931,5 MeV => 1u ≈ 931,5 MeV/c2

(MeV/c2 cũng được coi là đơn vị đo khối lượng hạt nhân)

o Chú ý: Lý thuyết Anh-xtanh, một vật có khối lượng nghỉ m0 (khối lượng của vật ở trạng thái nghỉ), khi chuyển động với

tốc độ v, khối lượng sẽ tăng lên thành m (khối lượng động) với

2 2 0 1

c v

m m

−

=

Khi đó năng lượng của vật (năng lượng toàn phần) là E = mc2 =

2 2

2 0 1

c v

c m

−

Năng lượng E0 = m 0 c 2 được gọi là năng lượng nghỉ và hiệu số E – E0 = (m - m 0 )c 2 chính là động năng của vật

II NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

1 Lực hạt nhân

- Các nuclôn trong hạt nhân hút nhau bằng các lực rất mạnh tạo nên hạt nhân bền vững Các lực hút đó gọi là lực hạt nhân

- Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện vì lực hạt nhân luôn là lực hút giữa hai prôtôn, giữa hai nơtron và giữa một nơtron với

một prôtôn Lực hạt nhân không phụ thuộc vào điện tích.

- Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; nó là một loại lực truyền tương tác giữa các nuclôn trong

hạt nhân Lực này cũng được gọi là lực tương tác mạnh, nhưng chỉ tác dụng khi khoảng cách giữa hai nuclôn bằng hoặc nhỏ hơn

kích thước của hạt nhân.

2 Năng lượng liên kết của hạt nhân

- Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn tạo thành hạt nhân đó

- Độ chênh lệch giữa hai khối lượng đó được gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu ∆m: ∆m = Zmp + (A - Z)mn - mx

Trong đó:

1

Trang 2

-Phần Hạt nhân nguyên tử Biên soạn Nguyễn Thanh Hà - 0972 64 17 64

(A – Z)mn là khối lượng của (A - Z) nơtron mx là khối lượng của hạt nhân X

- Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với thừa số c2

Wlk = [Zmp + (A – Z)mn – mx]c2 Hay Wlk = ∆mc2

- Năng lượng liên kết riêng (kí hiệu

A

W lk

) là năng lượng liên kết tính cho một nuclôn Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn, thì càng bền vững

3 Phản ứng hạt nhân

- Phân loại: Phản ứng hạt nhân thường chia làm hai loại:

+ Phản ứng tự phát là quá trình phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác

+ Phản ứng hạt nhân kích thích là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo thành các hạt nhân khác

- Đặc tính của phản ứng hạt nhân:

- Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

o Bảo toàn điện tích: Tổng điện tích của các hạt tham gia phản ứng bằng tổng điện tích của các hạt tạo thành sau phản ứng

(Z A+Z B =Z C+Z D)

o Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A): Prôtôn có thể biến thành nơtrôn và ngược lại nhưng số nuclôn là không đổi

(A A+A B=A C+A D)

o Bảo toàn năng lượng toàn phần: Tổng năng lượng của một hệ kín được bảo toàn

(E A+E ñA) (+ E B+E ñB) (= E C+E ñC) (+ E D+E ñD)

o Bảo toàn động lượng: Động lượng của một hệ kín được bảo toàn uur uur uur uur pA+ pB = pC+ pD

- Năng lượng phản ứng hạt nhân:

Gọi tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng là mtrước, tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng là msau

+ Phản ứng tỏa năng lượng khi mtrước > msau, năng lượng tỏa ra được tính bằng công thức: Wtỏa = W = (mtrước – msau)c2

+ Phản ứng thu năng lượng khi mtrước < msau, năng lượng thu được tính bằng công thức: Wthu = |W| = -W

III PHÓNG XẠ

1 Hiện tượng phóng xạ

- ĐN: Phóng xạ là quá trình phân hủy tự phát của một hạt nhân không bền vững (tự nhiên hay nhân tạo) Quá trình phân hủy này kèm theo sự tạo ra các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ Hạt nhân tự phân hủy gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau phân hủy gọi là hạt nhân con

- Các dạng phóng xạ

+ Phóng xạ α

Hạt nhân mẹ X phân rã tạo thành hạt nhân con Y, đồng thời phát ra tia phóng xạ α theo phản ứng sau:

He Y

Z A Z

4 2 4

→ −

Z A

Z

4 2

−

→

α

* Bản chất là chùm hạt nhân hêli 4He

2 gọi là hạt α

* Tính chất: mang điện tích (+2e) nên tia α lệch về bản cực âm của tụ điện Hạt α phóng ra với vận tốc v ≈ 107m/s, làm ion hóa môi trường và mất dần năng lượng, vì vậy nó chỉ đi được tối đa trong không khí 8cm và khả năng đâm xuyên yếu

+ Phóng xạ β

-Phóng xạ β- là quá trình phát ra tia β- Tia β- là các dòng electron ( e0

1

− )

Z A

Z →β − + 1 + Phóng xạ β+ là quá trình phát ra tia β+ Tia β- là các dòng pôzitron (01 ) Pôzitron (e 01 ) có điện tích +e và có khối lượng e

bằng khối lượng electron, nó là phản hạt của electron

Z A

Z →β + − 1 + Tính chất: Các hạt β phóng ra với vận tốc v ≈ c = 3.108m/s, cũng làm ion hóa môi trường nhưng yếu hơn tia α nên tia β có thể đi xa hàng trăm mét trong không khí và khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia α

+ Phóng xạ γ

* Bản chất: là sóng điện từ có bước sóng ngắn (λ < 0,01nm), đồng thời là chùm phôtôn có năng lượng cao

* Tính chất: tia γ có khả năng đâm xuyên rất lớn, có thể đi qua lớp chì dày hàng chục cm và gây nguy hiểm cho con người, vì không mang điện nên nó không bị lệch trong điện trường và từ trường

2 Định luật phóng xạ

- Đặc tính của quá trình phóng xạ

+ Có bản chất là quá trình biến đổi hạt nhân + Có tính tự phát và không điều khiển được + Là một quá trình ngẫu nhiên

- Định luật phóng xạ

+ Xét một mẫu p.xạ có N h.nhân tại thời điểm t Tại thời điểm (t + dt) số h.nhân giảm đi và trở thành (N +dN) với dN < 0

N

dN

λ

− + Gọi N0 là số hạt nhân của mẫu phóng xạ tồn tại lúc t = 0, số hạt nhân N vào thời điểm t > 0 là: N = N0

t

e λ

2

Trang 3

- Chu kỳ bán rã: Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã, cứ sau mỗi chu kỳ này thì ½ số nguyên tử của chất ấy biến đổi thành chất khác T=lnλ2=0,693λ

3 Đồng vị phóng xạ nhân tạo

- Ngoài các đồng vị p.xạ có sẵn trong tự nhiên, người ta chế tạo được nhiều đồng vị p.xạ gọi là đồng vị p.xạ nhân tạo

- Phóng xạ nhân tạo và phương pháp nguyên tử đánh dấu

+ Bằng phương pháp tạo ra phóng xạ nhân tạo, người ta tạo ra các hạt nhân phóng xạ của các nguyên tố X bình thường, không

Z A

Z

1 1

+

Z1

+ là các đồng vị phóng xạ của X Khi trộn lẫn các hạt nhân bình thường không phóng xạ, các hạt nhân phóng xạ A X

Z1

+ được gọi là các nguyên tử đánh dấu, cho phép ta khảo sát sự tồn tại, sự phân bố, sự chuyển vận của nguyên tố X Phương pháp nguyên tử đánh dấu có nhiều ứng dụng trong sinh học, hóa học, y học

- Đồng vị 14C, đồng hồ Trái Đất

+ Ở tầng cao khí quyển, trong thành phần của tia vũ trụ có các nơtron chậm (tốc độ vào cỡ vài tram mét trên giây) Một nơtron

chậm khi gặp hạt nhân N14

1 14 7 14 7 1

C

14

6 là một đồng vị phóng xạ β-, chu kỳ bán rã 5 730 năm

+ Trong khí quyển có cácbon đioxit: Trong các hnhân cacbon ở đây có lẫn cả C12

6 và C14

6 (tỉ lệ không đổi: C14

6 chiếm 10-6 %) + Các loài thực vật hấp thụ CO2 trong không khí, trong đó cacbon thường và cacbon phóng xạ với tỉ lệ 10-6% Khi loài thực vật ấy chết, không còn sự hấp thụ CO2 trong không khí và C14

6 không còn tái sinh trong thực vật nữa Vì C14

6 phóng xạ nên

lượng C14

6 giảm dần trong thực vật đó So sánh các tỉ lệ đó cho phép ta xác định thời gian từ lúc loài thực vật đó chết đến nay Phương pháp này cho phép tính các khoảng thời gian từ 5 đến 55 thế kỉ

IV PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

1 Cơ chế của phản ứng phân hạch

- Phản ứng phân hạch là gì ? Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.

- Phản ứng phân hạch kích thích

+ Xét các phản ứng phân hạch của các hạt nhân: U235

92 , U238

92 , 239Pu

94 vì đó là những nguyên liệu cơ bản của công nghiệp năng lượng hạt nhân

+ Để truyền năng lượng kích hoạt cho hạt nhân X là cho một nơtron bắn vào X để X “bắt” nơtron đó Khi “bắt” nơtron, hạt nhân X chuyển sang một trạng thái kích thích, kí hiệu X* Trạng thái này không bền vững và kết quả xảy ra phân hạch

n + X → X*→ Y + Z + kn (k = 1, 2, 3) + Hạt nhân X* vỡ thành hai mảnh kèm theo một vài nơtron phát ra

+ Quá trình phân hạch của X không trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X*

2 Năng lượng phân hạch

- Xét các phản ứng phân hạch U235

92 sau đây:

n I Y U U

0 138 53 95 39

* 236 92 235 92 1

n Sr Xe U

U

0 95 38 139 54

* 236 92 235 92 1

- Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng

+ Các phép tính toán chứng tỏ phản ứng phân hạch trên là phản ứng tỏa năng lượng, nlượng đó gọi là năng lượng phân hạch + Ví dụ: Sự phân hạch của 1g 235U giải phóng một năng lượng bằng 8,5.1010J, tương đương với năng lượng vủa 8,5 tấn than hoặc 2 tấn dầu tỏa ra khi cháy hết

- Phản ứng phân hạch dây chuyền

+ Sau mỗi lần phân hạch, có k nơtron được giải phóng đến kích thích các hạt nhân 235U khác tạo nên những phân hạch mới Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtron giải phóng là kn và kích thích kn phân hạch mới

+ Khi k < 1 phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh

+ Khi k = 1 phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra không đổi theo thời gian

+ Khi k > 1 phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra tăng nhanh và có thể gây nên bùng nổ

+ Muốn cho k ≥ 1, khối lượng của chất phân hạch phải đủ lớn để số nơtron bị “bắt” nhỏ hơn nhiều so nhiều so với số nơtron được giải phóng

+ Khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để phản ứng phân hạch dây chuyền duy trì được trong đó gọi là khối lượng tới hạn

3 Phản ứng phân hạch có điều khiển

- Phản ứng phân hạch này được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân, tương ứng với trường hợp k = 1

- Để đảm bảo cho k = 1, người ta dùng những thanh điều khiển có chứa bo hoặc cađimi

- Vì bo hoặc cađimi có tác dụng hấp thụ nơtron nên khi số nơtron tăng quá nhiều người ta cho các thanh điều khiển ngập sâu vào trong lò để hấp thụ nơtron thừa Nhiên liệu phân hạch trong các lò phản ứng thường là 235U hay 239Pu

- Năng lượng tỏa ra trong lò phản ứng không đổi theo thời gian

V PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH.

1 Cơ chế của phản ứng nhiệt hạch

- Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn

- Điều kiện thực hiện

+ Nhiệt độ cao (50 ÷ 100 triệu độ) để chuyển hỗn hợp nhiên liệu sang trạng thái plasma

3

Trang 4

+ Mật độ hạt nhân trong plasma (n) phải đủ lớn

+ Thời gian duy trì trạng thái plasma (τ) ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn

Vậy, (1014 1016) 3

cm

s

2 Năng lượng nhiệt hạch

Năng lượng tỏa ra bởi các phản ứng nhiệt hạch được gọi là năng lượng nhiệt hạch

3 Phản ứng nhiệt hạch trên Trái Đất

- Trên Trái Đất, loài người đã tạo ra phản ứng nhiệt hạch khi thử bom H và đang nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch có điều khiển

- Phản ứng nhiệt hạch có điều khiển

MeV n

He H

0 4 2 3 1 2

- Muốn tiến hành được phản ứng nhiệt hạch cho các hạt nhân 21H và 31H thì phải tiến hành theo ba cách:

+ Đưa nhiệt độ lên cao

+ Dùng các máy gia tốc

+ Dùng chùm laze cực mạnh

4

Trang 5

HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

I HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

1 Cấu tạo hạt nhân:

−

= +







27 19

27

1,67262.10 prôtôn

1,6.10 được tạo nên từ

1,67493.10 ( - ) nơtrôn

0 : không mang điện

p p A

Z

n p

Z

X

N A Z

q



1,008665

p n

3 Các cơng thức liên hệ:

a Số mol:

23 A

N: số hạt nhân nguyên tử

;

A A A

=



4 Bán kính hạt nhân: R = 1,2.10− 15A m13( )

II NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

0

( ) : khối lượng các nuclôn riêng lẻ

m Zm A Z m

m m m





2 Hệ thức Einstein: E mc = 2; 1 uc2 = 931,5 MeV ; 1 MeV = 1,6.10−13J

3 Năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng:

a Năng lượng liên kết: ∆ = ∆ E mc2

b Năng lượng liên kết riêng: E : tính cho một nuclôn

A

Chú ý: H.nhân cĩ số khối trong khoảng từ 50 đến 70, n.lượng liên kết riêng của chúng cĩ giá trị lớn nhất vào khoảng 8,8 MeV/nu

III PHĨNG XẠ

1 Định luật phĩng xạ:

λ

−

 = =









0 0

ln 2

( ) 2

t t

T

t t

T

N

2 Độ phĩng xạ:

0 0

10

ln 2

; với : hằng số phân rã

( ) 2

t t

T

H

T s

H N H N Bq Ci

−







3 Thể tích của dung dịch chứa chất phĩng xạ: 0 0

2t T

H

= Trong đĩ: V ø la the åtích dung dịch chứa H

Chu kì bán rã của một số chất

Chất phĩng xạ Cacbon C126 Oxi O168 235

92

Urani U Poloni21084Po Rađi22688Ra 219

86

53

Iôt I

Chu kì bán rã T = 5730 năm T= 122 s 8

7,13.10 năm

T= T = 138 ngày T= 1620 năm T= 4 s T= 8 ngày

3 Chất phĩng xạ bị phân rã:

a Số hạt nhân nguyên tử bị phân rã: ∆ = N N0 − = N N0(1 − e− λt)

b Khối lượng hạt nhân nguyên tử bị phân rã: ∆ = m m0− = m m0(1 − e− λt)

Chú ý: Số hạt nhân nguyên tử tạo thành bằng số hạt nhân nguyên tử phĩng xạ bị phân rã

B

5

Trang 6

4 Các tia phĩng xạ:

a Tia α: 24α là hạt He24 b Tia β :

là pozitron e có hai loại

là electron e

β β

+

−







c Tia γ : Cĩ bước sĩng ngắn λ < 10 m−11 , cĩ năng lượng rất lớn

IV PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

A

Z A +Z B →Z C +Z D

2 Các định luật bảo tồn:

a Định luật bảo tồn điện tích: ZA+ ZB = ZC + ZD

b Định luật bảo tồn số nuclon: AA+ AB = AC+ AD

c Định luật bảo tồn năng lượng: ( EA+ EđA) ( + EB + EđB) ( = EC+ EđC) ( + ED+ EđD)

d Định luật bảo tồn động lượng: uur uur uur uur pA+ pB = pC + pD

3 Các cơng thức liên hệ:

2

đ

b Động lượng: ur p mv = r hay p mv p = ; ur ↑↑ v r

c Liên hệ: p2 = 2 mEđ

4 Năng lượng trong phản ứng hạt nhân:

Khối lượng các hạt nhân trước phản ứng: M0 = mA+ mB

Khối lượng các hạt nhân sau phản ứng: M m = C+ mD

a Phản ứng tỏa năng lượng: M0 > M Năng lượng tỏa ra là: ∆ = E ( M0− M c ) 2 ≥ 0

b Phản ứng thu năng lượng: M0 < M Năng lượng thu vào là: E = ∆ + E Eđ; ∆ = E ( M M c − 0) 2

6

Trang 7

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1 Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Hạt nhân nguyên tử X A

Z được cấu tạo gồm Z nơtron và A prôton

B Hạt nhân nguyên tử X A

Z được cấu tạo gồm Z prôton và A nơtron

- Z) nơtron

D Hạt nhân nguyên tử X A

Z được cấu tạo gồm Z nơtron và (A + Z) prôton

A Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton

B Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các nơtron

C Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton và các

nơtron

D Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton, nơtron và

electron

A Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số

khối A bằng nhau

B Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số

prôton bằng nhau, số nơtron khác nhau

C Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số

nơtron bằng nhau, số prôton khác nhau

D Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có khối

lượng bằng nhau

Câu 4 Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị khối lượng

nguyên tử?

Câu 5 Định nghĩa nào sau đây về đơn vị khối lượng nguyên

tử u là đúng?

A u bằng khối lượng của một nguyên tử Hyđrô H1

B u bằng khối lượng của một hạt nhân nguyên tử Cacbon

H

1

C u bằng

12

1

khối lượng của một hạt nhân nguyên tử

D u bằng

12

1

khối lượng của một nguyên tử Cacbon C12

Câu 6 Hạt nhân H U238

92 có cấu tạo gồm:

B 238p và 146n; D 92p và 146n

A Năng lượng liên kết là toàn bộ năng lượng của nguyên tử

gồm động năng và năng lượng nghỉ

B Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon

liên kết với nhau tạo thành hạt nhân

C Năng lượng liên kết là năng lượng toàn phần của nguyên

tử tính trung bình trên số nuclon

D Năng lượng liên kết là năng lượng liên kết các electron và

hạt nhân nguyên tử

Câu 8 Hạt nhân đơteri D2

1 có khối lượng 2,0136u Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là

1,0087u Năng lượng liên kết của hạt nhân D2

Câu 9 Hạt nhân Co60

A 33 prôton và 27 nơtron; B 27 prôton và 60 nơtron

27 có khối lượng là 55,940u Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là

1,0087u Độ hụt khối của hạt nhân Co60

27 có khối lượng là 55,940u Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là 1,0087u Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 60Co

Câu 12 Chọn phát biểu nào đúng Phóng xạ là hiện tượng một

hạt nhân:

A phát ra một bức xạ điện từ B tự phát ra các tia α, β, γ

D phóng ra các tia phóng xạ, khi bị bắn phá bằng những hạt chuyển động nhanh

Câu 13 Phát biểu nào sau đây là Sai khi nói về tia anpha?

A Tia anpha thực chất là hạt nhân nguyên tử hêli ( He4

B Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị lệch về phía bản âm tụ điện

D Khi đi trong không khí, tia anpha làm ion hoá không khí

và mất dần năng lượng

B Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị lệch về phía bản âm tụ điện

C Tia anpha phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng

Câu 15 Trong các biểu thức sau đây, biểu thức nào đúng với

nội dung của định luật phóng xạ? (với m0 là khối lượng của chất phóng xạ ban đầu, m là khối lượng chất phóng xạ còn lại tại thời điểm t, λ là hằng số phóng xạ)

A m0=m.e λt.B m=m0.eλt;

C m=m.0eλt; D m= m.e λt

2

1

A Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra sóng điện từ

B Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra các tia

α, β,

C Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra các tia không nhìn thấy và biến đổi thành hạt nhân khác

D Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử nặng bị phá vỡ thành các hạt nhân nhẹ khi hấp thụ nơtron

Câu 17 Kết luận nào về bản chất của các tia phóng xạ dưới

đây là không đúng?

A Tia α, β, γ đều có chung bản chất là sóng điện từ có bước sóng khác nhau

B Tia α là dòng các hạt nhân nguyên tử

C Tia β là dòng hạt mang điện

D Tia γ là sóng điện từ

Câu 18 Công thức nào dưới đây không phải là công thức tính

độ phóng xạ?

dt

dN

t =− ; B ( ) ( )

dt

dN

t = ;

t

t H

H = 02− .

7

Trang 8

-Phần Hạt nhân nguyên tử Biên soạn Nguyễn Thanh Hà - 0972 64 17 64 Câu 19 Chọn đáp án đúng: Trong phóng xạ β− hạt nhân X A

Z

biến đổi thành hạt nhân Y A

Z'' thì:

C Z' = (Z + 1); A' = (A - 1); D Z' = (Z - 1); A' = (A + 1)

Câu 20 Chọn đáp án đúng: Trong phóng xạ β+ hạt nhân X A

Z

biến đổi thành hạt nhân Y A

Z

' ' thì:

C Z' = (Z + 1); A' = A; D Z' = (Z + 1); A' = (A - 1)

Câu 21 Một lượng chất phóng xạ có khối lượng m0 Sau 5 chu

kỳ bán rã khối lượng chất phóng xạ còn lại là:

A m0/5; B m0/25; C m0/32; D m0/50

Câu 22 24Na

11 là chất phóng xạ β− với chu kỳ bán rã 15 giờ

Ban đầu có một lượng Na24

11 thì sau một khoảng thời gian bao nhiêu lượng chất phóng xạ trên bị phân rã 75%?

Câu 23 Đồng vị Co60

27 là chất phóng xạ β− với chu kỳ bán rã

T = 5, 33 năm, ban đầu một lượng Co có khối lượng m0 Sau

một năm lượng Co trên bị phân rã bao nhiêu phần trăm?

Câu 24 Một lượng chất phóng xạ 222Rn

86 ban đầu có khối lượng 1mg Sau 15, 2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Chu kỳ bán rã

của Rn là:

A 4,0 ngày; B 3,8 ngày; C 3,5 ngày; D 2,7 ngày

Câu 25 Một lượng chất phóng xạ 222Rn

86 ban đầu có khối lượng 1mg Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Độ phóng xạ

của lượng Rn còn lại là:

A 3,40.1011Bq; B 3,88.1011Bq;

Câu 26 Chất phóng xạ 210Po

84 phát ra tia α và biến đổi thành

Pb

206

82 Chu kỳ bán rã của Po là 138 ngày Ban đầu có 100g Po

thì sau bao lâu lượng Po chỉ còn 1g?

C 653,28 ngày; D 548, 69 ngày

84 phát ra tia α và biến đổi thành Pb

206

82 Biết khối lượng các hạt là mPb= 205,9744u, mPo =

209,9828u, mα = 4,0026u Năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân

Po phân rã là:

Pb

206

82 Biết khối lượng các hạt là mPb = 205,9744u, mPo =

209,9828u, mα = 4,0026u Năng lượng tỏa ra khi 10g Po phân rã

hết là:

A 2,2.1010J; B 2,5.1010J; C 2,7.1010J; D 2,8.1010J

Pb

206

209,9828u, mα = 4,0026u Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên

và sự phân rã không phát ra tia γ thì động năng của hạt α là:

Pb

206

209,9828u, mα = 4,0026u Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên

và sự phân rã không phát ra tia γ thì động năng của hạt nhân con

là:

Câu 31 Chất phóng xạ I131

53 có chu kỳ bán rã 8 ngày đêm Ban đầu có 1,00g chất này thì sau 1 ngày đêm còn lại bao nhiêu?

Câu 32 Đồng vị U234

92 sau một chuỗi phóng xạ α và β− biến đổi thành 206Pb

82 Số phóng xạ α và β− trong chuỗi là:

B 5 phóng xạ α, 5 phóng xạ β−

C 10 phóng xạ α, 8 phóng xạ β−;

D 16 phóng xạ α, 12 phóng xạ β−

Câu 33 Chọn câu trả lời đúng Trong một phản ứng hạt nhân,

tổng khối lượng của các hạt nhân tham gia:

Câu 34 Trong dãy phân rã phóng xạ X 207Y

82 235

hạt α và β được phát ra?

A 3α và 7β B 4α và 7β C 4α và 8β D 7α và 4β

Câu 35 Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về phản ứng hạt

nhân?

A Phản ứng hạt nhân là sự va chạm giữa các hạt nhân

B Phản ứng hạt nhân là sự tác động từ bên ngoài vào hạt nhân làm hạt nhân đó bị vỡ ra

C Phản ứng hạt nhân là sự tương tác giữa hai hạt nhân, dẫn đến sự biến đổi của chúng thành các hạt nhân khác

D A, B và C đều đúng

Câu 36 Kết quả nào sau đây là sai khi nói về khi nói về định

luật bảo toàn số khối và định luật bảo toàn điện tích?

A A1 + A2 = A3 + A4 B Z1 + Z2 = Z3 + Z4

Câu 37 Kết quả nào sau đây là sai khi nói về định luật bảo

toàn động lượng?

A PA + PB = PC + PD

B mAc2 + KA + mBc2 + KB = mCc2 + KC + mDc2 + KD

C PA + PB = PC + PD = 0

D mAc2 + mBc2 = mCc2 + mDc2

A Vế trái của phương trình phản ứng có thể có một hoặc hai hạt nhân

B Trong số các hạt nhân trong phản ứng có thể có các hạt đơn giản hơn hạt nhân (hạt sơ cấp)

C Nếu vế trái của phản ứng chỉ có một hạt nhân có thể áp dụng định luật phóng xạ cho phản ứng

Câu 39 Cho phản ứng hạt nhân F+p→16O+X

8 19

là hạt nào sau đây?

Câu 40 Cho phản ứng hạt nhân Mg+X→22Na+α

11 25

nhân X là hạt nhân nào sau đây?

A α; B T3

Câu 41 Cho phản ứng hạt nhân Cl+X→37Ar+n

18 37

X là hạt nhân nào sau đây?

1 ; B D2

1 ; C T3

Câu 42 Cho phản ứng hạt nhân 3T+X →α+n

hạt nhân nào sau đây?

A H1

1 ; C T3

1 ;D He4

Câu 43 Cho phản ứng hạt nhân H 2H n 17,6MeV

1 3

biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023 Năng lượng toả ra khi tổng hợp được 1g khí hêli là bao nhiêu?

A ΔE = 423,808.103J B ΔE = 503,272.103J

8

Trang 9

-Phần Hạt nhân nguyên tử Biên soạn Nguyễn Thanh Hà - 0972 64 17 64 Câu 44 Cho phản ứng hạt nhân Cl+p→37Ar+n

18 37

lượng của các hạt nhân là m (Ar) = 36,956889u, m(Cl) =

36,956563u, m(n) = 1,008670u, m(p) = 1,007276u, 1u =

931MeV/c2 Năng lượng mà phản ứng này toả ra hoặc thu vào

là bao nhiêu?

C Toả ra 2,562112.10-19J D Thu vào 2,562112.10-19J

Câu 45 Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 12C

6 thành 3 hạt α là bao nhiêu? (biết mC = 11,9967u, mα = 4,0015u)

C ΔE = 1,16189.10-19J D ΔE = 1,16189.10-13MeV

Câu 46 Cho phản ứng hạt nhân + Al→30P+n

15 27 13

của các hạt nhân là mα = 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP =

29,97005u, mn = 1,008670u, 1u = 931Mev/c2 Năng lượng mà

phản ứng này toả ra hoặc thu vào là bao nhiêu?

C Toả ra 4,275152.10-13J D Thu vào 2,67197.10-13J

Câu 47 Phản ứng hạt nhân sau: H T H 4He

2 1 1 3 2 2

1,0073u; mD = 2,0136u; mT = 3,0149u; mHe4 = 4,0015u, 1u =

931,5MeV/c2 Năng lượng toả ra trong phản ứng sau là:

Câu 48 Chọn câu Đúng: Sự phân hạch là sự vỡ một hạt nhân

nặng:

A Một cách tự phát thành nhiều hạt nhân nhẹ hơn

B Thành hai hạt nhân nhẹ hơn do hấp thụ một nơtron

D Thành hai hạt nhân nhẹ hơn một cách tự phát

Câu 49 Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 năng lượng

trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV Khi

1kg U235 phân hạch hoàn toàn thì toả ra năng lượng là:

C 5,25.1013J; D 6,23.1021J

Câu 50 Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 năng lượng

trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV Một

nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu u rani, có công suất

500.000kW, hiệu suất là 20% Lượng tiêu thụ hàng năm nhiên

liệu urani là:

Câu 51 Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về cấu tạo của

hạt nhân nguyên tử?

A Hạt nhân được cấu tạo từ các nuclôn

B Có hai loại nuclôn là prôtôn và nơtron

C Số prôtôn trong hạt nhân đúng bằng số êlectron trong

nguyên tử

D Cả A, B và C đều đúng

Câu 52 Phát biểu mào sau đây là sai khi nói về cấu tạo của hạt

nhân nguyên tử?

A Prôtôn trong hạt nhân mang điện tích +e

B Nơtron trong hạt nhân mang điện tích - e

C Tổng số các prôtôn và nơtron gọi là số khối

D A hoặc B hoặc C sai

Câu 53 Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về khi nói về

đồng vị?

A Các hạt nhân đồng vị có cùng số Z nhưng khác nhau số A

B Các hạt nhân đồng vị có cùng số A nhưng khác nhau số Z

C Các hạt nhân đồng vị có cùng số nơtron

A Hạt nhân nguyên tử AX

Z được cấu tạo gồm Z nơtron và A prôton

B Hạt nhân nguyên tử AX

Z được cấu tạo gồm Z prôton và A nơtron

(A - Z) nơtron

D Hạt nhân nguyên tử AX

Z được cấu tạo gồm Z nơtron và (A + Z) prôton

A Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton

B Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các nơtron

C Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton và các nơtron

D Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton, nơtron và electron

A Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số khối A bằng nhau

B Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số prôton bằng nhau, số nơtron khác nhau

C Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số nơtron bằng nhau, số prôton khác nhau

D Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có khối lượng bằng nhau

Câu 57 Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị khối lượng

nguyên tử?

Câu 58 Định nghĩa nào sau đây về đơn vị khối lượng nguyên

tử u là đúng?

A u bằng khối lượng của một nguyên tử Hyđrô H1

B u bằng khối lượng của một hnhân nguyên tử Cacbon 1H

1

C u bằng 1/12 khối lượng của một hạt nhân nguyên tử

D u bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử Cacbon 12C

Câu 59 Hạt nhân H U238

A Năng lượng liên kết là toàn bộ năng lượng của nguyên tử gồm động năng và năng lượng nghỉ

B Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân

C Năng lượng liên kết là năng lượng toàn phần của nguyên

tử tính trung bình trên số nuclon

D Năng lượng liên kết là năng lượng liên kết các electron và hạt nhân nguyên tử

Câu 61 Hạt nhân đơteri D2

1 có khối lượng 2,0136u Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là

1,0087u Năng lượng liên kết của hạt nhân D2

A 0,67MeV; B.1,86MeV; C 2,02MeV; D 2,23MeV

Câu 62 Hạt α có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023mol-1, 1u = 931MeV/c2 Các nuclôn kết hợp với nhau tạo thành hạt α, năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1mol khí Hêli là:

A 33 prôton và 27 nơtron; B 27 prôton và 60 nơtron

1,0087u Độ hụt khối của hạt nhân Co60

9

Trang 10

1,0087u Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Co60

Câu 66 Chọn phát biểu nào đúng Phóng xạ là hiện tượng một

hạt nhân:

A phát ra một bức xạ điện từ B tự phát ra các tia α, β, γ

D phóng ra các tia phóng xạ, khi bị bắn phá bằng những hạt

chuyển động nhanh

B Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị

lệch về phía bản âm tụ điện

Câu 68 Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về tia β-?

A Hạt β- thực chất là êlectron

B Trong điện trường, tia β- bị lệch về phía bản dương của tụ

điện, lệch nhiều hơn so với tia α

D Cả A, B và C sai

Câu 69 Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về sự phóng xạ?

A Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân tự động phóng ra các

bức xạ và biến đổi thành hạt nhân khác

B Sự phóng xạ tuân theo định luật phân rã phóng xạ

C Phóng xạ là một trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân

B Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị

lệch về phía bản âm tụ điện

C Tia anpha phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc

ánh sáng

Câu 71 Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về tia β-?

A Hạt β- thực chất là êlectron

B Trong điện trường, tia β- bị lệch về phía bản dương của tụ

điện, lệch nhiều hơn so với tia α

D A hoặc B hoặc C sai

Câu 72 Điều khảng định nào sau đây là đúng khi nói về β+?

tích nguyên tố dương

B Tia β+ có tầm bay ngắn hơn so với tia α

C Tia β+ có khả năng đâm xuyên rất mạnh, giống như tia rơn

ghen (tia X)

Câu 73 Điều khảng định nào sau đây là đúng khi nói về tia

gamma?

A Tia gamma thực chất là sóng điện từ có bước sóng rất

ngắn (dưới 0,01nm)

B Tia gamma là chùm hạt phôtôn có năng lượng cao

C Tia gamma không bị lệch trong điện trường

Câu 74 Trong các biểu thức sau đây, biểu thức nào đúng với

nội dung của định luật phóng xạ? (với m0 là khối lượng của chất

phóng xạ ban đầu, m là khối lượng chất phóng xạ còn lại tại thời điểm t, λ là hằng số phóng xạ)

A m0=m.e λt B m=m0.e λt;

C m=m.0eλt; D m= m.e λt

2

1

Câu 75 Điều nào sau đây là sai khi nói về độ phóng xạ H?

A Độ phóng xạ H của một chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu là lượng phóng xạ đó

B Với một chất phóng xạ cho trước, độ phóng xạ luôn là một hằng số

C Với một chất phóng xạ cho trước, độ phóng xạ giảm dần theo quy luật hàm số mũ theo thời gian

D A hoặc B hoặc C đúng

Câu 76 Điều khẳng định nào sau đây là đúng khi nói về phóng

xạ anpha (α)?

A Hạt nhân tự động phóng xạ ra hạt nhân hêli (4He

B Trong bảng hệ thống tuần hoàn, hạt nhân con lùi hai ô so với hạt nhân mẹ

C Số khối của hạt nhân con nhỏ hơn số khối hạt nhân mẹ 4 đơn vị

Câu 77 Điều khẳng định nào sau đây là sai khi nói về phóng

xạ β-?

A Hạt nhân mẹ phóng xạ ra pôzitron

B Trong bảng hệ thống tuần hoàn, hạt nhân con tiến một ô so với hạt nhân mẹ

C Số khối của hạt nhân mẹ và hạt nhân con bằng nhau

D A hoặc B hoặc C đúng

Câu 78 Điều nào sau đây là đúng khi nói về phóng xạ β+?

A Hạt nhân mẹ phóng xạ ra pôzitron

B Trong bảng hệ thống tuần hoàn, hạt nhân con lùi một ô so với hạt nhân mẹ

C Số điện tích của hạt nhân mẹ lớn hơn số điện tích của hạt nhân con một đơn vị

A Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra sóng điện từ

B Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra các tia

α, β,

C Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra các tia không nhìn thấy và biến đổi thành hạt nhân khác

D Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử nặng bị phá vỡ thành các hạt nhân nhẹ khi hấp thụ nơtron

Câu 80 Kết luận nào về bản chất của các tia phóng xạ dưới

đây là không đúng?

A Tia α, β, γ đều có chung bản chất là sóng điện từ có bước sóng khác nhau

B Tia α là dòng các hạt nhân nguyên tử

C Tia β là dòng hạt mang điện

D Tia γ là sóng điện từ

Câu 81 Kết luận nào dưới đây không đúng?

A Độ phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ

B Độ phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một chất phóng xạ

C Độ phóng xạ phụ thuộc vào bản chất của chất phóng xạ, tỉ

lệ thuận với số nguyên tử của chất phóng xạ

D Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ giảm dần theo thời gian theo qui luật qui luật hàm số mũ

Câu 82 Công thức nào dưới đây không phải là công thức tính

độ phóng xạ?

10

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	761 KB