ÔN THI TỐT NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ- VẬT LÍ HẠT NHÂN

CHƯƠNG VII: VẬT LÝ HẠT NHÂN A TÓM TẮT LÝ THUYẾT § CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ- ĐỘ HỤT KHỐI I CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Cấu hạt nhân nguyên tử : Hạt nhân cấu tạo hai loại hạt sơ cấp gọi nuclôn gồm: Hạt sơ cấp Ki hiệu Khối lượng theo kg Khối lượng theo u Điện tích (nuclon) 1u =1,66055.10 -27 kg Prôtôn: mp =1,00728u +e mp = 1,67262.10 −27 kg p = 11H Nơtrôn: mn = 1,67493.10 −27 kg n = 01n 1.1 Kí hiệu hạt nhân: - A Z mn =1,00866u không mang điện tích X A = số nuctrôn : số khối Z = số prôtôn = điện tích hạt nhân (nguyên tử số) N = A − Z : số nơtrôn 1.2 Bán kính hạt nhân nguyên tử: R = 1, 10−15 A (m) Ví dụ: + Bán kính hạt nhân 11 H H: R = 1,2.10-15m 27 + Bán kính hạt nhân 13 Al Al: R = 3,6.10-15m Đồng vị nguyên tử có số prôtôn ( Z ), khác số nơtrôn (N) hay khác số nuclôn (A) 2 3 Ví dụ: Hidrô có ba đồng vị: H ; H ( D ) ; H ( 1T ) + Đồng vị bền : thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị + Đồng vị phóng xạ ( không bền): có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên nhân tạo 3.Đơn vị khối lượng nguyên tử 12 - u : có giá trị 1/12 khối lượng đồng vị cacbon C 12 12 g= g ≈ 1, 66055 10 −27 kg = 931,5 MeV / c ; 1MeV = 1, 10−13 J - 1u = 12 N A 12 6, 0221.10 23 II ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN Lực hạt nhân - Lực hạt nhân lực tương tác nuclôn, bán kính tương tác khoảng 10−15 m - Lực hạt nhân không chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; lực tương tác mạnh A Độ hụt khối ∆m hạt nhân Z X Khối lượng hạt nhân mhn nhỏ tổng khối lượng nuclôn tạo thành hạt nhân lượng ∆m : A Năng lượng liên kết hạt nhân Z X - Năng liên kết lượng tỏa tạo thành hạt nhân (hay lượng thu vào để phá vỡ hạt nhân thành nuclôn riêng biệt) 2 Công thức : Wlk = ∆m.c Hay : Wlk =  Z m p + N mn − mhn  c 4.Năng lượng liên kết riêng hạt nhân - Năng lượng liên kết riêng lượng liên kết tính nuclôn ε = Wlk A - Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững W 56 - Ví dụ: 28 Fe có lượng liên kết riêng lớn ε = lk =8,8 (MeV/nuclôn) A § PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I PHẢN ỨNG HẠT NHÂN - Phản ứng hạt nhân trình dẫn tới biến đổi biến đổi hạt nhân A1 Z1 X1 + A2 Z2 X2 → A3 Z3 X3 + A4 Z4 X4 hay A1 Z1 A+ A2 Z2 B→ A3 Z3 C+ A4 Z4 D - Có hai loại phản ứng hạt nhân + Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền thành hạt nhân khác (phóng xạ) + Phản ứng tương tác hạt nhân với dẫn đến biến đổi thành hạt nhân khác 1 − + Chú ý: Các hạt thường gặp phản ứng hạt nhân: p = H ; n ; He = α ; β = − e ; β = +1 e II CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A) A1 + A2 = A3 + A4 Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z) Định luật bảo toàn động lượng: Z1 + Z = Z3 + Z r r ∑Pt = ∑Ps Wt = Ws Định luật bảo toàn lượng toàn phần Chú ý:-Năng lượng toàn phần hạt nhân: gồm lượng nghỉ lượng thông thường( động năng): W = mc + mv 2 - Định luật bảo toàn lượng toàn phần viết: Wđ + Wđ2 + m1.c2 + m2.c2 = Wđ3 + Wđ4 + m3.c2 + m4.c2 => (m1 + m2 - m3 - m4) c2 = Wđ3 + Wđ4 - Wđ1 - Wđ2 = Q tỏa /thu P2 - Liên hệ động lượng động P = 2mWd hay Wd = 2m III.NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: + Khối lượng trước sau phản ứng: m0 = m1+m2 m = m3 + m4 2 + Năng lượng W: -Trong trường hợp m (kg ) ; W ( J ) : W = (m0 − m)c = (∆m − ∆m0 )c (J) -Trong trường hợp m (u ) ; W ( MeV ) : W = (m0 − m)931,5 = (∆m − ∆m0 )931,5 Nếu m0 > m: W > : phản ứng tỏa lượng; Nếu m0 < m : W < : phản ứng thu lượng § PHÓNG XẠ I PHÓNG XẠ: Phóng xạ tượng hạt nhân không bền vững tự phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác II CÁC TIA PHÓNG XẠ 1.1 Các phương trình phóng xạ: - Phóng xạ α ( He) : hạt nhân lùi hai ô so với hạt nhân mẹ bảng tuần hoàn: A Z X → 24 He + A− Z−2 Y − - Phóng xạ β ( − e) : hạt nhân tiến ô so với hạt nhân mẹ bảng tuần hoàn: A Z X → − 10 e + A Z +1 Y + - Phóng xạ β ( + e) : hạt nhân lùi ô so với hạt nhân mẹ bảng tuần hoàn: A Z X → + 10 e + A Z −1 Y - Phóng xạ γ : Sóng điện từ có bước sóng ngắn: A Z X * → γ + ZA X 1.2 Bản chất tính chất loại tia phóng xạ Loại Tia Bản Chất -Là dòng hạt nhân nguyên tử Heli ( He ), chuyển (α) động với vận tốc cỡ 2.107m/s -Là dòng hạt êlectron ( −1 e) , vận tốc ≈ c (β-) -Là dòng hạt êlectron dương (còn gọi pozitron) (β+) ( +10 e) , vận tốc ≈ c -Là xạ điện từ có bước sóng ngắn (dưới (γ) Tính Chất -Ion hoá mạnh -Đâm xuyên yếu -Ion hoá yếu đâm xuyên mạnh tia α -Ion hoá yếu nhất, đâm xuyên mạnh 10-11 m), hạt phôtôn có lượng cao III CÁC ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ Chu kì bán rã chất phóng xạ (T) Chu kì bán rã thời gian để nửa số hạt nhân có lượng chất phóng xạ bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác ln λ= Hằng số phóng xạ: (đặc trưng cho loại chất phóng xạ) T Định luật phóng xạ: Độ phóng xạ (H) Theo số hạt (N) Theo khối lượng (m) (1 Ci = 3, 7.1010 Bq ) Trong trình phân rã, số Trong trình phân rã, khối - Đại lượng đặc trưng cho tính hạt nhân phóng xạ giảm theo lượng hạt nhân phóng xạ giảm phóng xạ mạnh hay yếu chất thời gian : theo thời gian : phóng xạ - Số phân rã giây:H = ∆N ∆t N (t ) = N − t T = N0 e −λt m(t ) = m0 − t T = m0 e H (t ) = H − λt − t T = H e − λt H = λN m0 : khối lượng phóng xạ H : độ phóng xạ thời điểm ban thời điểm ban đầu đầu m(t ) : khối lượng phóng xạ H (t ) :độ phóng xạ lại sau thời lại sau thời gian t gian t N : số hạt nhân phóng xạ thời điểm ban đầu N (t ) : số hạt nhân phóng xạ lại sau thời gian t −t T H = λN = λ N0 = λN0e-λt Đơn vị đo độ phóng xạ becơren (Bq): Bq = phân rã/giây Thực tế dùng đơn vị curi (Ci): Ci = 3,7.1010 Bq, xấp xĩ độ phóng xạ gam rađi Hay: Đại lượng Theo số hạt N Còn lại sau thời gian t N(t)= N0 e-λt ; N(t) = N0 N0 – N = N0(1- e-λt ) Theo khối lượng (m) Bị phân rã sau thời gian t −t T m = m0 e-λt ; m(t) = m0 m0 – m = m0(1- e-λt ) −t T N/N0 hay m/m0 2 −t T −t T (N0 – N)/N0 ; (m0 – m)/m0 (1- e-λt ) (1- e-λt ) IV ỨNG DỤNG CỦA CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ - Theo dõi trình vận chuyển chất phương pháp nguyên tử đánh dấu - Dùng phóng xạ γ tìm khuyết tật sản phẩm đúc, bảo quản thực phẩm, chữa bệnh ung thư … - Xác định tuổi cổ vật § PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH - PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH I PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 235 Phản ứng phân hạch: hạt nhân nặng Urani ( 92U ) hấp thụ nơtrôn chậm vỡ thành hai hạt nhân trung bình, với vài nơtrôn sinh U + 01n → 235 92 U → 236 92 A1 Z1 X+ A2 Z2 X + k 01n + 200 MeV Phản ứng phân hạch dây chuyền: Nếu phân hạch tiếp diễn thành dây chuyền ta có phản ứng phân hạch dây chuyền, số phân hạch tăng lên nhanh thời gian ngắn có lượng lớn tỏa Điều kiện để xảy phản ứng dây chuyền: xét số nơtrôn trung bình k sinh sau phản ứng phân hạch ( k hệ số nhân nơtrôn) - Nếu k < : phản ứng dây chuyền xảy - Nếu k = : phản ứng dây chuyền xảy điều khiển - Nếu k > : phản ứng dây chuyền xảy không điều khiển 235 - Ngoài khối lượng 92U phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi khối lượng tới hạn mth Nhà máy điện hạt nhân (nguyên tử) Bộ phận nhà máy điện hạt nhân lò phản ứng hạt nhân PWR (Xem sách GK CƠ BẢN trang 199 nhà XB-GD 2007, SGK NC trang 285-287 Nhà XB-GD2007) II PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH Phản ứng nhiệt hạch Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng H + 12 H → 23 H + 01n + 3, 25 Mev Điều kiện xảy phản ứng nhiệt hạch - Nhiệt độ cao khoảng từ 50 triệu độ tới 100 triệu độ - Hỗn hợp nhiên liệu phải “giam hãm” khoảng không gian nhỏ Năng lượng nhiệt hạch - Tuy phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng phản ứng phân hạch tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng lớn - Nhiên liệu nhiệt hạch vô tận thiên nhiên: đơteri, triti nhiều nước sông biển - Về mặt sinh thái, phản ứng nhiệt hạch so với phản ứng phân hạch xạ hay cặn bã phóng xạ làm ô nhiễm môi trường C: CÁC DẠNG BÀI TẬP I CẤU TẠO HẠT NHÂN- ĐỘ HỤT KHỐI VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT: Dạng : Xác định cấu tạo hạt nhân: A a.Phương Pháp: Từ kí hiệu hạt nhân Z X ⇒ A, Z , N = A-Z b.Bài tập Bài 1: Xác định cấu tạo hạt nhân + 238 92 U , 1123 Na , 24 He ( Tìm số Z prôtôn số N nơtron) 238 92 U có cấu tạo gồm: Z=92 , A = 238 ⇒ N = A – Z = 146 Đáp án: 23 Na gồm : Z= 11 , A = 23 ⇒ N = A – Z = 12 + 11 + He gồm : Z= , A = ⇒ N = A – Z = Đáp án: Đáp án: 238 92 U : 92 prôtôn ; 146 nơtron 23 11 23 11 Na : 11 prôtôn ; 12 nơtron Na : prôtôn ; nơtron c.Trắc nghiệm: Cấp độ 1+2 Câu Phát biểu sau đúng? A Hạt nhân nguyên tử ZA X cấu tạo gồm Z nơtron A prôton B Hạt nhân nguyên tử ZA X cấu tạo gồm Z prôton A nơtron A Z A Z X cấu tạo gồm Z prôton (A – Z) nơtron D Hạt nhân nguyên tử X cấu tạo gồm Z nơtron (A + Z) prôton 60 Câu Hạt nhân 27 Co có cấu tạo gồm: A 33 prôton 27 nơtron B 27 prôton 60 nơtron C 27 prôton 33 nơtron D 33 prôton 27 nơtron 14 Câu 3: Xác định số hạt proton notron hạt nhân N C Hạt nhân nguyên tử A 07 proton 14 notron B 07 proton 07 notron C 14 proton 07 notron D 21 proton 07 notron 235 Câu 4: Trong nguyên tử đồng vị phóng xạ 92 U có: A 92 electron tổng số proton electron 235 B 92 proton tổng số proton electron 235 C 92 proton tổng số proton nơtron 235 D 92 proton tổng số nơtron 235 Câu 5: Nhân Uranium có 92 proton 143 notron kí hiệu nhân 327 235 92 143 A 92 U B 92 U C 235 U D 92 U Câu 6: Tìm phát biểu sai hạt nhân nguyên tử Al A Số prôtôn 13 B Hạt nhân Al có 13 nuclôn C Số nuclôn 27 D Số nơtrôn 14 Cấp độ 3+4 Câu 7: Trong vật lý hạt nhân, bất đẳng thức so sánh khối lượng prôtôn (mP), nơtrôn (mn) đơn vị khối lượng nguyên tử u A mP > u > mn B mn < mP < u C mn > mP > u D mn = mP > u 11 X Câu Cho hạt nhân Hãy tìm phát biểu sai A Hạt nhân có nơtrôn B Hạt nhân có 11 nuclôn C Điện tích hạt nhân 6e D Khối lượng hạt nhân xấp xỉ 11u Câu 9: Phát biểu sai? A Các đồng vị phóng xạ không bền B Các nguyên tử mà hạt nhân có số prôtôn có số nơtrôn (nơtron) khác gọi đồng vị C Các đồng vị nguyên tố có số nơtrôn khác nên tính chất hóa học khác D Các đồng vị nguyên tố có vị trí bảng hệ thống tuần hoàn 29 40 Câu 10 So với hạt nhân 14 Si , hạt nhân 20 Ca có nhiều A 11 nơtrôn prôtôn B nơtrôn prôtôn C nơtrôn prôtôn D nơtrôn 12 prôtôn 35 Câu 11: Hạt nhân 17 Cl có: A 35 nơtron B 35 nuclôn C 17 nơtron D 18 proton Dạng : Xác định độ hụt khối, lượng liên kết hạt nhân, lượng liên kết riêng: 10 Bài : Khối lượng hạt Be mBe = 10,01134u, khối lượng nơtron m N = 1,0087u, khối lượng 10 proton mP = 1,0073u Tính độ hụt khối hạt nhân Be bao nhiêu? HD giải-Xác định cấu tạo hạt nhân 10 Be có Z = 4proton, N= A-Z = 10-4= notron - Độ hụt khối: ∆m =  Z m p + ( A − Z ).mN − mhn  = 4.1,0073u + 6.1,0087u – 10,01134u 1D? ∆m = 0,07u Đáp án: ∆m = 0,07u Cho mp = 1,0073u, mn = 1,0087u, mD = 2,0136u; 1u Bài 2: Tính lượng liên kết hạt nhân Đơtêri = 931 MeV/c2 A 2,431 MeV B 1,122 MeV C 1,243 MeV D 2,234MeV HD Giải :Độ hụt khối hạt nhân D : Δm = ∑ mp + ∑ mn ─ mD = 1.mp +1.mn – mD = 0,0024 u Năng lượng liên kết hạt nhân D : Wlk = Δm.c2 = 0,0024.uc2 = 2,234 MeV ⇒ Chọn D Bài Xác định số Nơtrôn N hạt nhân: 24 He Tính lượng liên kết riêng Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mHe = 4,0015u  N = A−Z ⇒ N = − = Ta có ∆m = 2(m p + m n ) − 4,0015 = 0,03038 u HD giải : Từ   He 28,29 = 7,07 MeV ⇒ ∆E = 0,03038uc = 0,03038.931,5MeV = 28,29MeV ⇒ ε = 56 26 Fe Tính lượng liên kết riêng Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mFe = 55,9349u HD giải: + Ta có ∆m = 26m p + 30m n − 55,9349 = 0,50866u Bài Cho 473,8 = 8,46MeV 56 Bài 5: Hạt nhân 104 Be có khối lượng 10,0135u Khối lượng nơtrôn (nơtron) m n = 1,0087u, khối lượng prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân 104 Be A 0,632 MeV B 63,215MeV C 6,325 MeV D 632,153 MeV HD Giải : -Năng lượng liên kết hạt nhân 104 Be : Wlk = Δm.c2 = (4.mP +6.mn – mBe).c2 = 0,0679.c2 = 63,249 MeV W 63,125 = 6, 325 MeV/nuclôn.Chọn: C -Suy lượng liên kết riêng hạt nhân 104 Be : lk = A 10 Bài Hạt nhân heli có khối lượng 4,0015 u Tính lượng liên kết riêng hạt nhân hêli Tính lượng tỏa tạo thành gam hêli Cho biết khối lượng prôton nơtron mp = 1,007276 u mn = 1,008665 u; u = 931,5 MeV/c2; số avôgađrô NA = 6,022.1023 mol-1 HD W ( Z m p + ( A − Z )mn − mHe ).c (2.(1,007276 + 1,008685) − 4,0015).931,5 εHe = lk = = = 7,0752 MeV; A A m W= NA.Wlk = 6,022.1023.7,0752.4 = 46,38332.1023 MeV = 7,42133.1011 J , 0015 M ⇒ ∆E = 0,50866uc = 0,50866.931,5MeV = 473,8MeV ⇒ ε = 56 Na 26 Fe Hạt nhân bền vững hơn? Cho: mNa = 22,983734u; mFe = 55,9207u; mn = 1,008665 u; mp = 1,007276 u; 1u = 931,5 MeV/c2 HD Giải Wlk ( Z m p + ( A − Z )mn − mHe ).c (11.1,007276 + 12.1,008685 − 22,983734).931,5 εNa = = = = 8,1114 MeV; 23 A A (26.1,007276 + 30.1,008685 − 55,9207).931,5 εFe = = 8,7898 MeV; 56 εFe > εNa nên hạt nhân Fe bền vững hạt nhân Na Bài Tính lượng liên kết riêng hai hạt nhân 23 11 Bài Tìm lượng toả hạt nhân urani 234U phóng xạ tia α tạo thành đồng vị thori 230Th Cho lượng liên kết riêng hạt α 7,10 MeV; 234U 7,63 MeV; 230Th 7,70 MeV HD Giải Ta có: W = 230.εTh + 4.εHe - 234.εU = 13,98 MeV Bài Khối lượng nguyên tử rađi Ra226 m = 226,0254 u a/ Hãy thành phần cấu tạo hạt nhân Rađi ? b/ Tính kg mol nguyên tử Rađi , khối lượng hạt nhân , mol hạt nhân Rađi? c/ Tìm khối lượng riêng hạt nhân nguyên tử cho biết bán kính hạt nhân tính theo công thức : r = r0.A1/3 với r0 = 1,4.10—15m , A số khối d/ Tính lượng liên kết hạt nhân , lượng liên kết riêng , biết mp = 1,007276u , mn = 1.008665u ; me = 0,00549u ; 1u = 931MeV/c2 HD Giải : a/ Rađi hạt nhân có 88 prôton , N = A- Z = 226 – 88 = 138 nơtron b/ Khối lượng nguyên tử: m = 226,0254u.1,66055.10—27 = 375,7.10—27 kg Khối lượng mol : mmol = mNA = 375,7.10—27.6,022.1023 = 226,17.10—3 kg = 226,17g Khối lượng hạt nhân : mhn = m – Zme = 259,977u = 3,7524.10—25kg Khối lượng 1mol hạt nhân : mmolhn = mnh.NA = 0,22589kg c/ Thể tích hạt nhân : V = 4πr3/3 = 4πr03A/ Am p 3m p m kg = = ≈ 1,45.1017 Khối lượng riêng hạt nhân : D = 3 V 4πrr0 A / 4πrr0 m d/ Tính lượng liên kết hạt nhân : ∆E = ∆mc = {Zmp + (A – Z)mn – m}c2 = 1,8197u ∆E = 1,8107.931 = 1685 MeV Năng lượng liên kết riêng : ε = ∆E/A = 7,4557 MeV Bài 10: Biết khối lượng hạt nhân mC = 12,000u; mα = 4,0015u; m p = 1,0073u; mn 1,0087u 1u = 931 Mev / c Năng lượng cần thiết tối thiểu để chia hạt nhân 126 C thành ba hạt α theo đơn vị Jun A 6,7.10-13 J B 6,7.10-15 J C 6,7.10-17 J D 6,7.10-19 J HD Giải: C12  He Năng lượng phá hạt C12 thành hạt He: W = (Σ mrời - mhn )c2 = (3.4,0015 – 12) 931= 4.1895MeV Theo đơn vị Jun là: W = 4,1895 1,6.10-13 = 6,7032.10 -13J; Chọn A Bài 11 : Cho biết mα = 4,0015u; mO = 15,999 u; m p = 1,007276u , mn = 1,008667u Hãy xếp hạt 16 8O , 24 He, 168 O nhân 24 He , 12 6C , theo thứ tự tăng dần độ bền vững Câu trả lời là: A 126C B 126C , 168 O , 24 He, C 24 He, 126C , 168 O D 24 He, 168 O , 126C HD Giải: Đề không cho khối lượng 12C ý dùng đơn vị u, theo định nghĩa đon vị u 1/12 khối lượng đồng vị 12C ⇒ lấy khối lượng 12C 12 u -Suy lượng liên kết riêng hạt nhân : He : Wlk = (2.mp + 2.mn – m α )c2 = 28,289366 MeV ⇒ Wlk riêng = 7,0723 MeV / nuclon C : Wlk = (6.mp + 6.mn – mC )c2 = 89,057598 MeV ⇒ Wlkriêng = 7,4215 MeV/ nuclon O : Wlk = (8.mp + 8.mn – mO )c2 = 119,674464 meV ⇒ Wlk riêng = 7,4797 MeV/ nuclon -Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững Vậy chiều bền vững hạt nhân tăng dần : He < C < O ⇒ Chọn C c.Trắc nghiệm: Cấp độ 3+4 Câu 1: Hạt nhân 60 27 Co có khối lượng 59,919u Biết khối lượng prôton 1,0073u khối lượng 60 nơtron 1,0087u Độ hụt khối hạt nhân 27 Co A 0,565u B 0,536u C 3,154u D 3,637u 60 Câu 2: Đồng vị phóng xạ côban 27 Co phát tia β tia γ Biết m Co = 55, 940u;m n = 1, 008665u; m p = 1, 007276u Năng lượng liên kết hạt nhân côban bao nhiêu? A ∆E = 6, 766.10 −10 J B ∆E = 3, 766.10 −10 J C ∆E = 5, 766.10 −10 J D ∆E = 7, 766.10 −10 J Câu 3: Biết khối lượng hạt nhân U238 238,00028u, khối lượng prôtôn nơtron mP=1.007276U; mn = 1,008665u; 1u = 931 MeV/ c2 Năng lượng liên kết Urani 238 92 U bao nhiêu? A 1400,47 MeV B 1740,04 MeV C.1800,74 MeV D 1874 MeV Câu 4: Biết khối lượng prôtôn mp=1,0073u, khối lượng nơtron mn=1,0087u, khối lượng hạt nhân đơteri mD=2,0136u 1u=931MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân nguyên tử đơteri 12 D A 1,12MeV B 2,24MeV C 3,36MeV D 1,24MeV 10 Be Câu 5: Khối lượng hạt nhân 10,0113u; khối lượng prôtôn m p = 1,0072u, nơtron m n = 1,0086; 1u = 931 MeV/c Năng lượng liên kết riêng hạt nhân bao nhiêu? A 6,43 MeV B 6,43 MeV C 0,643 MeV D Một giá trị khác 20 Câu 6: Hạt nhân 10 Ne có khối lượng m Ne = 19, 986950u Cho biết m p = 1, 00726u;m n = 1, 008665u; 20 1u = 931, 5MeV / c Năng lượng liên kết riêng 10 Ne có giá trị bao nhiêu? A 5,66625eV B 6,626245MeV C 7,66225eV D 8,02487MeV 37 Câu 7: Tính lượng liên kết riêng hạt nhân 17 Cl Cho biết: mp = 1,0087u; mn = 1,00867u; m Cl = 36,95655u; 1u = 931MeV/c A 8,16MeV B 5,82 MeV C 8,57MeV D 9,38MeV Câu Hạt nhân hêli ( He) có lượng liên kết 28,4MeV; hạt nhân liti ( Li) có lượng liên kết 39,2MeV; hạt nhân đơtêri ( D) có lượng liên kết 2,24MeV Hãy theo thứ tự tăng dần tính bền vững chúng: A liti, hêli, đơtêri B đơtêri, hêli, liti C hêli, liti, đơtêri D đơtêri, liti, hêli Câu Hạt α có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô N A = 6,02.1023mol-1, 1u = 931MeV/c Các nuclôn kết hợp với tạo thành hạt α, lượng tỏa tạo thành 1mol khí Hêli A 2,7.1012J B 3,5 1012J C 2,7.1010J D 3,5 1010J Câu 10: Cho: mC = 12,00000 u; mp = 1,00728 u; mn = 1,00867 u; 1u = 1,66058.10-27 kg; 1eV = 1,6.10-19 J ; c = 3.108 m/s Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân C 126 thành nuclôn riêng biệt A 72,7 MeV B 89,4 MeV C 44,7 MeV D 8,94 MeV Câu 11: Hạt nhân Cl1737 có khối lượng nghỉ 36,956563u Biết khối lượng nơtrôn (nơtron) là1,008670u, khối lượng prôtôn (prôton) 1,007276u u = 931 MeV/c Năng lượng liên kết riêng ur hạt nhân p A 9,2782 MeV B 7,3680 MeV C 8,2532 MeV D 8,5684 MeV 10 Câu 12: Hạt nhân Be có khối lượng 10,0135u Khối lượng nơtrôn (nơtron) m n = 1,0087u, khối 10 lượng prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c Năng lượng liên kết riêng hạt nhân Be A 0,6321 MeV B 63,2152 MeV C 6,3215 MeV D 632,1531 MeV 16 Câu 13: Biết khối lượng prôtôn; nơtron; hạt nhân O 1,0073 u; 1,0087 u; 15,9904 u 1u 16 = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân O xấp xỉ A 14,25 MeV B 18,76 MeV C 128,17 MeV D 190,81 MeV 40 Câu 14 Cho khối lượng prôtôn; nơtron; 18 Ar ; Li là: 1,0073u; 1,0087u; 39,9525u; 6,0145 u 1u = 931,5 MeV/c2 So với lượng liên kết riêng hạt nhân Li lượng liên kết riêng 40 hạt nhân 18 Ar A lớn lượng 5,20 MeV C nhỏ lượng 3,42 MeV B lớn lượng 3,42 MeV D nhỏ lượng 5,20 MeV Dạng 3: Tính số hạt nhân nguyên tử số nơtron, prôtôn có m lượng chất hạt nhân a.PHƯƠNG PHÁP: Cho khối lượng m số mol hạt nhân ZA X Tìm số hạt p , n có mẫu hạt nhân  Nếu có khối lượng m suy số hạt hạt nhân X : N= m N A A (hạt) m N V = = Hằng Số Avôgađrô: NA = 6,023.1023 nguyên tử/mol A N A 22,4  Nếu có số mol suy số hạt hạt nhân X : N = n.NA (hạt) +Khi đó: hạt hạt nhân X có Z hạt proton (A – Z ) hạt hạt notron =>Trong N hạt hạt nhân X có : N.Z hạt proton (A-Z) N hạt notron  Số mol : n = b.BÀI TẬP Cấp độ 1+2 Câu 1: Biết số Avôgađrô 6,02.10 23 mol-1, khối lượng mol hạt nhân urani Số nơtron 119 gam urani A 2,2.10 25 hạt 238 92 U m N A A = 238 gam / mol : B 1,2.10 25 hạt HD Giải: Số hạt nhân có 119 gam urani N= 238 92 U C 8,8.10 25 hạt 238 92 U D 4,4.10 25 hạt : 119 6,02.10 23 = 3.01.10 23 hạt 238 Suy số hạt nơtron có N hạt nhân urani 238 92 U : 23 25 (A-Z) N = ( 238 – 92 ).3,01.10 = 4,4.10 hạt ⇒ Đáp án : D Câu Cho số Avôgađrô 6,02.10 23 mol-1 Số hạt nhân nguyên tử có 100 g Iốt 131 52 I : 23 23 23 A 3,952.10 hạt B 4,595.10 hạt C.4.952.10 hạt D.5,925.1023 hạt HD Giải : Số hạt nhân nguyên tử có 100 g hạt nhân I : N = m 100 N A = 6,02.10 23 hạt ⇒ A 131 Chọn 238 Câu 3: Biết NA = 6,02.1023 mol-1 Trong 59,50g 92 U có số nơtron xấp xỉ A 2,38.1023 B 2,20.1025 C 1,19.1025 D 9,21.1024 23 Câu 4: Biết số Avôgađrô NA = 6,02.10 hạt/mol khối lượng hạt nhân số khối Số prôtôn (prôton) có 0,27 gam Al1327 A 6,826.1022 B 8,826.1022 C 9,826.1022 D 7,826.1022 II.ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ- ĐỘ PHÓNG XẠ Dạng 1: Xác định lượng chất lại (N hay m), độ phóng xạ: a.Phương pháp: Vận dụng công thức: -Khối lượng lại X sau thời gian t : m = m0 t T = m0 − t T = m0 e −λ.t t − N0 T N = t = N = N e −λ.t -Số hạt nhân X lại sau thời gian t : 2T t H0 ∆N H = H = H − T ln − λt - Độ phóng xạ: H tb = − ; hay H = λt = H e Với : λ = t T ∆t e 2T N m n= = -Công thức tìm số mol : NA A Cấp độ 3+4 Câu 1: Chất Iốt phóng xạ 131 53 I dùng y tế có chu kỳ bán rã ngày đêm Nếu nhận 100g chất sau tuần lễ bao nhiêu? A O,87g B 0,78g C 7,8g D 8,7g HD Giải : t = tuần = 56 ngày = 7.T Suy sau thời gian t khối lượng chất phóng xạ 131 53 I lại : t − T ⇒ Chọn đáp án B m = m0 = 100.2 −7 = 0,78 gam Câu : Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã 3,8 ngày Sau thời gian 11,4 ngày độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) lượng chất phóng xạ lại phần trăm so với độ phóng xạ lượng chất phóng xạ ban đầu? A 25% B 75% C 12,5% D 87,5% HD Giải : T = 3,8 ngày ; t = 11,4 = 3T ngày Do ta đưa hàm mũ để giải nhanh sau : t − T t − m −3 m ⇒ Chọn : C m = m0 ⇔ = T ⇔ m = = = 12,5% m0 Câu 3: Pôlôni nguyên tố phóng xạ α , phóng hạt α biến đổi thành hạt nhân X Chu kì bán rã Pôlôni T = 138 ngày Xác định cấu tạo, tên gọi hạt nhân X Ban đầu có 0,01g Tính độ phóng xạ mẫu phóng xạ sau 3chu kì bán rã HD Giải: Xác định hạt nhân X 210 A + Ta có phương trình phân rã: 84 Po→ He +Z X 210 = + A  A = 206 → → X : 206 + Theo ĐLBT ta có:  82 Pb 84 = + Z Z = 82 t  − m = m T m = m −k 0,693.m N A −k   ⇒ = 2,08.1011 Bq 2.Từ H = λN mN A ⇒ H = T A H = λ   m A  N = N A A  Nếu trắc nghiệm cần nhớ: H = Câu 4: Phốt 0,693.m N A − k = 2,08.1011 Bq T A ( P) phóng xạ β với chu kỳ bán rã T = 14,2 ngày biến đổi thành lưu huỳnh 32 15 - (S) Viết phương trình phóng xạ nêu cấu tạo hạt nhân lưu huỳnh Sau 42,6 ngày kể từ thời điểm ban đầu, khối lượng khối chất phóng xạ 32 P 15 lại 2,5g Tính khối lượng ban đầu HD Giải : Phương trình phát xạ: 32 P 15 → e + 32 S Hạt nhân lưu huỳnh −1 16 32 S 16 gồm 16 prôtôn 16 nơtrôn Từ định luật phóng xạ ta có: m = m e −λt = m e o o Suy khối lượng ban đầu: ln t T = mo − t T t = m.2 T mo = 2,5.23 = 20g Câu 5: Một chất phóng xạ ban đầu có N hạt nhân Sau năm, lại phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã Sau năm nữa, số hạt nhân lại chưa phân rã chất phóng xạ A N0 /6 B N0 /16 C N0 /9 D N0 /4 N1 1 HD Giải : t1 = 1năm số hạt nhân chưa phân rã (còn lại ) N1, theo đề ta có : N = t = 2T Sau 1năm tức t2 = 2t1 năm số hạt nhân lại chưa phân rã N2, ta có : 2   N2 1 = t = 2t1 ⇔ N =   =   = Hoặc N2 = N1 = N = N ⇒ Chọn: C N0 32 N  Tt    2T T 2  Câu 6: Gọi ∆t khoảng thời gian để số hạt nhân lượng chất phóng xạ giảm e lần (e số T loga tự nhiên với lne = 1) T chu kỳ bán rã chất phóng xạ Chứng minh ∆t = Hỏi sau ln khoảng thời gian 0,15∆t chất phóng xạ lại phần trăm lượng ban đầu? Cho biết e-0,51 = 0,6 HD Giải : Số hạt nhân chất phóng xạ N giảm với thời gian t theo công thức N = N o e −λt , với λ số phản xạ, N0 số hạt nhân ban đầu t = N T λ.∆t Theo điều kiện đầu bài: e = o = e ; Suy λ∆t = , ∆t = = N λ ln N = e −λ 0,15∆t = e −0,15 = 0, = 60% Lượng chất lại sau thời gian 0,15∆t tỉ lệ thuận với số hạt: No Cấp độ 3+4 Câu 7: Có 100g chất phóng xạ với chu kì bán rã ngày đêm Sau 28 ngày đêm khối lượng chất phóng xạ lại A 93,75g B 87,5g C 12,5g D 6,25g 60 60 Câu 8: Chu kỳ bán rã 27 Co gần năm Sau 10 năm, từ nguồn 27 Co có khối lượng 1g lại A gần 0,75g B 0,75g lượng nhỏ C gần 0,25g D 0,25g lượng nhỏ 131 Câu 9: Có 100g iôt phóng xạ 53 I với chu kì bán rã ngày đêm Tính khối lượng chất iôt lại sau tuần lễ A 8,7g B 7,8g C 0,87g D 0,78g 10 PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: Phương trình phản ứng hạt nhân - Phản ứng hạt nhân trình dẫn tới biến đổi biến đổi hạt nhân A1 Z1 X1 + A2 Z2 X2 → A3 Z3 X3 + A4 Z4 X4 hay A1 Z1 A+ A2 Z2 B→ A3 Z3 C+ A4 Z4 D - Có hai loại phản ứng hạt nhân + Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền thành hạt nhân khác (phóng xạ) + Phản ứng tương tác hạt nhân với dẫn đến biến đổi thành hạt nhân khác 1 − + Chú ý: Các hạt thường gặp phản ứng hạt nhân: p = H ; n ; He = α ; β = − e ; β = + e Năng lượng phản ứng hạt nhân + Khối lượng trước sau phản ứng: m0 = m1+m2 m = m3 + m4 W = (m0 − m)c = (∆m − ∆m0 )c (J) + Năng lượng W: -Trong trường hợp m (kg ) ; W ( J ) : -Trong trường hợp m (u ) ; W ( MeV ) : W = (m0 − m)931,5 = (∆m − ∆m0 )931,5 Nếu m0 > m: W > : phản ứng tỏa lượng; Nếu m0 < m : W < : phản ứng thu lượng Ứng dụng định luật bảo toàn để giải số toán vật lí hạt nhân A1 + A2 = A3 + A4 a Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A) b Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z) c Định luật bảo toàn động lượng: Z1 + Z = Z3 + Z   ∑Pt = ∑Ps Wt = Ws d Định luật bảo toàn lượng toàn phần Chú ý:-Năng lượng toàn phần hạt nhân: gồm lượng nghỉ động năng: W = mc + mv 2 P2 - Liên hệ động lượng động P = 2mWd hay Wd = 2m Dạng 1: Xác định hạt nhân chưa biết số hạt (tia phóng xạ) phản ứng hạt nhân b Bài tập: Cấp độ 1+2 A Câu : Tìm hạt nhân X phản ứng hạt nhân sau : 105 Bo + Z X → α + 48 Be A 31 T B 21 D C 01 n D 11 p Giải: Xác định hạt α có Z= ? A= ? α ≡ 42 He áp dụng định luật bảo toàn số khối điện tích Khi suy : X có điện tích Z = 2+ – =1 số khối A = + – 10 = Vậy X hạt nhân 21 D đồng vị phóng xạ H ⇒ Chọn đáp án B 95 139 – Câu Trong phản ứng sau : n + 235 92 U → 42 Mo + 57 La + 2X + 7β ; hạt X A Electron B Proton C Hêli D Nơtron Giải : Ta phải xác định điện tích số khối tia & hạt lại phản ứng : Áp dụng định luật bảo toàn điện tích số khối ta : hạt X có 2Z = 0+92 – 42 – 57 – 7.(-1) = 2A = + 235 – 95 – 139 – 7.0 = ⇒ Chọn đáp án : D Vậy suy X có Z = A = Đó hạt nơtron 01 n 0n ; – −1 β – Câu Hạt nhân 24 11 Na phân rã β biến thành hạt nhân X Số khối A nguyên tử số Z có giá trị A A = 24 ; Z =10 B A = 23 ; Z = 12 C A = 24 ; Z =12 D A = 24 ; Z = 11 Giải : – - Từ đề bài, ta có diễn biến phản ứng : 24 11 Na → X + −1 β - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích số khối , ta : X có Z = 11 – (-1) = 12 20 ⇒ Chọn đáp án C số khối A = 24 – = 24 ( nói thêm X 24 12 Mg ) Câu Urani 238 sau loạt phóng xạ anpha biến thành trì Phương trình phản ứng là: 238 206 – y có giá trị : 92 U → 82 Pb + x He + y −1 β A y = B y = C y = D y = Giải: - Bài tập loại toán giải phương trình hai ẩn , ý hạt β– có số khối A = , phương trình bảo toàn số khối có ẩn x hạt α Sau thay giá trị x tìm vào phương trình bảo toàn điện tích ta tìm y - 4 x + y = 238 − 206 = 32 x = x = ⇔ ⇔ giá trị y = ⇒ Chọn : C 2 x + ( −1) y = 92 − 82 = 10 2 x − y = 10 y = Chi tiết giải sau :  Câu Sau lần phóng xạ α lần phóng xạ β– hạt nhân 232 90 Th biến đổi thành hạt 208 82 Pb nhân ? A lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– B lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– C lần phóng xạ ; lần phóng xạ β– D lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– 208 – Giải - Theo đề ta có trình phản ứng : 232 90 Th → 82 Pb + x He + y −1 β - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích số khối , ta : 4 x + y = 232 − 208 = 24  x = x = ⇔ ⇔  2 x + (−1) y = 90 − 82 = 2 x − y =  y = Vậy có hạt α hạt β – ⇒ Chọn đáp án : D Câu Cho phản ứng hạt nhân : T + X → α + n X hạt nhân A nơtron B proton C Triti D Đơtơri Giải: - Ta phải biết cấu tạo hạt khác phản ứng : T , α ≡ 42 He , 01 n - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích số khối , ta : X có điện tích Z = + – = & số khối A = + – = Vậy X 21 D ⇒ Chọn : D c.TRẮC NGHIỆM: Cấp độ 1+2 19 16 Câu Cho phản ứng hạt nhân F + p→ O + X , hạt nhân X hạt sau đây? A α; B β-; C β+; D N 25 22 Câu Cho phản ứng hạt nhân 12 Mg + X →11 Na + α , hạt nhân X hạt nhân sau đây? A α; B 1T ; Câu Cho phản ứng hạt nhân 1 C D ; 37 17 37 Cl + X →18 Ar + n D P , hạt nhân X hạt nhân sau đây? B D ; C 1T ; D He Câu Cho phản ứng hạt nhân 1T + X → α + n , hạt nhân X hạt nhân sau đây? A H ; B D ; C 1T ; D He A H ; Câu Trong dãy phân rã phóng xạ A 3α 7β B 4α 7β 235 92 X →20782Y có hạt α β phát ra? C 4α 8β D 7α 4β 234 206 Câu Đồng vị 92 U sau chuỗi phóng xạ α β − biến đổi thành 82 Pb Số phóng xạ α β − chuỗi A phóng xạ α, phóng xạ β − ; B phóng xạ α, phóng xạ β − C 10 phóng xạ α, phóng xạ β − ; D 16 phóng xạ α, 12 phóng xạ β − 226 222 Câu Hạt nhân 88 Ra biến đổi thành hạt nhân 86 Rn phóng xạ A α β- B β- C α D β+ Câu Một mẫu radium nguyên chất 88Ra226 phóng xạ α cho hạt nhân X Hạt nhân X hạt gì? 222 206 208 224 A 86 Rn B 82 Pb C 86 Pb D 86 Rd 21 Dạng 2: Tìm lượng toả phản ứng phân hạch, nhiệt hạch biết khối lượng tính lượng cho nhà máy hạt nhân lượng thay : a.Phương pháp: - Lưu ý phản ứng nhiệt hạch hay phản ứng phân hạch phản ứng tỏa lượng - Cho khối lượng hạt nhân trước sau phản ứng : M0 M Tìm lượng toả xảy phản ứng: Năng lượng toả : ∆E = ( M0 – M ).c2 MeV -Suy lượng toả m gam phân hạch (hay nhiệt hạch ) : E = Q.N = Q m N A MeV A b Bài tập: Cấp độ 3+4 95 139 Câu 1: 235 phản ứng phân hạch Urani 235 Biết khối 92 U + n → 42 Mo + 57 La +2 n + 7e lượng hạt nhân : mU = 234,99 u ; mMo = 94,88 u ; mLa = 138,87 u ; mn = 1,0087 u.Cho suất toả nhiệt xăng 46.106 J/kg Khối lượng xăng cần dùng để toả lượng tương đương với gam U phân hạch ? A 1616 kg B 1717 kg C.1818 kg D.1919 kg Tóm tắt Giải mU = 234,99 u Số hạt nhân nguyên tử 235U gam vật chất U : mMo = 94,88 u mLa = 138,87 u phân hạch là: q = 46.106 J/kg Khối lượng xăng m? N = m N A = 6,02.10 23 = 2,5617.10 21 hạt A 235 Năng lượng toả giải phóng hoàn toàn hạt nhân 235U mn = 1,0087 u ∆E = ( M0 – M ).c2 = ( mU + mn – mMo– mLa – 2mn ).c2 = 215,3403 MeV Năng lượng gam U phản ứng phân hạch : E = ∆E.N = 5,5164.1023 MeV = 5,5164.1023 1,6.10 –3 J = 8,8262 J Khối lượng xăng cần dùng để có lượng tương đương Q = E => Q ≈ 1919 kg ⇒ Chọn đáp án D 46.106 Câu 2: Cho phản ứng hạt nhân: 12 D + 31T → 24 He + X Lấy độ hụt khối hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân m= He 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u 1u = 931,5 MeV/c Năng lượng tỏa phản ứng xấp xỉ : A 15,017 MeV B 17,498 MeV C 21,076 MeV D 200,025 MeV Tóm tắt Giải ∆T= 0,009106 u Đây phản ứng nhiệt hạch toả lượng tính theo ∆D= 0,002491 u độ hụt khối chất ∆He = 0,030382 u ⇒ Phải xác định đầy đủ độ hụt khối chất trước sau phản ứng 1u = 931,5 MeV/c Hạt nhân X ≡ 01 n nơtron nên có Δm = ∆E ? ∆E = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c2 = (ΔmHe + Δmn – ΔmH + ΔmT ).c2 = 17,498 MeV ⇒ Chọn đáp án : B 234 230 Câu 3: Tìm lượng tỏa hạt nhân 92 U phóng xạ tia α tạo thành đồng vị Thôri 90Th Cho lượng liên kết riêng hạt α 7,1 MeV, 234U 7,63 MeV, 230Th 7,7 MeV A 10,82 MeV B 13,98 MeV C 11,51 MeV D 17,24 MeV Tóm tắt Giải Wrα = 7,1 MeV Đây toán tính lượng toả phân rã WrU = 7,63 MeV phóng xạ biết Wlk hạt nhân phản ứng WrTh = 7,7 MeV Nên phải xác định Wlk từ kiện Wlk riêng đề ∆E ? Wlk U = 7,63.234 = 1785,42 MeV , Wlk Th = 7,7.230 = 1771 MeV , Wlk α = 7,1.4= 28,4 MeV ∆E = ∑ Wlk sau – ∑ Wlk trước = Wlk Th + Wlk α – Wlk U = 13,98 MeV ⇒ Chọn đáp án : B 22 2 Câu 4: Cho phản ứng hạt nhân sau: H + H → He+ n + 3,25 MeV Biết độ hụt khối 12 H ∆m D = 0,0024u 1u = 931MeV / c Năng lượng liên kết hạt nhân 24 He A 7,7188 MeV B 77,188 MeV C 771,88 MeV Tóm tắt: Giải 2 ∆mD = 0,0024u H + H → He + n + 3,25 MeV D 7,7188 eV 1u = 931MeV / c Wlkα Năng lượng tỏa phản ứng: ∆E = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c2 = Wlksau – 2∆mDc2 ⇒Wlkα = ∆E +2∆mDc2 = 7,7188MeVChọn đáp án A Câu 5: cho phản ứng hạt nhân: 31 T + 21 D → 42 He + X +17,6MeV Tính lượng toả từ phản ứng tổng hợp 2g Hêli A 52,976.1023 MeV B 5,2976.1023 MeV C 2,012.1023 MeV D.2,012.1024 MeV Giải: - Số nguyên tử hêli có 2g hêli: N = m.N A 2.6,023.10 23 = = 3,01.1023 A - Năng lượng toả gấp N lần lượng phản ứng nhiệt hạch: E = N.Q = 3,01.1023.17,6 = 52,976.1023 MeV ⇒ Chọn đáp án A Câu Cho phản ứng: 31 H + 21 H → 42 He + n + 17,6 MeV Tính lượng tỏa tổng hợp gam khí heli m Giải Ta có: W = NA ∆W = 6,02.1023.17,6.1,6.10-13 = 4,24.1011 (J) A Câu Cho phản ứng hạt nhân: T + 21 D → 42 He + X Cho độ hụt khối hạt nhân T, D He 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u 1u = 931,5 MeV/c2 Tính lượng tỏa phản ứng 1 Giải Phương trình phản ứng: 31 T + 21 D → 42 He + n Vì hạt nơtron n độ hụt khối nên ta có lượng tỏa là: ∆W = (∆mHe – ∆mT – ∆mD)c2 = 17,498 MeV 37 37 Câu Cho phản ứng hạt nhân 17 Cl + X → n + 18 Ar Hãy cho biết phản ứng tỏa lượng hay thu lượng Xác định lượng tỏa thu vào Biết khối lượng hạt nhân: m Ar = 36,956889 u; mCl = 36,956563 u; mp = 1,007276 u; mn = 1,008665 u; u = 1,6605.10-27 kg; c = 3.108 m/s 37 37 Giải Phương trình phản ứng: 17 Cl + 11 p → + 18 Ar Ta có: m0 = mCl + mp = 37,963839u; m = mn + mAr = 37,965554u Vì m0 < m nên phản ứng thu lượng Năng lượng thu vào: W = (m – m0).c2 = (37,965554 – 37,963839).1,6605.10-27.(3.108)2 = 2,56298.10-13 J = 1,602 MeV Câu Cho phản ứng hạt nhân 94 Be + 11 H → 42 He + Li Hãy cho biết phản ứng tỏa lượng hay thu lượng Xác định lượng tỏa thu vào Biết m Be = 9,01219 u; mp = 1,00783 u; mLi = 6,01513 u; mX = 4,0026 u; 1u = 931 MeV/c2 Giải Ta có: m0 = mBe + mp = 10,02002u; m = mX + MLi = 10,01773u Vì m0 > m nên phản ứng tỏa lượng; lượng tỏa ra: W = (m0 – m).c2 = (10,02002 – 10,01773).931 = 2,132MeV 210 206 Câu 10: Chất phóng xạ 84 Po phát tia α biến thành 82 Pb Biết khối lượng hạt mPb = 205,9744 u , mPo = 209,9828 u , mα = 4, 0026 u Tính lượng tỏa hạt nhân Po phân rã Đáp án: 5,4 MeV A Câu 11: cho phản ứng hạt nhân: 1T + D → He + Z X + 17,6MeV Hãy xác định tên hạt nhân X (số A, số Z tên) tính lượng toả tổng hợp mol He từ phản ứng Cho số Avôgađrô: NA = 6,02x1023 mol-1 3 + = + A A = ⇒ Giải : Áp dụng định luật bào toàn số khối diện tích ta có:  11 = + Z Z = 23 23 Vậy hạt X hạt nơtron n E = N A 17.6 = 105.95x10 MeV 37 37 Câu 12: Cho phản ứng hạt nhân: 17 Cl + X → n + 18 Ar 1) Viết phương trình phản ứng đầy đủ Xác định tên hạt nhân X 2) Phản ứng tỏa hay thu lượng Tính lượng tỏa (hay thu) đơn vị MeV MeV Cho m Cl = 36,9566u; m Ar = 36,9569u; m n = 1,0087u; m X = 1,0073u;1u = 931 c 37 A 37 Cl + X → n + Ar Giải 12: 1) Phản ứng hạt nhân: 17 Z 18 Định luật bảo toàn số khối: 37 + A = + 37 => A = Định luật bảo toàn điện tích: 17 + Z = + 18 => Z = 1 37 1 37 Vậy X = H (Hiđrô) 17 Cl + H → n + 18 Ar 2) Năng lượng phản ứng: Tổng khối lượng M1 M hạt trước sau phản ứng M1 = m Cl + m H = 37,9639u M = m n + m Ar = 37,9656u Ta thấy M1 < M => phản ứng thu lượng , Năng lượng thu vào ∆E = (M − M1 )c Thay số ∆E = 0, 0017uc2 = 0,0017 × 931MeV ≈ 1,58MeV TRẮC NGHIỆM: 210 206 Câu Chất phóng xạ 84 Po phát tia α biến đổi thành 82 Pb Biết khối lượng hạt mPb = 205,9744u, mPo = 209,9828u, mα = 4,0026u Năng lượng tỏa 10g Po phân rã hết A 2,2.1010J; B 2,5.1010J; C 2,7.1010J; D 2,8.1010J Câu Cho phản ứng hạt nhân 31 H + 21 H → α + n + 17,6 MeV , biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023 Năng lượng toả tổng hợp 1g khí hêli bao nhiêu? A ∆E = 423,808.103J B ∆E = 503,272.103J C ∆E = 423,808.109J D ∆E = 503,272.109J 37 37 Câu Cho phản ứng hạt nhân 17 Cl + p→ 18 Ar + n , khối lượng hạt nhân m(Ar) = 36,956889u, m(Cl) = 36,956563u, m(n) = 1,008670u, m(p) = 1,007276u, 1u = 931MeV/c Năng lượng mà phản ứng toả thu vào bao nhiêu? A Toả 1,60132MeV B Thu vào 1,60132MeV C Toả 2,562112.10-19J D Thu vào 2,562112.10-19J Câu Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 126 C thành hạt α bao nhiêu? (biết mC = 11, 9967u, mỏ = 4,0015u) A ∆E = 7,2618J B ∆E = 7,2618MeV C ∆E = 1,16189.10-19J D ∆E = 1,16189.10-13MeV Câu Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 lượng trung bình toả phân chia hạt nhân 200MeV Khi 1kg U235 phân hạch hoàn toàn toả lượng là: A 8,21.1013J; B 4,11.1013J; C 5,25.1013J; D 6,23.1021J 4 Câu Phản ứng hạt nhân: Li + H→ He+ He Biết mLi = 7,0144u; mH = 1,0073u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng toả phản ứng là: A 7,26MeV; B 17,42MeV; C 12,6MeV; D 17,25MeV Câu Phản ứng hạt nhân: H + 2T →1 H + He Biết mH = 1,0073u; mD = 2,0136u; mT = 3,0149u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng toả phản ứng là: A 18,35MeV; B 17,6MeV; C 17,25MeV; D 15,5MeV 4 Câu Phản ứng hạt nhân: Li + H→ He+ He Biết mLi = 6,0135u ; mD = 2,0136u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng toả phản ứng là: A 17,26MeV; B 12,25MeV; C 15,25MeV; D 22,45MeV Câu Phản ứng hạt nhân: Li + H → He+ He Biết mLi = 6,0135u; mH = 1,0073u; mHe3 = 3,0096u, mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng toả phản ứng là: A 9,04MeV; B 12,25MeV; C 15,25MeV; D 21,2MeV 24 Câu 10 Hạt nhân triti (T) đơteri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh hạt α hạt nơtrôn Cho biết độ hụt khối hạt nhân triti ∆mT = 0,0087u, hạt nhân đơteri ∆mD = 0,0024u, hạt nhân X ∆mα = 0,0305u; 1u = 931MeV/c2 Năng lượng toả từ phản ứng A ∆E = 18,0614MeV B ∆E = 38,7296MeV C ∆E = 18,0614J D ∆E = 38,7296J Câu 11 Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 lượng trung bình toả phân chia hạt nhân 200MeV Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu u rani, có công suất 500.000kW, hiệu suất 20% Lượng tiêu thụ hàng năm nhiên liệu urani là: A 961kg; B 1121kg; C 1352,5kg; D 1421kg 4 Câu 12 Trong phản ứng tổng hợp hêli: Li + H→ He+ He Biết mLi = 7,0144u; mH = 1,0073u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c Nhiệt dung riêng nước c = 4,19kJ/kg.k -1 Nếu tổng hợp hêli từ 1g liti lượng toả đun sôi nước 00C là: A 4,25.105kg; B 5,7.105kg; C 7,25 105kg; D 9,1.105kg Dạng 3: Xác định phản ứng hạt nhân tỏa thu lượng a.Phương pháp: - Xét phản ứng hạt nhân : A + B → C + D - Khi : + M0 = mA + mB tổng khối lượng nghỉ hạt nhân trước phản ứng + M = mC + mD tổng khối lượng nghỉ hạt nhân sau phản ứng - Ta có lượng phản ứng xác định : ∆E = ( M0 – M)c2 + M0 > M ⇔ ∆E > : phản ứng toả nhiệt + M0 < M ⇔ ∆E < : phản ứng thu nhiệt b Bài tập: Cấp độ 3+4 20 Câu 1: Thực phản ứng hạt nhân sau : 23 11 Na + D → He + 10 Ne Biết m Na = 22,9327 u ; mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD = 1,0073 u Phản úng toả hay thu lượng J? A.thu 2,2375 MeV B toả 2,3275 MeV C.thu 2,3275 MeV D toả 2,2375 MeV Giải - Ta có lượng phản ứng hạt nhân : ∆E = ( M0 – M ).c2 = ( mNa + mHe ─ mNe ─ mD )c2 = 2,3275 MeV> ⇒ Chọn B phản ứng toả lượng 37 37 Câu 2: Cho phản ứng hạt nhân: 17 Cl + H →18 Ar + n phản ứng tỏa hay thu lượng? Biết mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u, 1u = 931MeV/c2 Tóm tắt Giải: Xác định phản ứng Tính ∆E tỏa hay thu lượng ∆E= ( mCl + mH – mAr – mn ) 931= -1,6 MeV mCl = 36,956563u Phản ứng thu lượng 1,6MeV mH = 1,007276u, mAr =36,956889u 1u = 931MeV/c2 ∆E ? 37 37 Câu 3: Cho phản ứng hạt nhân: 17 Cl + X → n + 18 Ar 1) Viết phương trình phản ứng đầy đủ Xác định tên hạt nhân X 2) Phản ứng tỏa hay thu lượng Tính lượng tỏa (hay thu) đơn vị MeV MeV Cho m Cl = 36,9566u; m Ar = 36,9569u; m n = 1,0087u; m X = 1, 0073u;1u = 931 c Giải Bài 37 A 37 1) Phản ứng hạt nhân: 17 Cl + Z X → n + 18 Ar Định luật bảo toàn số khối: 37 + A = + 37 => A = Định luật bảo toàn điện tích: 17 + Z = + 18 => Z = 1 37 1 37 Vậy X = H (Hiđrô) 17 Cl + H → n + 18 Ar 2) Năng lượng phản ứng: Tổng khối lượng M1 M hạt trước sau phản ứng 25 M1 = m Cl + m H = 37,9639u M = m n + m Ar = 37,9656u Ta thấy M1 < M => phản ứng thu lượng ; ∆E = (M − M1 )c Năng lượng thu vào Thay số ∆E = 0, 0017uc2 = 0,0017 × 931MeV ≈ 1,58MeV Câu : Giả sử phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng hạt trước phản ứng nhỏ tổng khối lượng hạt sau phản ứng 0,02 u Phản ứng hạt nhân A tỏa lượng 1,863 MeV B tỏa lượng 18,63 MeV C thu lượng 1,863 MeV D thu lượng 18,63 MeV HD:m0 < m : phản ứng thu lượng Năng lượng phản ứng thu vào :W = ( m – m0 ).c2|= 0,02.931,5 = 18,63MeV Dạng Động vận tốc hạt phản ứng hạt nhân Bài tập: Cấp độ 3+4 30 Câu 1: Hạt α bắn vào hạt nhân Al đứng yên gây phản ứng : α + 27 13 Al → 15 P + n phản ứng thu lượng Q= 2,7 MeV Biết hai hạt sinh có vận tốc, tính động hạt α (coi khối lượng hạt nhân số khối chúng) A 1,3 MeV B 13 MeV C 3,1 MeV D 31 MeV Giải : Ta có Kp Kn = mP =30 ⇒ Kp = 30 Kn mn Mà Q = Kα ─ ( Kp + Kn ) (1) Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: mα vα = ( mp + mn)v ⇒ v = mα vα mP + mn m + mn (mP + mn )v = P 2 Mà tổng động hệ hai hạt : Kp + Kn = Thế (2) vào (1) ta Kα = 3,1MeV  mα vα     mP + mn  1(mα vα ) m K = = α α 2(mP + mn ) mP + mn ( 2) ⇒ Chọn C Câu 2: người ta dùng hạt prôtôn có động 2,69 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên thu hạt α có động cho mp = 1,,0073u; mLi = 7,0144u; m α =4,0015u ; 1u = 931 MeV/c2 Tính động vận tốc hạt α tạo thành? A 9,755 MeV ; 3,2.107m/s B.10,5 MeV ; 2,2.107 m/s C 10,55 MeV ; 3,2.10 m/s D 9,755.107 ; 2,2.107 m/s →24α + 24α Năng lượng phản ứng hạt nhân : Giải 1: Phương trình: 11 p + 37 Li  ΔE = ( MTrước – MSau ).c2 = 0,0187uc2 = 17,4097 MeV > Vậy phản ứng tỏa lượng Áp dụng định luật bảo toàn lượng ta có: Kp + KLi + ΔE = Kα + Kα 2,69 + + 17,4097 = 2Kα =>Kα = 10,04985MeV ≈ 10,5MeV Kα = -13 mα vα2 ⇒ vα = Kα mα -12 với Kα = 10,04985MeV = 10,04985.1,6.10 = 1,607976.10 J ; mα = 4,0015u = 4,0015.1,66055.10-27kg Vậy vận tốc hạt α tạo thành: vα = 2,199.107m/s ≈ 2,2.107m/s Câu 3: Một nơtơron có động Wn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây phản ứng: n + Li → X+ He Biết hạt nhân He bay vuông góc với hạt nhân X Động hạt nhân X He :? Cho mn = 1,00866 u;mx = 3,01600u ; mHe = 4,0016u; mLi = 6,00808u A.0,12 MeV & 0,18 MeV B 0,1 MeV & 0,2 MeV C.0,18 MeV & 0,12 MeV D 0,2 MeV & 0,1 MeV 26 Giải: Ta có lượng phản ứng: Q = ( mn+ mLi─ m x ─ m He).c2 = - 0,8 MeV (đây phản ứng thu lượng ) → → → - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: pn = p + p ⇔ Pn2 = PHe + PX2 He X ⇒ 2mnWn= 2mHe W He + 2mx Wx (1) - Áp dụng định luật bảo toàn lượng :Q =Wx +W He ─Wn = -0,8 (2) 4W H e + 3W X = 1,1 Từ (1),(2) ta có hệ phương trình:  W He + W X = 0,3 230 226 W He = 0,2 ⇔ MeV W X = 0,1 ⇒ Chọn B Câu 4: Cho phản ứng hạt nhân 90 Th → 88 Ra + He + 4,91 MeV Tính động hạt nhân Ra Biết hạt nhân Th đứng yên Lấy khối lượng gần hạt nhân tính đơn vị u có giá trị số khối chúng → → mv p2 Theo định luật bảo toàn động lượng ta có: pRa + p He =  pRa = pHe = p Vì Wđ = = , đó: 2m p2 p2 W p2 p2 p2 + + m W = WđRa + WđHe = = 2mRa = 57,5WđRa  WđRa = = 0,0853MeV Ra = 57,5 57,56 2mRa 2mHe 2mRa 56,5 Câu 5: Dùng hạt prôtôn có động 1,6 MeV bắn vào hạt nhân liti ( Li ) đứng yên Giả sử sau phản ứng thu hai hạt giống có động không kèm theo tia γ Biết lượng tỏa phản ứng 17,4 MeV Viết phương trình phản ứng tính động hạt sinh Giải Phương trình phản ứng: 11 p + Li → 42 He Wđp + ∆W Theo định luật bảo toàn lượng ta có: Wđp + ∆W = 2WđHe  WđHe = = 9,5 MeV 14 10 Câu 6: Bắn hạt α có động MeV vào hạt nhân N đứng yên thu prôton hạt nhân O Giả sử hai hạt sinh có tốc độ, tính động tốc độ prôton Cho: m α = 4,0015 u; mO = 16,9947 u; mN = 13,9992 u; mp = 1,0073 u; 1u = 931 MeV/c2; c = 3.108 m/s 2mαWdα mα2 vα2 Giải Theo ĐLBT động lượng ta có: mαvα = (mp + mX)v  v2 = ; = (m p + m X ) (m p + m X ) Wđp = v= m p mαWdα -6 -17 mpv2 = J; = 12437,7.10 Wđα = 0,05MeV = 796.10 ( m + m ) p X 2Wdp mp = 2.796.10 −17 = 30,85.105 m/s 1,0073.1,66055.10 − 27 Câu 7: Dùng prôtôn có động 5,45 MeV bắn vào hạt nhân 94 Be đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X hạt α Hạt α bay theo phương vuông góc với phương tới prôtôn có động MeV Tính động hạt nhân X lượng tỏa phản ứng Lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử số khối chúng → → → → → → → 2 Giải Theo định luật bảo toàn động lượng ta có: p p = pα + p X Vì v p ⊥ v α  p p ⊥ pα  p 2X = p p + p α W + 4Wđα 1  2mX mXv 2X = 2mp mpv 2X + 2mα mαv 2X hay 2mXWđX = 2mpWđp + 2mαWđα  WđX = đp = 2 3,575 MeV Theo định luật bảo toàn lượng ta có: (mp + mBe)c2 + Wđp = (mα + mX)c2 + Wđα + WđX Năng lượng tỏa ra: ∆W = (mp + mBe - mα - mX)c2 = Wđα + WđX - Wđp = 2,125 MeV 226 Câu 8: Hạt nhân 88 Ra đứng yên phân rã thành hạt α hạt nhân X (không kèm theo tia γ) Biết lượng mà phản ứng tỏa 3,6 MeV khối lượng hạt gần số khối chúng tính đơn vị u Tính động hạt α hạt nhân X 226 222 Giải Phương trình phản ứng: 88 Ra → α + 86 Rn → → Theo định luật bảo toàn động lượng: pα + p X =  pα = mαvα = pX = mXvX  2mαWα = 2mXWX 27 mα mα + mX Wα Năng lượng tỏa phản ứng là: ∆W = WX + Wα = Wα mX mX mα mX ∆W  Wα = = 3,536 MeV; WX = W = 0,064 MeV mα + mX mX α  WX = Câu 9: Cho prôtôn có động 1,46 MeV bắn phá hạt nhân Li đứng yên sinh hai hạt α có động Xác định góc hợp véc tơ vận tốc hai hạt α sau phản ứng Biết mp = 1,0073 u; mLi = 7,0142 u; mα = 4,0015 u u = 931,5 MeV/c2 → → → 2 Giải Theo định luật bảo toàn động lượng ta có: p p = pα + pα  p p = p α + p α + 2pα1pα2cosϕ Vì pα1 = pα2 = pα p2 = 2mWđ  cosϕ = 2m p Wp − 4mα Wα = m p Wp − 2mα Wα (1) 4mα Wα 2mα Wα Theo định luật bảo toàn lượng: (mp +mLi)c2 +Wp = 2mαc2 + 2Wα (m p + mLi − 2mα )c + Wp  Wα = = 9,3464 MeV (2) Từ (1) (2) suy ra: cosϕ = - 0,98 = cos168,50  ϕ = 168,50 Câu 10: Người ta dùng hạt proton bắn vào hạt nhân 73Li đứng yên, để gây phản ứng 1P + 3Li → 2α Biết phản ứng tỏa lượng hai hạt α có động Lấy khối lượng hạt theo đơn vị u gần số khối chúng Góc ϕ tạo hướng hạt α là: A Có giá trị B 600 C 1600 D 1200 Giải: Theo ĐL bảo toàn động lượng: PP = Pα1 + Pα2 P2 = 2mK K động PP m P K P m P K P 1 K P ϕ 2m P K P cos = = = = = Pα mα K α mα K α 4.K α 2 2mα K α ϕ cos = KP Kα Pα1 PP ϕ/2 Pα KP = 2Kα + ∆E => KP - ∆E = 2Kα => KP > 2Kα KP 2Kα ϕ ϕ = cos = > => > 69,30 hay ϕ > 138,60 Do ta chọn đáp án C: góc ϕ có Kα Kα 2 thể 1600 Câu 11: Bắn prôtôn vào hạt nhân Li đứng yên Phản ứng tạo hai hạt nhân X giống bay với tốc độ theo phương hợp với phương tới prôtôn góc 60 Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối Tỉ số tốc độ prôtôn tốc độ độ hạt nhân X 1 PHe A B C D HD 4 600 Phương trình phản ứng hạt nhân p + Li → He + He Pp    P = P + P Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, p α α từ hình vẽ vp m = He = Chọn A Pp = PHe ⇔ m p v p = mα vα ⇒ v He mp PHe Câu 12: Người ta dùng Prôton có động Kp = 5,45 MeV bắn phá hạt nhân 94 Be đứng yên sinh hạt α hạt nhân liti (Li) Biết hạt nhân α sinh có động K α = MeV chuyển động theo phương vuông góc với phương chuyển động Prôton ban đầu Cho khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ số khối Động hạt nhân Liti sinh 28 A 1,450 MeV B.3,575 MeV C 14,50 MeV Giải: Phương trình phản ứng: 1 D.0,3575 MeV p + 49 Be→ 24 He+ 36Li Theo ĐL bảo toàn động lượng: vP Pp = Pα + PLi PLi2 = Pα2 + Pp2 2mLiKLi = 2mαKα + 2mpKp -> KLi = KLi = Pα 4.4 + 5,45 = 3,575 (MeV) mα K α + m p K p m Li Be PP PLi ĐÊ KIÊM TRA CHƯƠNG VII: VÂT LI HAT NHÂN Câu Hạt nhân Co có cấu tạo gồm: A 33 prôton 27 nơtron B 27 prôton 60 nơtron C 27 prôton 33 nơtron D 33 prôton 27 nơtron 29 40 Câu 2.So với hạt nhân 14 Si , hạt nhân 20 Ca có nhiều A 11 nơtrôn prôtôn B nơtrôn prôtôn C nơtrôn prôtôn D nơtrôn 12 prôtôn Câu 3: Tính lượng liên kết hạt nhân Đơtêri 12 D ? Cho mp = 1,0073u, mn = 1,0087u, mD = 2,0136u; 1u = 931 MeV/c2 A 2,431 MeV B 1,122 MeV C 1,243 MeV D 2,234MeV HD Giải : Độ hụt khối hạt nhân D : Δm = ∑ mp + ∑ mn ─ mD = 1.mp +1.mn – mD = 0,0024 u Năng lượng liên kết hạt nhân D : Wlk = Δm.c2 = 0,0024.uc2 = 2,234 MeV ⇒ Chọn D Câu 4: Hạt nhân 104 Be có khối lượng 10,0135u Khối lượng nơtrôn (nơtron) mn = 1,0087u, khối lượng prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân 104 Be A 0,632 MeV B 63,215MeV C 6,325 MeV D 632,153 MeV HD Giải : 60 27 29 10 Be : Wlk = Δm.c2 = (4.mP +6.mn – mBe).c2 = 0,0679.c2 = 63,249 MeV W 63,125 = 6,325 MeV/nuclôn.Chọn: C -Suy lượng liên kết riêng hạt nhân 104 Be : lk = A 10 Câu 5: Biết khối lượng hạt nhân mC = 12,000u; mα = 4,0015u; m p = 1,0073u; mn 1,0087u 1u = 931 Mev / c Năng lượng cần thiết tối thiểu để chia hạt nhân 126 C thành ba hạt α theo đơn vị Jun -Năng lượng liên kết hạt nhân A 6,7.10-13 J B 6,7.10-15 J C 6,7.10-17 J D 6,7.10-19 J HD Giải: C12  He Năng lượng phá hạt C12 thành hạt He: W = (Σ mrời - mhn )c2 = (3.4,0015 – 12) 931= 4.1895MeV Theo đơn vị Jun là: W = 4,1895 1,6.10-13 = 6,7032.10 -13J; Chọn A 60 Câu 6: Hạt nhân 27 Co có khối lượng 59,919u Biết khối lượng prôton 1,0073u khối lượng 60 nơtron 1,0087u Độ hụt khối hạt nhân 27 Co A 0,565u B 0,536u C 3,154u D 3,637u 40 Câu 7: Cho khối lượng prôtôn; nơtron; 18 Ar ; Li là: 1,0073u; 1,0087u; 39,9525u; 6,0145 u 1u = 931,5 MeV/c2 So với lượng liên kết riêng hạt nhân Li lượng liên kết riêng 40 hạt nhân 18 Ar A lớn lượng 5,20 MeV B lớn lượng 3,42 MeV C nhỏ lượng 3,42 MeV D nhỏ lượng 5,20 MeV 23 -1 Câu 8: Biết số Avôgađrô 6,02.10 mol , khối lượng mol hạt nhân urani 238 92 U 238 gam / mol Số nơtron 119 gam urani A 2,2.10 25 hạt 238 92 U : B 1,2.10 25 hạt HD Giải: Số hạt nhân có 119 gam urani 238 92 U C 8,8.10 25 hạt : N = m N A A = D 4,4.10 25 hạt 119 6,02.10 23 = 3.01.10 23 hạt 238 Suy số hạt nơtron có N hạt nhân urani 238 92 U : 23 25 (A-Z) N = ( 238 – 92 ).3,01.10 = 4,4.10 hạt ⇒ Đáp án : D Câu 9: Chất Iốt phóng xạ 131 53 I dùng y tế có chu kỳ bán rã ngày đêm Nếu nhận 100g chất sau tuần lễ bao nhiêu? A O,87g B 0,78g C 7,8g D 8,7g HD Giải : t = tuần = 56 ngày = 7.T Suy sau thời gian t khối lượng chất phóng xạ 131 53 I lại : t − T ⇒ Chọn đáp án B m = m0 = 100.2 −7 = 0,78 gam Câu 10: Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã 3,8 ngày Sau thời gian 11,4 ngày độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) lượng chất phóng xạ lại phần trăm so với độ phóng xạ lượng chất phóng xạ ban đầu? A 25% B 75% C 12,5% D 87,5% HD Giải : T = 3,8 ngày ; t = 11,4 = 3T ngày Do ta đưa hàm mũ để giải nhanh sau : t − T t − m −3 m ⇒ Chọn : C m = m0 ⇔ = T ⇔ m = = = 12,5% m0 Câu 11: Một chất phóng xạ ban đầu có N hạt nhân Sau năm, lại phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã Sau năm nữa, số hạt nhân lại chưa phân rã chất phóng xạ A N0 /6 B N0 /16 C N0 /9 D N0 /4 N1 1 HD Giải : t1 = 1năm số hạt nhân chưa phân rã (còn lại ) N1, theo đề ta có : N = t = 2T Sau 1năm tức t2 = 2t1 năm số hạt nhân lại chưa phân rã N2, ta có : 30 2   N2 1 = t = 2t1 ⇔ N =   =   = Hoặc N2 = N1 = N = N ⇒ Chọn: C N0 32 N  Tt    2T T 2  Câu 12: Một chất phóng xạ có chu kì bán T Sau thời gian t = 3T kể từ thời điển ban đầu, tỉ số số hạt nhân bị phân rã thành hạt nhân nguyên tố khác với số hạt nhân chất phóng xạ lại A B C 1/3 D 1/7 HD Giải :Thời gian phân rã t = 3T; Số hạt nhân lại : N= N0 ∆N = ⇒ ∆N = N − N = ⇒ =7 8 N 60 Câu 13: Đồng vị phóng xạ Côban 27 Co phát tia ─ với chu kỳ bán rã T = 71,3 ngày Trong 365 ngày, phần trăm chất Côban bị phân rã A 97,12% B 80,09% C 31,17% D 65,94% HD Giải: % lượng chất 60Co bị phân rã sau 365 ngày : Δm = m0 − m = m0 (1 − e −λ.t ) − ⇔ ∆m = − e 365 ln 71,3 m0 − = 97,12% t ∆m −2 T ⇒ Chọn A Hoặc Δm = m − m = m (1 − ) ⇒ = =97,12% t 0 − m0 T 24 Câu 14: Đồng vị 11 Na chất phóng xạ β tạo thành hạt nhân magiê 24 12 Mg Ban đầu có 12gam Na chu kì bán rã 15 Sau 45 h khối lượng Mg tạo thành : A 10,5g B 5,16 g C 51,6g D 0,516g HD Giải: Nhận xét : t = 3.T nên ta dùng hàm mũ để giải cho nhanh toán : − t T t - Khối lượng Na bị phân rã sau 45 = 3T giờ: Δm = m (1 − −T ) = 12(1 − −3 ) ⇔ Δm = 10,5 g -Suy khối lượng mg tạo thành : mcon = ∆ m me Acon 10,5 = 24 = 10,5 gam ⇒ Chọn đáp án A Ame 24 Câu 15: Cho chùm nơtron bắn phá đồng vị bền 55 25 Mn ta thu đồng vị phóng xạ 56 25 Mn Đồng vị phóng xạ 56 Mn có chu trì bán rã T = 2,5h phát xạ tia β - Sau trình bắn phá 55 Mn nơtron kết thúc người ta thấy mẫu tỉ số số nguyên tử 56 Mn số lượng nguyên tử 55 Mn = 10-10 Sau 10 tiếp tỉ số nguyên tử hai loại hạt là: A 1,25.10-11 B 3,125.10-12 C 6,25.10-12 D 2,5.10-11 56 Mn nơtron kết thúc số nguyên tử 25 Mn giảm, cò số nguyên 55 56 tử 25 Mn không đổi, Sau 10 = chu kì số nguyên tử 25 Mn giảm 24 = 16 lần Do tỉ số Giải: Sau trình bắn phá 55 N Mn56 10 −10 = = 6,25.10-12 Chọn C N Mn55 16 Câu 16: Sau thời gian t, độ phóng xạ chất phóng xạ β- giảm 128 lần Chu kì bán rã chất phóng xạ t t A 128t B C D 128 t 128 H 1 t t = n = = ⇔ = 7⇒T = HD Giải: Ta có Đáp án C H0 128 T Câu 17 : Sau khoảng thời gian ngày đêm 87,5% khối lượng ban đầu chất phóng xạ bị phân rã thành chất khác Chu kì bán rã chất phóng xạ A 12 B C D Tóm tắt Giải : nguyên tử hai loại hạt là: 31 ∆m = 87,5% m0 t = 24h T =? ∆m 87,5 7 m0 m = = ⇒ ∆m = ⇒m = = t t 24 8 Hay = ⇒ T = = = 8h Chọn B Ta có : m0 100 T 3 210 A Câu 18 : Phương trình phóng xạ Pôlôni có dạng: 84 Po → Z Pb + α Cho chu kỳ bán rã Pôlôni T=138 ngày Khối lượng ban đầu m0=1g Hỏi sau khối lượng Pôlôni 0,707g? A: 69 ngày B: 138 ngày C: 97,57 ngày D: 195,19 ngày m0 m 138 ln T ln − λ t Hd giải: Tính t: = => t= 0,707 = 69 ngày (Chọn A) m = m0 e ln ln Câu 19 : Để xác định chu kỳ bán rã T đồng vị phóng xạ, người ta thường đo khối lượng đồng vị phóng xạ mẫu chất khác ngày thông số đo 8µg 2µg.Tìm chu kỳ bán rã T đồng vị đó? A ngày B ngày C ngày D ngày Giải : Tìm chu kì bán rã biết số hạt nhân( hay khối lượng) thời điểm t1 t2 (t2 − t1 ) ln m1 ln − λ t − λ t λ ( t − t ) ( t2 − t1 ) =>T = = => m m1= m0 e ; m2=m0 e = ln eT m2 e m2 (t2 − t1 ) ln (8 − 0) ln 8ln m = 4ngày Thế số : T = = = ln ln ln m2 Câu 20 : Một đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã T Cứ sau khoảng thời gian số hạt nhân bị phân rã khoảng thời gian ba lần số hạt nhân lại đồng vị ấy? A 2T B 3T C 0,5T D T − Giải : ∆m=3m Theo đề , ta có : t T t t ∆m m0 (1 − ) = =3 ⇔ T ⇔ t = 2T T t −1= ⇔ = m − m0 T ⇒ Chọn đáp án : A Câu 21 : Một chất phóng xạ có chu kì bán rã 360 Sau khối lượng 1/32 khối lượng ban đầu : A 75 ngày B 11,25 C 11,25 ngày D 480 ngày m m 1 t = = = ⇒ = ⇒ t = 5T ⇔ t = 1800 = 75 ngày ⇒ Giải: T = 360h ; t? Ta có m0 32 m0 32 T Chọn A Câu 22 : Độ phóng xạ tượng gỗ 0,8 lần độ phóng xạ mẫu gỗ loại khối lượng vừa chặt Biết chu kì 14C 5600 năm Tuổi tượng gỗ : A 1900 năm B 2016 năm C 1802 năm D 1890 năm t − H t = T = 0,8 ⇒ − = log 0,8 = −0,32 Giải : Đề cho:H= 0,8H0 m Theo đề ta có : H0 T ⇒ t = 0,32T = 0,32.5600 = 1802 năm ⇒ Chọn đáp án C Câu 23 : Có hai mẫu chất phóng xạ A B thuộc chất có chu kỳ bán rã T = 138,2 ngày có NB = 2, 72 Tuổi khối lượng ban đầu Tại thời điểm quan sát , tỉ số số hạt nhân hai mẫu chất NA mẫu A nhiều mẫu B A 199,8 ngày B 199,5 ngày C 190,4 ngày D 189,8 ngày 32 Giải : NA = N0 e− λ t1 ; NB = N e − λ t2 NB ln = e − λ ( t2 − t1 ) = 2,72 ⇒ (t1 − t ) = ln 2, 72 NA T T ln 2, 72 = 199,506 = 199,5 ngày Đáp án B ln 95 139 – Câu 24 : Trong phản ứng sau : n + 235 92 U → 42 Mo + 57 La + 2X + 7β ; hạt X A Electron B Proton C Hêli D Nơtron Giải : Ta phải xác định điện tích số khối tia & hạt lại phản ứng : Áp dụng định luật bảo toàn điện tích số khối ta : hạt X có 2Z = 0+92 – 42 – 57 – 7.(-1) = 2A = + 235 – 95 – 139 – 7.0 = ⇒ Chọn đáp án : D Vậy suy X có Z = A = Đó hạt nơtron 01 n => t1 – t2 = Câu 25 : Hạt nhân 24 11 Na 0n ; – −1 β phân rã β– biến thành hạt nhân X Số khối A nguyên tử số Z có giá trị A A = 24 ; Z =10 B A = 23 ; Z = 12 C A = 24 ; Z =12 D A = 24 ; Z = 11 Giải : – - Từ đề bài, ta có diễn biến phản ứng : 24 11 Na → X + −1 β - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích số khối , ta : X có Z = 11 – (-1) = 12 ⇒ Chọn đáp án C số khối A = 24 – = 24 ( nói thêm X 24 12 Mg ) Câu 26 : Sau lần phóng xạ α lần phóng xạ β– hạt nhân 232 90 Th biến đổi thành hạt 208 82 Pb nhân ? A lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– B lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– C lần phóng xạ ; lần phóng xạ β– D lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β– 208 – Giải - Theo đề ta có trình phản ứng : 232 90 Th → 82 Pb + x He + y −1 β - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích số khối , ta : 4 x + y = 232 − 208 = 24 x = x = ⇔ ⇔  2 x + ( −1) y = 90 − 82 = 2 x − y =  y = Vậy có hạt α hạt β – ⇒ Chọn đáp án : D 95 139 Câu 27 : 235 phản ứng phân hạch Urani 235 Biết khối 92 U + n → 42 Mo + 57 La +2 n + 7e lượng hạt nhân : mU = 234,99 u ; mMo = 94,88 u ; mLa = 138,87 u ; mn = 1,0087 u.Cho suất toả nhiệt xăng 46.106 J/kg Khối lượng xăng cần dùng để toả lượng tương đương với gam U phân hạch ? B 1616 kg B 1717 kg C.1818 kg D.1919 kg Tóm tắt Giải mU = 234,99 u Số hạt nhân nguyên tử 235U gam vật chất U : mMo = 94,88 u mLa = 138,87 u phân hạch là: q = 46.106 J/kg Khối lượng xăng m? N = m N A = 6,02.10 23 = 2,5617.10 21 hạt A 235 Năng lượng toả giải phóng hoàn toàn hạt nhân 235U mn = 1,0087 u ∆E = ( M0 – M ).c2 = ( mU + mn – mMo– mLa – 2mn ).c2 = 215,3403 MeV Năng lượng gam U phản ứng phân hạch : E = ∆E.N = 5,5164.1023 MeV = 5,5164.1023 1,6.10 –3 J = 8,8262 J Khối lượng xăng cần dùng để có lượng tương đương Q = E => Q ≈ 1919 kg ⇒ Chọn đáp án D 46.106 Câu 28 : Cho phản ứng hạt nhân: 12 D + 31T → 24 He + X Lấy độ hụt khối hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân m= He 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u 1u = 931,5 MeV/c Năng lượng tỏa phản ứng xấp xỉ : A 15,017 MeV B 17,498 MeV C 21,076 MeV D 200,025 MeV Tóm tắt Giải ∆T= 0,009106 u Đây phản ứng nhiệt hạch toả lượng tính theo ∆D= 0,002491 u độ hụt khối chất 33 ∆He = 0,030382 u 1u = 931,5 MeV/c2 ∆E ? MeV ⇒ Phải xác định đầy đủ độ hụt khối chất trước sau phản ứng Hạt nhân X ≡ 01 n nơtron nên có Δm = ∆E = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c2 = (ΔmHe + Δmn – ΔmH + ΔmT ).c2 = 17,498 ⇒ Chọn đáp án : B Câu 29 : Cho phản ứng hạt nhân: 31 T + 21 D → 42 He + X +17,6MeV Tính lượng toả từ phản ứng tổng hợp 2g Hêli A 52,976.1023 MeV B 5,2976.1023 MeV C 2,012.1023 MeV D.2,012.1024 MeV Giải: - Số nguyên tử hêli có 2g hêli: N = m.N A 2.6,023.10 23 = = 3,01.1023 A - Năng lượng toả gấp N lần lượng phản ứng nhiệt hạch: E = N.Q = 3,01.1023.17,6 = 52,976.1023 MeV ⇒ Chọn đáp án A 2 Câu 30 : Cho phản ứng hạt nhân sau: H + H → He+ n + 3,25 MeV Biết độ hụt khối 12 H ∆m D = 0,0024u 1u = 931MeV / c Năng lượng liên kết hạt nhân 24 He A 7,7188 MeV B 77,188 MeV C 771,88 MeV Tóm tắt: Giải 2 ∆mD = 0,0024u H + H → He + n + 3,25 MeV 1u = 931MeV / c Wlkα D 7,7188 eV Năng lượng tỏa phản ứng: ∆E = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c2 = Wlksau – 2∆mDc2 ⇒Wlkα = ∆E +2∆mDc2 = 7,7188MeVChọn đáp án A 34 [...]... phản ứng hạt nhân 9 F + p→ 8 O + X , hạt nhân X là hạt nào sau đây? A α; B β-; C β+; D N 25 22 Câu 2 Cho phản ứng hạt nhân 12 Mg + X →11 Na + α , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây? A α; 3 B 1T ; Câu 3 Cho phản ứng hạt nhân 1 1 2 C 1 D ; 37 17 37 Cl + X →18 Ar + n D P , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây? 3 4 B D ; C 1T ; D 2 He 3 Câu 4 Cho phản ứng hạt nhân 1T + X → α + n , hạt nhân X là hạt nhân nào... HẠT NHÂN: 1 Phương trình phản ứng hạt nhân - Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn tới sự biến đổi sự biến đổi của hạt nhân A1 Z1 X1 + A2 Z2 X2 → A3 Z3 X3 + A4 Z4 X4 hay A1 Z1 A+ A2 Z2 B→ A3 Z3 C+ A4 Z4 D - Có hai loại phản ứng hạt nhân + Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác (phóng xạ) + Phản ứng tương tác giữa các hạt nhân với nhau dẫn đến sự biến đổi thành các hạt. .. ĐÊ KIÊM TRA CHƯƠNG VII: VÂT LI HAT NHÂN Câu 1 Hạt nhân Co có cấu tạo gồm: A 33 prôton và 27 nơtron B 27 prôton và 60 nơtron C 27 prôton và 33 nơtron D 33 prôton và 27 nơtron 29 40 Câu 2.So với hạt nhân 14 Si , hạt nhân 20 Ca có nhiều hơn A 11 nơtrôn và 6 prôtôn B 5 nơtrôn và 6 prôtôn C 6 nơtrôn và 5 prôtôn D 5 nơtrôn và 12 prôtôn Câu 3: Tính năng lượng liên kết hạt nhân Đơtêri 12 D ? Cho mp = 1,0073u,... 11: Bắn một prôtôn vào hạt nhân 3 Li đứng yên Phản ứng tạo ra hai hạt nhân X giống nhau bay ra với cùng tốc độ và theo các phương hợp với phương tới của prôtôn các góc bằng nhau là 60 0 Lấy khối lượng của mỗi hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của nó Tỉ số giữa tốc độ của prôtôn và tốc độ độ của hạt nhân X là 1 1 PHe A 4 B C 2 D 2 4 HD 1 7 4 4 600 Phương trình phản ứng hạt nhân 1 p + 3 Li →... 21,2MeV 24 Câu 10 Hạt nhân triti (T) và đơteri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh ra hạt α và hạt nơtrôn Cho biết độ hụt khối của hạt nhân triti là ∆mT = 0,0087u, của hạt nhân đơteri là ∆mD = 0,0024u, của hạt nhân X là ∆mα = 0,0305u; 1u = 931MeV/c2 Năng lượng toả ra từ phản ứng trên là A ∆E = 18,0614MeV B ∆E = 38,7296MeV C ∆E = 18,0614J D ∆E = 38,7296J Câu 11 Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235... 2.796.10 −17 = 30,85.105 m/s 1,0073.1,66055.10 − 27 Câu 7: Dùng một prôtôn có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân 94 Be đang đứng yên Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt α Hạt α bay ra theo phương vuông góc với phương tới của prôtôn và có động năng 4 MeV Tính động năng của hạt nhân X và năng lượng tỏa ra trong phản ứng này Lấy khối lượng các hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của chúng →... là B 4 A2 A1 C 3 A2 A1 D 3 A1 A2 Dạng 2: Xác định lượng chất đã bị phân rã : a.Phương pháp: - Cho khối lượng hạt nhân ban đầu m0 ( hoặc số hạt nhân ban đầu N0 ) và T Tìm khối lượng hạt nhân hoặc số hạt nhân đã bị phân rã trong thời gian t ? 11 - Khối lượng hạt nhân bị phân rã: Δm = - Số hạt nhân bị phân rã là : ΔN = m0 − m = m0 (1 − 2 N 0 − N = N 0 (1 − 2 − − t T t T ) = m0 (1 − e −λ t ) ) = N 0 (1... 12: Người ta dùng Prôton có động năng Kp = 5,45 MeV bắn phá hạt nhân 94 Be đứng yên sinh ra hạt α và hạt nhân liti (Li) Biết rằng hạt nhân α sinh ra có động năng K α = 4 MeV và chuyển động theo phương vuông góc với phương chuyển động của Prôton ban đầu Cho khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ bằng số khối của nó Động năng của hạt nhân Liti sinh ra là 28 A 1,450 MeV B.3,575 MeV C 14,50 MeV... Xác định hạt nhân chưa biết và số hạt (tia phóng xạ) trong phản ứng hạt nhân b Bài tập: Cấp độ 1+2 A Câu 1 : Tìm hạt nhân X trong phản ứng hạt nhân sau : 105 Bo + Z X → α + 48 Be A 31 T B 21 D C 01 n D 11 p Giải: Xác định hạt α có Z= ? và A= ? α ≡ 42 He áp dụng định luật bảo toàn số khối và điện tích Khi đó suy ra : X có điện tích Z = 2+ 4 – 5 =1 và số khối A = 4 + 8 – 10 = 2 Vậy X là hạt nhân 21 D... 0,0679.c2 = 63,249 MeV W 63,125 = 6,325 MeV/nuclôn.Chọn: C -Suy ra năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 104 Be : lk = A 10 Câu 5: Biết khối lượng của các hạt nhân mC = 12,000u; mα = 4,0015u; m p = 1,0073u; mn 1,0087u và 1u = 931 Mev / c 2 Năng lượng cần thi t tối thi u để chia hạt nhân 126 C thành ba hạt α theo đơn vị Jun là -Năng lượng liên kết của hạt nhân A 6,7.10-13 J B 6,7.10-15 J C 6,7.10-17 ... 226,0254u.1,66055.10— 27 = 375 ,7. 1 0— 27 kg Khối lượng mol : mmol = mNA = 375 ,7. 1 0— 27. 6 ,022.1023 = 226, 17. 1 0—3 kg = 226,17g Khối lượng hạt nhân : mhn = m – Zme = 259, 977 u = 3 ,75 24.10—25kg Khối lượng 1mol hạt nhân. .. thành ba hạt α theo đơn vị Jun -Năng lượng liên kết hạt nhân A 6 ,7. 1 0-1 3 J B 6 ,7. 1 0-1 5 J C 6 ,7. 1 0- 17 J D 6 ,7. 1 0-1 9 J HD Giải: C12  He Năng lượng phá hạt C12 thành hạt He: W = (Σ mrời - mhn )c2... thiểu để chia hạt nhân 126 C thành ba hạt α theo đơn vị Jun A 6 ,7. 1 0-1 3 J B 6 ,7. 1 0-1 5 J C 6 ,7. 1 0- 17 J D 6 ,7. 1 0-1 9 J HD Giải: C12  He Năng lượng phá hạt C12 thành hạt He: W = (Σ mrời - mhn )c2 =