chuyên đề hạt nhân nguyên tử

HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – CHUYÊN ĐỀ : HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I TÓM TẮT LÝ THUYẾT CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 1.1 Cấu tạo hạt nhân Nuclôn + Hạt nhân cấu tạo từ hạt nhỏ gọi nuclôn Có hai loại nuclôn: prôton, kí hiệu p, khối lượng mp = 1,67262.10-27kg, mang điện tích nguyên tố dương +e, nơtron kí hiệu n, khối lượng mn = 1,67493.10-27kg, không mang điện Prôtôn hạt nhân nguyên tử hiđrô + Số prôtôn hạt nhân số thứ tự Z nguyên tử bảng tuần hoàn; Z gọi nguyên tử số Tổng số nuclôn hạt nhân gọi số khối, kí hiệu A Như số nơtron hạt nhân là: N = A – Z + Kí hiệu hạt nhân: ZA X Nhiều khi, gọn, ta cần ghi số khối, kí hiệu hóa học xác định Z + Kích thước hạt nhân: coi hạt nhân cầu bán kính R R phụ thuộc vào số khối theo công thức gần đúng: R = 1,2.10-15A m 1.2 Đồng vị Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chứa số prôtôn Z (có vị trí bảng hệ thống tuần hoàn), có số nơtron N khác Các đồng vị chia làm hai loại: đồng vị bền đồng vị phóng xạ Trong thiên nhiên có khoảng gần 300 đồng vị bền; người ta tìm thấy vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên nhân tạo 1.3 Đơn vị khối lượng nguyên tử Trong vật lí hạt nhân, khối lượng thường đo đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu u Một đơn vị u có giá trị khối lượng đồng vị cacbon 12 12 C 1u = 1,66055.10-27kg Khối lượng nuclôn xấp xĩ u Nói chung nguyên tử có số khối A có khối lượng xấp xĩ A.u 1.4 Khối lượng lượng Hệ thức Anhxtanh lượng khối lượng: E = mc2 Từ hệ thức Anhxtanh suy m = E chứng tỏ khối lượng đo đơn vị lượng c2 chia cho c2, cụ thể eV/c2 hay MeV/c2 Theo lí thuyết Anhxtanh, vật có khối lượng m trạng thái nghỉ chuyển động m0 với tốc độ v, khối lượng tăng lên thành m với: m = v m0 gọi khối lượng 1− c nghỉ m gọi khối lượng động 1.5 Lực hạt nhân Lực tương tác nuclôn hạt nhân lực hút, gọi lực hạt nhân, có tác dụng liên kết nuclôn lại với Lực hạt nhân lực tĩnh điện, không phụ thuộc vào điện tích nuclôn So với lực điện từ lực hấp dẫn, lực hạt nhân có cường độ lớn (còn gọi lực TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 1/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – tương tác mạnh) tác dụng hai nuclôn cách khoảng nhỏ kích thước hạt nhân (khoảng 10-15 m) 1.6 Độ hụt khối lượng liên kết + Độ hụt khối hạt nhân hiệu số tổng khối lượng nuclôn cấu tạo nên hạt nhân khối lượng hạt nhân đó: ∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn + Năng lượng liên kết hạt nhân lượng toả nuclôn riêng lẽ liên kết thành hạt nhân lượng cần cung cấp để phá hạt nhân thành nuclôn riêng lẽ : Wlk = ∆m.c2 + Năng lượng liên kết tính cho nuclôn ( Wlk ) gọi lượng liên kết riêng hạt nhân, đặc A trưng cho bền vững hạt nhân PHÓNG XẠ 2.1 Hiện tượng phóng xạ Phóng xạ tượng hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác Quá trình phân rã phóng xạ nguyên nhân bên gây hoàn toàn không phụ thuộc vào tác động bên nhiệt độ, áp suất, … Người ta quy ước gọi hạt nhân phóng xạ hạt nhân mẹ hạt nhân phân rã hạt nhân 2.2 Các tia phóng xạ : + Tia α: chùm hạt nhân hêli 42 He, gọi hạt α, phóng từ hạt nhân với tốc độ khoảng 2.107m/s Tia α làm ion hóa mạnh nguyên tử đường lượng nhanh Vì tia α tối đa 8cm không khí không xuyên qua tờ bìa dày 1mm + Tia β: hạt phóng xạ phóng với vận tốc lớn, đạt xấp xĩ vận tốc ánh sáng Tia β làm ion hóa môi trường yếu so với tia α Vì tia β quãng đường dài hơn, tới hàng trăm mét không khí xuyên qua nhôm dày cỡ vài mm Có hai loại tia β: - Loại phổ biến tia β- Đó electron (kí hiệu −01 e) - Loại tia β+ Đó pôzitron, hay electron dương (kí hiệu +01 e, có khối lượng electron mang điện tích nguyên tố dương + Tia γ: sóng điện từ có bước sóng ngắn (dưới 10 -11m), hạt phôtôn có lượng cao Vì tia γ có khả xuyên thấu lớn nhiều so với tia α β Trong phân rã α β, hạt nhân trạng thái kích thích phóng xạ tia γ để trở trạng thái 2.3 Định luật phóng xạ : Trong trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm mũ với số mũ âm Các công thức biểu thị định luật phóng xạ: −t −t N(t) = No T = No e-λt m(t) = mo T = mo e-λt TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 2/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong Với λ = GV : Trần Văn Tùng – ln 0,693 = gọi số phóng xạ; T gọi chu kì bán rã: sau khoảng thời gian T số T T lượng hạt nhân chất phóng xạ lại 50% (50% số lượng hạt nhân bị phân rã) 2.4 Độ phóng xạ : Độ phóng xạ lượng chất phóng xạ thời điểm t tích số phóng xạ số lượng hạt nhân phóng xạ chứa lượng chất phóng xạ vào thời điểm −t H = λN = λNo e-λt = Ho e-λt = Ho T Độ phóng xạ lượng chất phóng xạ giảm theo thời gian theo quy luật hàm mũ giống số hạt nhân (số nguyên tử) Đơn vị độ phóng xạ beccơren (Bq): 1Bq = 1phân rã/giây Trong thực tế người ta dùng đơn vị khác curi (Ci): 1Ci = 3,7.1010 Bq; xấp xĩ độ phóng xạ gam rađi 2.5 Đồng vị phóng xạ Ngoài đồng vị phóng xạ có sẵn thiên nhiên, gọi đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta chế tạo nhiều đồng vị phóng xạ, gọi đồng vị phóng xạ nhân tạo Các đồng vị phóng xạ nhân tạo thường thấy thuộc loại phân rã β γ Các đồng vị phóng xạ nguyên tố hóa học có tính chất hóa học đồng vị bền nguyên tố 60 Ứng dụng: Đồng vị 27 Co phóng xạ tia γ dùng để soi khuyết tật chi tiết máy, diệt khuẫn để bảo vệ nông sản, chữa ung thư Các đồng vị phóng xạ A+Z1 X gọi nguyên tử đánh dấy, cho phép ta khảo sát tồn tại, phân bố, vận chuyển nguyên tố X Phương pháp nguyên tử 14 đáng dấu có nhiều ứng dụng quan trọng sinh học, hóa học, y học, Đồng vị cacbon C phóng xạ tia β- có chu kỳ bán rã 5730 năm dùng để định tuổi vật cổ 3.PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 3.1 Định nghĩa Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân X1 + X2 → X3 + X4 X1, X2 hạt tương tác, X3, X4 hạt sản phẩm Nhận xét: Sự phóng xạ: A→ B + C dạng phản ứng hạt nhân, A hạt nhân mẹ, B hạt nhân C hạt α β Một số dạng phản ứng hạt nhân: a Phản ứng hạt nhân tự phát Là trình tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt nhân khác b Phản ứng hạt nhân kích thích Quá trình hạt nhân tương tác với tạo hạt nhân khác c Đặc điểm phản ứng hạt nhân: - Biến đổi hạt nhân - Biến đổi nguyên tố - Không bảo toàn khối lượng nghỉ 3.2 Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân A A A A Xét phản ứng hạt nhân: Z X + Z X → Z X + Z X a) Định luật bảo toàn điện tích TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ 4 - Trang 3/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – Tổng đại số điện tích hạt tương tác tổng đại số điện tích hạt sản phẩm Tức là: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 b) Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A) Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclôn hạt tương tác tổng số nuclôn hạt sản phẩm Tức là: A1 + A2 = A3 + A4 c) Bảo toàn động lượng Trong phản ứng hạt nhân động lượng hạt trước sau phản ứng Tức r r r r r r r r p1 + p2 = p3 + p4 ⇔ m1.v1 + m2 v2 = m3 v3 + m4 v4 Các trường hợp đặc biệt sử dụng bảo toàn động ℓượng: c.1 Trường hợpphóng xạ   p C + p D = , Chiếu ℓên Ox ta có: PC = PD ⇒ P = P ⇒ mCWC = mDWD c.2 Có hạt bay vuông góc với hạt khác Ta có P = P + P ⇒ mDWD = mAWA + mCWC c.3 Sản phẩm bay có góc ℓệch α so với đạn Ta có: P = P + P -2PAPCcosα ⇒ mDWD = mAWA + mCWC - 2cosα c.4 Tạo hai hạt giống chuyển động tốc A + B 2C (Trong A ℓà đạn, B ℓà b ia C ℓà hạt ⇒ PA = 2PCcosϕ ⇒ P = 4.Pcos2ϕ ⇒ mAWA = 4mCWCcos2ϕ d) Bảo toàn lượng toàn phần Trong phản ứng hạt nhân lượng toàn phần trước ứng Năng lượng toàn phần gồm động lượng nghỉ nên ta có biểu thức định luật bảo toàn lượng toàn phần: độ nhân con) sau phản m X1 c + K X1 + m X c + K X = m X c + K X + m X c + K X Chú ý: Từ công thức tính động lượng động ta có hệ thức liên hệ động lượng động p = m v p = mv mv   2 ⇔   mv mv ⇒ p = 2m ⇔ p = 2m.K K = K =  2  3.3 Năng lượng phản ứng hạt nhân Xét phản ứng hạt nhân: X1 + X2 → X3 + X4 TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 4/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – Tổng khối lượng hạt nhân tham gia phản ứng: m0 = m X + m X Tổng khối hạt nhân sau phản ứng: m = m X + m X Do có hụt khối hạt nhân nên phản ứng hạt nhân bảo toàn khối lượng ⇒ m0 ≠ m a) Khi m0 > m Do lượng toàn phần phản ứng bảo toàn nên trường hợp phản ứng tỏa lượng lượng, có giá trị ΔE = (m0 – m)c2 Năng lượng tỏa dạng động hạt nhân Chú ý: Trong trường hợp hạt sinh có độ hụt khối lớn hạt nhân ban đầu nên hạt sinh bền vững hạt ban đầu b) Khi m0 < m Khi phản ứng không tự xảy ra, để xảy ta phải cung cấp cho lượng lượng Trong trường hợp phản ứng gọi phản ứng thu lượng Năng lượng thu vào phản ứng có độ lớn: ΔE = |m – m|c2 4.PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 4.1 Khái niệm Là phản ứng hạt nhân nặng hấp thụ nơtron chậm vỡ thành hai hạt nhân trung bình đồng thời phóng số nơtron tỏa lượng lớn (khoảng 200 MeV) Năng lượng tỏa dạng động hạt 239 Các nhiên liệu chủ yếu thực phản ứng nhiệt hạch 235 92 U 94 Pu 4.2 Cơ chế phản ứng phân hạch Để phản ứng xảy phải truyền cho hạt nhân mẹ X lượng đủ lớn (giá trị tối thiểu lượng gọi lượng kích hoạt) Cách đơn giản để truyền lượng kích hoạt cho hạt nhân mẹ X cho nơtron bắn vào X để X bắt (hoặc hấp thụ) nơtron chuyển sang trạng thái kích thích Trạng thái không bền kết xảy phân hạch theo sơ đồ n + X → X * → Y + Z + kn Như trình phân hạch hạt nhân X không trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích 235 236 95 138 Ví dụ: n + 92 U → 92 U → 39Y + 53 I +30 n 4.3 Đặc điểm Sau phản ứng phân hạch có notron chậm sinh Phản ứng phân hạch tỏa lượng lớn, khoảng 200 MeV 4.4 Phản ứng dây chuyền Các nơtron tạo thành sau phân hạch có động lớn (nơtron nhanh) thường bị U238 hấp thụ hết thoát khối Urani Nếu chúng làm chậm lại gây phân hạch cho hạt U235 khác khiến cho phân hạch trở thành phản ứng dây chuyền Trên thực tế nơtron sinh gây phân hạch (vì có nhiều nơ tron bị mát bị hấp thụ tạp chất nhiên liệu, bị U238 hấp thụ mà không gây nên phân hạch, bay khối nhiên liệu ) Vì muốn có phản ứng dây chuyền ta phải xét đến số nơtron trung bình k lại sau phân hạch Gọi k số nơtron lại sau phân hạch tiếp tục U235 hấp thụ TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 5/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – + Nếu k >1: số phân hạch tăng lên nhanh với tốc độ k 1, k2, k3…Phản ứng dây chuyền trở thành thác lũ không chế Hệ thống gọi vượt hạn Đây chế nổ bom nguyên tử + Nếu k < 1: Phản ứng dây chuyền xảy Hệ thống gọi hạn + Nếu k =1: Phản ứng dây chuyền khống chế Hệ thống gọi tới hạn Đây chế hoạt động nhà máy điện nguyên tử Muốn k ≥ khối lượng Urani Plutoni phải đạt đến trị số tối thiểu gọi khối lượng tới hạn mth Điều kiện để phản ứng dây chuyền xảy k ≥ m > mth 4.5 Lò phản ứng hạt nhân Là thiết bị để tạo phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì điều khiển Nhiên liệu phân hạch lò phản ứng hạt nhân thường U235 Pu239 Để đảm bảo cho k = người ta dùng điều khiển chứa Bo hay Cd, chất có tác dụng hấp thụ nơtron (khi số nơtron lò tăng lên nhiều người ta cho điều khiển ngập sâu vào khu vực chứa nhiên liệu để hấp thụ số nơtron thừa) Năng lượng tỏa từ lò phản ứng không đổi theo thời gian PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH : 5.1 Khái niệm Là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng 5.2 Đặc điểm Tuy phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng nhỏ phản ứng phản ứng phân hạch tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng lớn phản ứng phân hạch Các phản ứng nhiệt hạch xảy nhiệt độ cao, khoảng 50 đến 100 triệu độ nhiệt độ cao hạt nhân nhẹ thu động đủ lớn thắng lực đẩy Culông tiến lại gần đến mức lực hạt nhân tác dụng kết hợp chúng lại → điều kiện để xảy phản ứng nhiệt hạch nhiệt độ phải lớn (lên đến hàng triệu độ) Nguồn gốc lượng mặt trời phản ứng nhiệt hạch Con người dã thực hiện phản ứng nhiệt hạch dạng nổ bom khinh khí 5.3 Lí để người quan tâm nhiều đến phản ứng nhiệt hạch: - Có nguồn nhiên liệu vô tận, nước biển chứa 0,015% D2O điện phân lấy D - Phản ứng nhiệt hạch phản ứng phân hạch cặn bã phóng xạ II TRẮC NGHIỆM LÝ THUYẾT CẤU TẠO HẠT NHÂN Câu 1: Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ A prôtôn B nuclôn C nơtrôn Câu 2: Chọn kết luận nói hạt nhân Triti ( 31T ) A Hạt nhân Triti có nơtrôn prôtôn B Hạt nhân Triti có nơtrôn prôtôn C Hạt nhân Triti có nuclôn, có prôtôn TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ D êlectrôn - Trang 6/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – D Hạt nhân Triti có nơtrôn prôtôn Câu 3: Lực hạt nhân A lực tĩnh điện B lực liên kết nuclôn C lực liên kết prôtôn D lực liên kết nơtrôn Câu 4: Hạt nhân nguyên tử chì có 82 prôtôn 125 nơtrôn Hạt nhân nguyên tử có kí hiệu 82 82 Pb Pb A 125 B 207 C 125 D 207 82 Pb 82 Pb Câu 5: Khối lượng hạt nhân tính theo công thức sau ? A m = Z.mp + N.mn B m = A(mp + mn ) C m = mnt – Z.me D m = mp + mn Câu 6: Trong vật lí hạt nhân, để đo khối lượng ta dùng đơn vị sau ? A Đơn vị khối lượng nguyên tử (u) hay đơn vị bon B MeV/c2 C Kg D Cả A, B C Câu 7: Tỉ số bán kính hai hạt nhân r 1/r2 = Tỉ số lượng liên kết hai hạt nhân xấp xỉ bao nhiêu? A B C D Câu 8: Thông tin sau sai nói hạt cấu tạo nên hạt nhân nguyên tử ? A Các hạt prôtôn nơtron có khối lượng B Prôtôn mang điện tích nguyên tố dương C Nơtron trung hoà điện D Số nơtron prôtôn hạt nhân khác Câu 9: Hạt nhân nguyên tử nguyên tố đồng vị có cùng: A số prôtôn B số nơtron C số nuclôn D khối lượng Câu 10: Trong đồng vị caacbon, hạt nhân đồng vị có số prôtôn số nơtron ? A 11 C B 12 C C 13 C D 14 C 12 Câu 11: Trong vật lí hạt nhân, so với khối lượng đồng vị cacbon C đơn vị khối lượng nguyên tử u nhỏ A lần 12 B lần C lần D 12 lần Câu 12: Trong hạt nhân, bán kính tác dụng lực hạt nhân vào khoảng A 10-15m B 10-13m C 10-19m D 10-27m Câu 13: Đơn vị khối lượng nguyên tử A khối lượng nguyên tử hiđrô B khối lượng prôtôn C khối lượng nơtron D khối lượng 1/12 khối lượng nguyên tử cacbon Câu 14: Câu ? Hạt nhân 126 C A mang điện tích -6e B mang điện tích 12e C mang điện tích +6e D không mang điện tích Câu 15: Chọn câu So sánh khối lượng 31 H 23 He A m( 31 H ) = m( 23 He ) B m( 31 H ) < m( 23 He ) TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 7/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – C m( 31 H ) > m( 23 He ) D m( 31 H ) = 2m( 23 He ) Câu 16: Hạt nhân 23 11 Na có A 23 prôtôn 11 nơtron B 11 prôtôn 12 nơtron C prôtôn 11 nơtron D 11 prôtôn 23 nơtron Câu 17:: Chọn câu Trong hạt nhân nguyên tử: A prôtôn không mang điện nơtron mang điện tích nguyên tố dương B số khối A tổng số nuclôn C bán kính hạt nhân tỉ lệ với bậc hai số khối A D nuclôn hạt có chất khác với hạt prôtôn nơtron Câu 18: Năng lượng liên kết riêng hạt nhân A âm dương B nhỏ, bền vững C lớn, bền vững D lớn, bền vững Câu 19: Trong câu sau đây, câu sai ? A Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prôtôn nơtron B Khi hệ nuclôn liên kết tạo thành hạt nhân chúng phải toả lượng C Mọi hạt nhân có khối lượng riêng khoảng 1017kg/m3 D Các hạt nhân có số khối lớn bền vững Câu 20: Đồng vị A nguyên tử mà hạt nhân có số prôtôn số khối khác B nguyên tử mà hạt nhân có số nơtron số khối khác C nguyên tử mà hạt nhân có số nôtron số prôtôn khác D nguyên tử mà hạt nhân có số nuclôn khác khối lượng Câu 21: Đại lượng đặc trưng cho mức độ bền vững hạt nhân ? A Năng lượng liên kết B Năng lượng liên kết riêng C Số hạt prôtôn D Số hạt nuclôn Câu 22: Phát biểu sau ? A Năng lượng liên kết gồm động lượng nghỉ B Năng lượng liên kết lượng tỏa nuclon liên kết với tạo thành hạt nhân C Năng lượng liên kết lượng toàn phần nguyên tử tính trung bình số nuclon D Năng lượng liên kết lượng liên kết electron hạt nhân nguyên tử 210 Câu 23: Nguyên tử pôlôni 84 Po có điện tích A 210 e B 126 e C 84 e D Câu 24: Phát biểu sau Đồng vị nguyên tử mà A hạt nhân chúng có số khối A B hạt nhân chúng có số prôtôn nhau, số nơtron khác C hạt nhân chúng có số nơtron nhau, số prôtôn khác D hạt nhân chúng có khối lượng Câu 25: Hạt nhân có lượng liện kết riêng lớn : TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 8/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong A Urani Câu Đ án Câu Đ án B 14 C C 15 C B Sắt B 16 B GV : Trần Văn Tùng – B 17 B C 18 C C Xesi D A 19 20 D A A 21 B A 22 B D Ziriconi 10 11 12 B D A 23 24 25 D B B 13 D PHÓNG XẠ Câu 1: Tia phóng xạ đâm xuyên yếu A tia α B tia β C tia γ D tia X Câu 2: Gọi m0 khối lượng chất phóng xạ thời điểm ban đầu t = 0, m khối lượng chất phóng xạ thời điểm t, chọn biểu thức đúng: A m = m0e- λt B m0 = 2me λt C m = m0e λt D m = m0e- λt Câu 3: Chọn phát biểu nói định luật phóng xạ: A Sau chu kì bán rã, nửa lượng chất phóng xạ bị biến đổi thành chất khác B Sau chu kì bán rã, só hạt phóng xạ giảm nửa C Sau chu kì bán rã, khối lượng chất phóng xạ giảm nửa D Cả A, B, C Câu 4: Phát biểu sau không ? A Hạt β + hạt β − có khối lượng B Hạt β + hạt β − phóng từ đồng vị phóng xạ C Khi qua điện trường hai tụ hạt β + hạt β − bị lệch hai phía khác D Hạt β + hạt β − phóng có tốc độ nhau(gần tốc độ ánh sáng) Câu 5: Phát biểu sau ? A Lực gây phóng xạ hạt nhân lực tương tác điện(lực Culông) B Quá trình phóng xạ hạt nhân phụ thuộc vào điều kiện bên áp suất, nhiệt độ,… C Trong phóng xạ hạt nhân khối lượng bảo toàn D Phóng xạ hạt nhân dạng phản ứng hạt nhân toả lượng Câu 6: Có hai mẫu chất phóng xạ X Y nhau(cùng vật liệu khối lượng) có chu kì bán rã T Tại thời điểm quan sát, hai mẫu có độ phóng xạ H X HY Nếu X có tuổi lớn Y hiệu tuổi chúng 1 T ln(H Y / H X ) T ln(H X / H Y ) B C ln(H X / H Y ) D ln(H Y / H X ) T T ln ln τ Câu 7: Thời gian để số hạt nhân mẫu đồng vị phóng xạ giảm e lần gọi tuổi sống trung bình mẫu đó( e số tự nhiên) Sự liên hệ τ λ thoả mãn hệ thức sau đây: A λ = τ B τ = λ /2 C τ = 1/ λ D τ = λ 200 168 − Câu 8: Số hạt α β phát phân rã phóng xạ 90 X ? 80 Y A A B C D Câu 9: Tại thời điểm t1 độ phóng xạ mẫu chất x, thời điểm t2 y Nếu chu kì bán rã mẫu T số hạt nhân phân rã khoảng thời gian t2 – t1 A x – y B (x-y)ln2/T C (x-y)T/ln2 D xt1 – yt2 TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 9/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – Câu 10: Hãy chọn câu Trong trình phóng xạ số chất, số hạt nhân phóng xạ A giảm theo thời gian B giảm theo đường hypebol C không giảm D giảm theo quy luật hàm số mũ Câu 11: Hãy chọn câu Liên hệ số phân rã λ chu kì bán rã T A λ = const T B λ = ln T C λ = const T D λ = const T2 Câu 12: Trong phóng xạ α , so với hạt nhân mẹ hạt nhân vị trí ? A Tiến ô B Tiến ô C Lùi ô D Lùi ô Câu 13: Chọn câu sai Tia anpha A bị lệch bay xuyên qua điện trường hay từ trường B làm iôn hoá chất khí C làm phát quang số chất D có khả đâm xuyên mạnh Câu 14: Chọn câu sai Tia gamma A gây nguy hại cho thể B có khả đâm xuyên mạnh C không bị lệch điện trường từ trường D có bước sóng lớn bước sóng tia X Câu 15: Chọn câu sai Các tia không bị lệch điện trường từ trường A tia α tia β B tia γ tia β C tia γ tia X D tia β tia X Câu 10 11 12 13 14 15 Đ án A A D B D B C D C D B D D D A PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Câu Hạt nhân 146 C phóng xạ β– Hạt nhân sinh có A 5p 6n B 6p 7n C 7p 7n D 7p 6n Câu Khi hạt nhân nguyên tử phóng xạ tia α tia β– hạt nhân nguyên tử biến đổi ? A Số khối giảm 2, số prôtôn tăng B Số khối giảm 2, số prôtôn giảm C Số khối giảm 4, số prôtôn tăng D Số khối giảm 4, số prôtôn giảm 210 206 Câu Hạt nhân poloni 84 Po phân rã cho hạt nhân chì 82 Pb Đã có phóng xạ tia A α B β– C β+ D γ 19 16 Câu Xác định hạt nhân X phản ứng hạt nhân sau F + p → O + X A Li B α C prôtôn D 10 Be 226 – Câu Từ hạt nhân 88 Ra phóng hạt α hạt β chuỗi phóng xạ liên tiếp, hạt nhân tạo thành A 224 B 214 C 218 D 224 84 X 83 X 84 X 82 X Câu Chất phóng xạ 209 b Phương trình 84 Po chất phóng xạ α Chất tạo thành sau phóng xạ P phóng xạ trình TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 10/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong m = m0 Nếu N = N0 2n m Nếu tỉ số : m = GV : Trần Văn Tùng – t t (với n є N * ) ⇒ = n ⇒ T = T N không đẹp thì: N0 n m = m − t T ⇔ − t T = m m t ⇒ − = log  m0 T  m0   ⇒  T=… Tương tự cho số nguyên tử độ phóng xạ: N = N − t T ⇔ t   ⇒ T=… H = H − T ⇔  t − H  H t  ⇒ T=… T = ⇒ − = log  H0 T H  0 Ví dụ 1: Một lượng chất phóng xạ sau 12 năm lại 1/16 khối lượng ban đầu Chu kì bán rã chất A năm B 4,5 năm C năm D 48 năm − t T =  N N t ⇒ − = log  N0 T  N0 HD: Chọn A m 1 B t 128 t t 12 Ta có m = n = = ⇒ = n ⇒ T = = = năm T n 16 Ví dụ 2: :Sau thời gian t, độ phóng xạ chất phóng xạ β- giảm 128 lần Chu kì bán rã chất phóng xạ A 128t C t D 128 t HD: Chọn C Ta có H 1 t t = n = = ⇔ = 7⇒T = H0 128 T Ví dụ 3: 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 HD: Chọn B ∆m 87,5 7 m0 m = = ⇒ ∆m = ⇒m= = 8 Ta có : m0 100 Hay t t 24 =3⇒T = = = 8h T 3 Ví dụ 4: 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 HD: Chọn A TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 22/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong Theo đề , ta có : ∆m = m GV : Trần Văn Tùng – m0 (1 − m0 − − t T ) t T t t t ⇔ T − = ⇔ T = ⇔ t = 2T =3 Ví dụ 5: 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 HD: Chọn A m 1 t ⇔ t = 1800 = 75 ngày Ta có m = 32 = ⇒ = T Ví dụ 6: 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 HD: Chọn C t − H t T = = 0,8 ⇒ − = log 0,8 = −0,32 Theo đề ta có : H0 T ⇒ t = 0,32T = 0,32.5600 = 1802 năm 2.5 Dùng máy đo xung phóng xạ phát - Một mẫu vật chất chứa phóng xạ thời điểm t1 máy đo H1 xung phóng xạ sau khoảng Δt t2 đo H2 xung phóng xạ Tìm chu kì bán rã đồng vị phóng xạ ? Chọn thời điểm ban đầu t1 Khi : t0 ≡ t1 có H0 ≡ H1 t ≡ t2 có H ≡ H2 Suy : H = H e −λ.t ⇔ e Hoặc −λ.t H = H t − T H = H0 ⇔ ⇔ t − T T = = − t ln  H   ln H   H H0 ⇔ − H t = log  T  H0    210 Ví dụ 1:Tại thời điểm t1,độ phóng 84 Po H1 = 3,7.1010 Bq Sau khoảng thời gian 276 ngày độ phóng xạ mẫu chất 9,25.109 Bq Tim chu ki bán rã poloni A 276 ngày B 69 ngày C 252 ngày D 138 ngày HD: Chọn D Đặt H1 = H0 H2 = H ⇒ ∆t = t =276 Ta có H = H ⇔ − t − T ⇔2 H t = log  T  H0 t − T = H H0  t t  − = −2 ⇒ T = = 138 ngày  T Ví dụ 2: Magiê 1227 Mg phóng xạ với chu kì bán rã T, lúc t1 độ phóng xạ mẫu magie 2,4.106Bq Vào lúc t2 độ phóng xạ mẫu magiê 8.10 5Bq Số hạt nhân bị phân rã từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 13,85.108 hạt nhân Tim chu kì bán rã T A T = 12 phút B T = 15 phút C T = 10 phút D.T = 16 phút TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 23/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – HD: Chọn C H0 = H1 = λN0 H2 = H = λN ⇒ H1 – H2 = H0 – H = λ(N0 – N) ln ∆N = H − H T ⇒ ⇒T = ln ∆N = 600s = 10 phút H0 − H Ví dụ 3: Để cho chu kì bán rã T chất phóng xạ, người ta dùng máy đếm xung Trong t máy đếm n1 xung; t2 = 2t1 máy đếm n2 = n1 xung 64 Chu kì bán rã T có giá trị bao nhiêu? A T = t1/2 B T = t1/3 C T = t1/4 D T = t1/6 − λt HD: Chọn B Ta có n1 = ∆N1 = N0(1- e ) n2 = ∆N2 = N1(1- e − λt ) = N0 e − λt (1- e −2 λt ) n1 1− X − e − λt1 = −λt1 = − λt1 n2 e (1 − e X (1 − X ) ) ta có phương trình: X2 + X = (Với X = e − λt n1 9 = hay X2 + X – = Phương btrình có nghiệm X1 n2 64 64 = 0,125 X2 = - 1,125 [...]... là sai khi nói về phản ứng hạt nhân? A Phản ứng hạt nhân là tất cả các quá trình biến đổi của các hạt nhân B Phản ứng hạt nhân tự phát là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền thành một hạt nhân khác C Phản ứng hạt nhân kích thích là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau và tạo ra các hạt nhân khác D Phản ứng hạt nhân có điểm giống phản ứng hóa học là bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối... mol-1 Số hạt nhân nguyên tử có trong 100 g Iốt 131 52 I là : A 3,952.1023 hạt B 4,595.1023 hạt C.4.952.1023 hạt D.5,925.1023 hạt HD: Chọn B Số hạt nhân nguyên tử có trong 100 g hạt nhân I là : N = m 100 N A = 6,02.10 23 hạt A 131 BÀI TẬP LUYỆN TẬP Câu 1: Khối lượng của hạt nhân 94 Be là 9,0027u, khối lượng của nơtron là mn = 1,0086u, khối lượng của prôtôn là mp = 1,0072u Độ hụt khối của hạt nhân 94... tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn, phản ứng kia là sự vỡ một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân nhẹ hơn D một phản ứng diễn biến chậm, phản kia rất nhanh Câu 18 Phản ứng nhiệt hạch là A phản ứng hạt nhân thu năng lượng B phản ứng kết hợp hai hạt nhân có khối lượng trung bình thành một hạt nhân nặng C nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời D sự tách hạt nhân nặng thành các hạt nhân nhẹ nhờ... giữa số hạt nhân bị phân rã thành hạt nhân của nguyên tố khác với số hạt nhân của chất phóng xạ còn lại A 7 B 3 C 1/3 D 1/7 HD: Chọn A Thời gian phân rã t = 3T N 1 7 ∆N =7 Số hạt nhân còn lại : N = 30 = ⇒ ∆N = N 0 − N = ⇒ 2 8 8 N 2.3 Xác định khối lượng của hạt nhân con : t − T - Cho phân rã : ZA X →ZB'Y + tia phóng xạ Biết m0 , T của hạt nhân mẹ Ta có : 1 hạt nhân mẹ phân rã thì sẽ có 1 hạt nhân con... ra thành hai hạt nhân có số khối từ 80 đến 160 Câu 10 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 C thành hai hạt nhân nhẹ hơn và vài nơtron, sau khi hấp thụ một nơtron chậm D thành hai hạt nhân nhẹ hơn một cách tự phát Câu 11 Phản ứng nhiệt hạch là sự A phân chia một hạt nhân nhẹ thành hai hạt nhân nhẹ hơn... −λ t ) 0 0 0 Ví dụ 1:Tính số hạt nhân bị phân rã sau 1s trong 1g Rađi 226 Ra Cho biết chu kỳ bán rã của là 1580 năm Số Avôgađrô là NA = 6,02.1023 mol-1 A) 3,55.1010 hạt B) 3,40.1010 hạt C) 3,75.1010 hạt D).3,70.1010 hạt HD: Chọn D - Số hạt nhân nguyên tử có trong 1 gam 226 Ra là : N0 = 226 Ra m 1 N A = 6,022.10 23 = 2,6646.10 21 hạt A 226 - Suy ra số hạt nhân nguyên tử Ra phân rã sau 1 s là : 1 t... lượng một nguyên tử Rađi( 88 Ra ) là m(Ra) = 226,0254u; của hạt eleectron là me = 0,00055u Bán kính hạt nhân được xác định bằng cồng thức r = r 0 3 A = 1,4.10-15 3 A (m) Khối lượng riêng của hạt nhân Rađi là A 1,45.1015kg/m3 B 1,54.1017g/cm3 C 1,45.1017kg/m3 D 1,45.1017g/cm3 Câu 8: Số hạt nhân có trong 1 gam 238 92 U nguyên chất là 21 A 2,53.10 hạt B 6,55.102 1hạt C 4,13.102 1hạt D 1,83.102 1hạt 22 Câu... phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng, điều nào sau đây là sai? A Các hạt nhân sản phẩm bền hơn các hạt nhân tương tác B Tổng độ hụt các hạt tương tác nhỏ hơn tổng độ hụt khối các hạt sản phẩm C Tổng khối lượng các hạt tương tác nhỏ hơn tổng khối lượng các hạt sản phẩm D Tổng năng lượng liên kết của các hạt sản phẩm lớn hơn tổng năng lượng liên kết của các hạt tương tác Câu 16 Cho phản ứng hạt nhân A →... nhân đều thu năng lượng C Tổng khối lượng nghỉ (tĩnh) của các hạt trước và sau phản ứng hạt nhân luôn được bảo toàn D Năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhân luôn được bảo toàn Câu 13 Đơn vị đo khối lượng nào không sử dụng trong việc khảo sát các phản ứng hạt nhân ? A Tấn B 10-27 kg C MeV/c2 D u (đơn vị khối lượng nguyên tử) Câu 14 Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt nhân. .. poloni Hỏi sau 414 ngày đêm có bao nhiêu nguyên tử poloni A 4,214.1020 nguyên tử B 4,214.1021 nguyên tử C 24,14.1020 nguyên tử D 4,241.1020 nguyên tử HD : Chọn A t = 414 ngày = 3T; Số nguyên tử bị phân rã sau 3 chu ki: ∆N = N 0 − N = N 0 − N 0 2 −3 = ∆N = 7 N 0 hay 8 khối lượng chất bị phân rã ∆m = 7 m0 = 0,147g 8 7 m0 7.0,168 NA = 6,023.10 23 = 4,214.10 20 nguyên tử 8A 8.210 2.4 Xác định chu kì bán rã ... 20: Đồng vị A nguyên tử mà hạt nhân có số prôtôn số khối khác B nguyên tử mà hạt nhân có số nơtron số khối khác C nguyên tử mà hạt nhân có số nôtron số prôtôn khác D nguyên tử mà hạt nhân có số... ứng hạt nhân? A Phản ứng hạt nhân tất trình biến đổi hạt nhân B Phản ứng hạt nhân tự phát trình tự phân rã hạt nhân không bền thành hạt nhân khác C Phản ứng hạt nhân kích thích trình hạt nhân. .. hạt nhân, A hạt nhân mẹ, B hạt nhân C hạt α β Một số dạng phản ứng hạt nhân: a Phản ứng hạt nhân tự phát Là trình tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt nhân khác b Phản ứng hạt nhân kích