ONTHIDAIHOC HATNHAN NGUYENTU

Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn mang điện tích nguyên tố dương, và các nơtron trung hoà điện, gọi chung là nuclôn, liên kết với nhau bởi lực hạt nhân rất mạnh nhưng có bán

Chương IX: Hạt nhân nguyên tử

Hệ thống kiến thức trong chương

1 Thuyết tương đối hẹp:

a Các tiên đề của Anhstanh

- Hiện tượng vật lý xảy ra như nhau trong mọi hệ quy chiếu

quán tính

- Vận tốc của ánh sáng trong chân không có cùng độ lớn c

trong mọi hệ quy chiếu quán tính c là giới hạn của các vận tốc vật lý

b Một số kết quả của thuyết tương đối.

- Đội dài của một thanh bị co lại dọc theo phương chuyển động của nó

- Đồng hồ gắng với quan sát viên chuyển động chạy chậm hơn

đồng hồ gắng với quan sát viên đứng yên

- Khối lượng của vật chuyển động với vận tốc v (khối lượng tư

ơng đối tính) là:

2 Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn (mang điện

tích nguyên tố dương), và các nơtron (trung hoà điện), gọi

chung là nuclôn, liên kết với nhau bởi lực hạt nhân rất mạnh

nhưng có bán kính tác dụng rất ngắn

Hạt nhân của các nguyên tố có nguyên tử số Z thì chứa Z

prôton và N nơtron; A = Z + N được gọi là số khối Các

nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôton Z nhưng khác số

nơtron N gọi là các đồng vị

Đơn vị khối lượng nguyên tử u có trị số bằng 1/12 khối lượng

của đồng vị ; u xấp xỉ bằng khối lượng của một nuclôn, nên hạt nhân có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A(u).C

12 6

b Chu kỳ bán rã T của một chất phóng xạ là thời gian sau đó

số hạt nhân của một lượng chất ấy chỉ còn bằng một nửa số hạt nhân ban đầu N

Số hạt nhân N hoặc khối lượng m của chất phóng xạ giảm với thời gian t theo định luật hàm số mũ:

t 0

t

0e , m ( t ) m e N

0 T

Trong phân rã hạt nhân không biến đổi mà chỉ chuyển từ γ

mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp hơn

t

0e H

) t (

4 Phản ứng hạt nhân là tương tác giữa các hạt nhân dẫn đến

sự biến đổi hạt nhân A + B → C + D

a Trong phản ứng hạt nhân, các đại lượng sau đây được bảo

toàn: số nuclôn, điện tích, năng lượng toàn phần và động lư

ợng Khối lượng không nhất thiết được bảo toàn

b Khối lượng của một hạt nhân được tạo thành từ nhiều nuclôn thì bé hơn tổng khối lượng của các nuclôn, hiệu số m gọi là Δ

độ hụt khối Sự tạo thành hạt nhân toả năng lượng tương ứng

c Trong phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng M0 của các hạt

nhân ban đầu có thể khác tổng khối lượng M của các hạt sinh

ra Nếu M0 > M thì phản ứng toả năng lượng Nếu M0 < M thì phản ứng hạt nhân thu năng lượng

d Có hai loại phản ứng hạt nhân toả ra năng lượng, năng lư ợng đó gọi là năng lượng hạt nhân.

- Một hạt nhân rất nặng khi hấp thụ một nơtron sẽ vỡ thành hai hạt trung bình, cùng với 2-3 nơtron (sự phân hạch) Nếu sự

phân hạch có tính chất dây chuyền, thì nó toả ra năng lượng rất lớn Nó được khống chế trong lò phản ứng hạt nhân

- Hai hạt nhân rất nhẹ, có thể kết hợp với nhau thành một hạt nhân nặng hơn Phản ứng này chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao, nên gọi là phản ứng nhiệt hạch Con người mới chỉ thực hiện được phản ứng này dưới dạng không kiểm soát được (bom H)

và bài tập

1 Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo gồm Z nơtron và A

X

A Z

X

A Z

2 Phát biểu nào sau đây là đúng?

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

C

C

3 Phát biểu nào sau đây là đúng?

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

D

6 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 1H1

B u bằng khối lượng của một hạt nhân nguyên tử Cacbon 6C13

C u bằng 1/12 khối lượng của một hạt nhân nguyên tử Cacbon 6C12 D u bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử Cacbon 6C12

C

7 Phát biểu nào sau đây là đúng?

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

8 Hạt nhân đơteri 1D 2 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 1D 2 là

9 Hạt có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô Nα A =

6,02.1023mol -1 , 1u = 931MeV/c 2 Các nuclôn kết hợp với nhau tạo thành hạt , năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1mol khí Hêli là α

A

10 Hạt nhân 27Co60 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

C

11 Hạt nhân 27Co60 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 27Co60 là

A 4,544u; B 4,536u; C 3,154u; D 3,637uA

12 Hạt nhân 27Co60 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 27Co60 là

C

14 Kết luận nào về bản chất của các tia phóng xạ dưới đây là không đúng?

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

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

B

16 Công thức nào dưới đây không phải là công thức tính độ

' '

' '

20 Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A Tia là dòng các hạt nhân nguyên tử Hêli α 2He4

B Khi đi qua điện trường giữa hai bản của tụ điện tia bị lệch α

về phía bản âm

C Tia ion hóa không khí rất mạnh.α

D Tia có khả năng đâm xuyên mạnh nên được sử dụng để αchữa bệnh ung thư

D

21 Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A Hạt β+ và hạt β- có khối lượng bằng nhau

B Hạt β+ và hạt β- được phóng ra từ cùng một đồng vị phóng xạ

C Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ hạt β+ và hạt β- bị lệch về hai phía khác nhau

D Hạt β+ và hạt β- được phóng ra có vận tốc bằng nhau (gần bằng vận tốc ánh sáng)

B

22 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 mC 0/32; D m0/50

23 11Na24 là chất phóng xạ với chu kỳ bán rã 15 giờ Ban đầu

có một lượng 11Na24 thì sau một khoảng thời gian bao nhiêu lượng chất phóng xạ trên bị phân rã 75%?

A 7h30‘; B 15h00‘; C 22h30‘; D 30h00'D

24 Đồng vị 27Co60 là chất phóng xạ 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?

A 12,2%; B 27,8%; C 30,2%; D 42,7%

A

25 Một lượng chất phóng xạ 86Rn222 ban đầu có khối lượng 1mg Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Chu kỳ bán rã của Rn là:

B

26 Một lượng chất phóng xạ 86Rn228 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

C 3,49.10C 11Bq; D 5,03.1011Bq

27 Chất phóng xạ 84Po210 phát ra tia và biến đổi thành α

82Pb206 Chu kỳ bán rã của Po là 138 ngày Ban đầu có 100g Po thì sau bao lâu lượng Po chỉ còn 1g?

29 Chất phóng xạ 84Po210 phát ra tia và biến đổi thành α 82Pb206 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:

31 Chất phóng xạ 84Po210 phát ra tia và biến đổi thành α 82Pb206

Biết khối lượng các hạt là mPb = 205,9744u, mPo = 209,9828u,

mα = 4,0026u Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên và sự

phân rã không phát ra tia thì động năng của hạt nhân con là:γ

A 0,1MeV; B 0,1MeV;

C 0,1MeV; D 0,2MeV

A

32 Chất phóng xạ 53I131 có chu kỳ bán rã 8 ngày đêm Ban đầu

có 1,00g chất này thì sau 1 ngày đêm còn lại bao nhiêu

A

khối 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?

n Ar

p

37

A Toả ra 1,60132MeV B Thu vào 1,60132MeV

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

B

38 Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 6C12 thành 3 hạt là bao nhiêu? (biết mα C = 11, 9967u, mα = 4,0015u).

A E = 7,2618J.Δ B E = 7,2618MeV.Δ

C E = 1,16189.10Δ -19J D E = 1,16189.10Δ -13MeV

B

39.Cho phản ứng hạt nhân +α 13Al27 → 15P30 + n , khối lượng 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?

A Toả ra 75,3179MeV B Thu vào 2,67197MeV

C Toả ra 1,2050864.10-11J D Thu vào 1,2050864.10-17J

40 Hạt có động năng Kα α = 3,1MeV đập vào hạt nhân nhôm gây ra phản ứng +α 13Al27 → 15P30 + n , khối lượng của các hạt nhân là mα = 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn

= 1,008670u, 1u = 931Mev/c2 Giả sử hai hạt sinh ra có cùng vận tốc Động năng của hạt n là

B

A Kn = 8,8716MeV B Kn = 8,9367MeV.

C Kn = 0,013937MeV D Kn = 1,4699MeV

C

41 Hạt nhân triti (T) và đơteri (D) tham gia phản ứng nhiệt

hạch sinh ra hạt và hạt nơtrôn Cho biết độ hụt khối của hạt αnhân 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 bao nhiêu?

A E = 18,0614MeV.Δ B E = 38,7296MeV.Δ

C E = 18,0614J.Δ D E = 38,7296J.Δ

A

42 Cho hạt prôtôn có động năng KP = 1,8MeV bắn vào hạt

nhân 3Li7 đứng yên, sinh ra hai hạt có cùng độ lớn vận tốc và αkhông sinh ra tia γ Cho biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi

= 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10-27kg Phản ứng này thu hay toả bao nhiêu năng lượng?

A Toả ra 17,4097MeV B Thu vào 17,4097MeV

C Toả ra 2,7855.10-19J D Thu vào 2,7855.10-19J

A

43.Cho hạt prôtôn có động năng KP = 1,8MeV bắn vào hạt

nhân 3Li7đứng yên, sinh ra hai hạt có cùng độ lớn vận tốc và αkhông sinh ra tia γ Cho biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi

= 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10-27kg Động năng của

mỗi hạt mới sinh ra bằng bao nhiêu?

A K = 8,70485MeV.α B K = 9,60485MeV.α

C K = 0,90000MeV.α D K = 7,80485MeV.α

B

44.Cho hạt prôtôn có động năng KP = 1,8MeV bắn vào hạt

nhân 3Li7 đứng yên, sinh ra hai hạt có cùng độ lớn vận tốc và αkhông sinh ra tia γ Cho biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi

= 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10-27kg Độ lớn vận tốc của các hạt mới sinh ra bằng bao nhiêu?

A vα = 2,18734615m/s B vα = 15207118,6m/s

C vα = 21506212,4m/s D vα = 30414377,3m/s.C

45.Tìm phát biểu SAI về đặc điểm hạt nhân nguyên tử

A Hạt nhân có kích thước cỡ 10-14 – 10-15 m nhỏ hơn hàng 105 lần so với kích thước nguyên tử

B Hạt nhân có khối lượng gần bằng khối lượng cả nguyên tử

C Hạt nhân mang điện dương

D Hạt nhân trung hoà về điện

D

46.Tìm phát biểu ĐÚNG về phóng xạ.

A Khi tăng nhiệt độ, hiện tượng phóng xạ xảy ra nhanh hơn

B Khi tăng áp suất không khí xung quanh một chất phóng xạ, hiện tượng phóng xạ bị hạn chế chậm lại

C Phóng xạ là hiện tượng, một hạt nhân tự động phóng ra các tia phóng xạ

D Muốn điều chỉnh quá trình phóng xạ ta phải dùng điện

trường mạnh

C

47.Tìm phát biểu đúng về phản ứng phân hạch.

A Sau mỗi phản ứng phân hạch còn lại s nơtron, chúng lại đập vào các hạt nhân U235 khác gây ra s2 nơtron, rồi s3, s4… nơtron Số phân hạch tăng rất nhanh trong một thời gian rất ngắn dù s có giá trị bất kì nào, tạo nên phản ứng dây chuyền

B Khi s = 1, số phản ứng dây chuyền không tăng nên không dùng được

C Để có phản ứng dây chuyền cần có hệ số nhân nơtron s ≥ 1 Muốn vậy khối lượng Urani phải đạt một giá trị tối thiểu gọi

là khối lượng tới hạn

D Với U235 nguyên chất, khối lượng tới hạn khoảng 5 kg

C

48 Đo độ phóng xạ của một mẫu tượng cổ bằng gỗ khối lượng

M là 8Bq Đo độ phóng xạ của mẫu gỗ khối lưọng 1,5M mới chặt là 15 Bq Xác định tuổi của bức tượng cổ Biết chu kì bán rã của C14 là T= 5600 năm

A

49 Một mẫu 11 Na 24 tại t=0 có khối lượng 48g Sau thời gian

t=30 giờ, mẫu 11Na24 còn lại 12g Biết Na24 là chất phóng xạ

β- tạo thành hạt nhân con là 12Mg24

49.1) Chu kì bán rã của 11Na24 là:

49.2) Độ phóng xạ của mẫu 11Na24 khi có 42g 12Mg24 tạo thành

là bao nhiêu? Cho NA = 6,02.1023 hạt/mol

A: 1,931.1018 Bq; B: 1,391.1018 Bq

A

A

50.Trong 587 ngày chất phóng xạ Radi khi phân rã phát ra hạt

α Người ta thu được 0,578 m3 khí Hêli ở đktc và đếm được có 1,648.1016 hạt α Suy ra giá trị gần đúng của số Avôgađrô N1

so với giá trị đúng NA= 6,023.1023 hạt/mol thì sai số không

quá:

A

51.Trong quặng urani tự nhiên hiện nay gồm hai đồng vị U238

và U235 U235 chiếm tỉ lệ 7,143% Giả sử lúc đầu tráI đất mới hình thành tỉ lệ 2 đồng vị này là 1:1 Xác định tuổi của trái

đất biết : Chu kì bán rã của U238 là T1= 4,5.109 năm

Chu kì bán rã của U235 là T2= 0,713.109 năm

A

52 Đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã 14,3 ngày được tạo

thành trong lò phản ứng hạt nhân với tốc độ không đổi

q=2,7.109 hạt/s; Hỏi kể từ lúc bắt đầu tạo thành P32, sau bao lâu thì tốc độ tạo thành hạt nhân của hạt nhân con đạt giá trị

N= 109 hạt/s (hạt nhân con không phóng xạ )

53 Người ta dùng p bắn vào 4Be9 đứng yên Hai hạt sinh ra là

He và ZXA ; Biết động năng của các hạt là: KP=5,45 MeV;

KHe= 4MeV Hạt nhân He sinh ra có vận tốc vuông góc với vận tốc của p Tính KX? Biết tỉ số khối lượng bằng tỉ số số khối

A

A

54 Cho phản ứng hạt nhân: 88Ra226 → 2He4 + ZXA Phản ứng trên toả ra 1 năng lượng là 3,6 MeV,

ban đầu hạt nhân Ra đứng yên Tính động năng (KX) của hạt

X Biết tỉ số khối lượng bằng tỉ số số khối tương ứng

A

Cõu 55: Cho phản ứng hạt nhõn:

Khi tạo thành được 1g Hờli thì năng lượng tỏa ra từ phản ứng trờn là bao nhiờu? Cho NA = 6,023.1023 mol-1

7 3

p + Li → α + 2 17,3MeV

A 13,02.1023MeV B 26,04.1023MeV

C 8,68.1023MeV D 34,72.1023MeV

A

56 Chất phóng xạ 84P0210 có chu kì bán rã T = 138 ngày Một lượng P0 ban đầu lµ m0 sau 276 ngày chỉ còn lại 12 mg Tìm lượng Po ban đầu.

57: Tìm khối lượng 53I131 có độ phóng xạ 2 Ci Biết chu kì bán

rã T = 8 ngày

A 0,115 mg; B 0,422 mg; C 276 mg D 383 mg

58 Tìm phát biểu SAI về độ hụt khối của hạt nhân.

A Giả sử Z proton và N nơtron lúc đầu chưa liên kết với nhau và đứng yên Tổng khối lượng của chúng là m0 = Zmp + Nmn

B Khi hạt nhân đã hình thành có khối lượng m nhỏ hơn m0, ta có

độ hụt khối của hạt nhân này: ∆m = m0 – m.

C Tương ứng với độ hụt khối là năng lượng liên kết ∆E = ∆m.c 2

do đó năng lượng không bảo toàn.

D Năng lượng ∆E toả ra dưới dạng động năng của hạt nhân hoặc năng lượng của tia γ.

C

59: Nitơ tự nhiên có khối lượng nguyên tử m = 14,00666u và

gồm 2 đồng vị chính là N14 có khối lượng nguyên tử m1 =

14,00307u và N15 có khối lượng nguyên tử m2 Biết N14 chiếm 99,64% và N15 chiếm 0,36% số nguyên tử trong nitơ tự nhiên Hãy tìm khối lượng nguyên tử m2 của N15

60.Cho chùm nơtron bắn phá đồng vị bền 25Mn55 ta thu được đồng vị phóng xạ 25Mn56 Đồng vị phóng xạ Mn56 có chu kì

bán rã T = 2,5 h và phát tia β- Sau quá trình bắn phá Mn55

bằng nơtron kết thúc người ta thấy trong mẫu tỉ số:

X = số nguyên tử Mn56/số nguyên tử Mn55 = 10-10.Hỏi sau 10 h sau đó tỉ số trên là bao nhiêu?

C 3,125.10-12 D 6,25.10-12