ÔN THI TN 2009 ( Phần 5 : Hạt nhân và vũ trụ )

Phần 5 : VẬT LÝ HẠT NHÂN I. Tóm tắt lý thuyết : 35. CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ * Cấu tạo hạt nhân nguyên tử Hạt nhân nguyên tử có kích thước rất nhỏ (đường kính cở 10 -14 m đến 10 -15 m), nhưng lại được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn gọi là các nuclôn. Có hai loại nuclôn: prôtôn p ( 1 1 p) mang điện tích nguyên tố dương, nơtrôn n ( 1 o n) không mang điện. Kí hiệu hạt nhân là X A Z . Một nguyên tố có số thứ tự Z trong bảng hệ thống tuần hoàn thì hạt nhân của nó có Z prôtôn và N nơtrôn. Tổng số prôtôn và nơtrôn gọi là số khối A. Số khối: A = Z + N. * Lực hạt nhân Các nuclôn cấu tạo nên hạt nhân liên kết với nhau bởi các lực hút rất mạnh gọi là lực hạt nhân. Lực hạt nhân có bán kính tác dụng cở 10 -15 m. * Đồng vò Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn Z nhưng khác số nơtrôn N nên khác số khối A gọi là các đồng vò, chúng có cùng vò trí trong bảng hệ thống tuần hoàn. Hiđrô có 3 đồng vò: Hidrô 1 1 H ; đơteri 2 1 H ( 2 1 D) ; triti 3 1 H ( 3 1 T). * Khối lượng nguyên tử, khối lượng hạt nhân + Trong vật lý nguyên tử và hạt nhân người ta thường dùng đơn vò khối lượng gọi là đơn vò khối lượng nguyên tử, kí hiệu u. 1u = 12 1 khối lượng nguyên tử cacbon 12 6 C, do đó có thể gọi đơn vò này là đơn vò cacbon. + Một nguyên tử có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A tính theo đơn vò khối lượng nguyên tử u. + N A = 6,022.10 23 là số nguyên tử hoặc phân tử trong 1 mol chất gọi là số Avôgrô. + Khối lượng của 1 mol (gồm 6,022.10 23 nguyên tử) chất đơn nguyên tử tính ra gam có trò số như trong bảng nguyên tử lượng của các nguyên tử. 36. NĂNG LƯNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN * Phản ứng hạt nhân Phản ứng hạt nhân là tương tác giữa các hạt nhân dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt nhân khác. Phóng xạ là trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân vì nó làm biến đổi hạt nhân nguyên tử này thành hạt nhân nguyên tử khác. Trong sự phóng xạ, ở vế trái chỉ có một hạt nhân gọi là hạt nhân mẹ. * Các đònh luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân Trong phản ứng hạt nhân số nuclôn (số khối A), điện tích, động lương, năng lượng (bao gồm cả năng lượng nghó và năng lượng thông thường) của các hạt tham gia phản ứng được bảo toàn. Trong phản ứng hạt nhân a + b → c + d ta có Sự bảo toàn số nuclon (số khối): A a + A b = A c + A d . Sự bảo toàn điện tích: Z a + Z b = Z c + Z d . Trong phản ứng hạt nhân không có sự bảo toàn khối lượng. * Các qui tắc dòch chuyển trong sự phóng xạ + Trong phóng xạ anpha α: A Z X → 4 2 He + 4 2 − − A Z Y Hạt nhân con Y lùi về phía trước bảng hệ thống tuần hoàn 2 ô so với hạt nhân mẹ. + Trong phóng xạ bêta trừ β - : A Z X → 0 1 − e + A Z 1 + Y Hạt nhân con Y tiến về phía sau bảng hệ thống tuần hoàn 1 ô so với hạt nhân mẹ. + Trong phóng xạ bêta cộng β + : A Z X → 0 1 e + A Z 1 − Y Hạt nhân con Y lùi về phía trước bảng hệ thống tuần hoàn 1 ô so với hạt nhân mẹ. + Phóng xạ gamma γ: phóng xạ γ không có sự biến đổi hạt nhân nguyên tử này thành hạt nhân nguyên tử khác. Phóng xạ γ không phát ra độc lập mà luôn luôn kèm theo phóng xạ α và phóng xạ β. 37. SỰ PHÓNG XẠ * Sự phóng xạ: Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. Các tia phóng xạ không nhìn thấy được, nhưng có thể phát hiện được chúng do chúng có khả năng làm đen kính ảnh, làm iôn hóa chất khí, bò lệch trong điện trường, từ trường, . * Đặc điểm của hiện tượng phóng xạ: Hiện tượng phóng xạ do các nguyên nhân bên trong hạt nhân gây ra, hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài. Không thể can thiệp để làm cho sự phóng xạ xảy ra nhanh hơn hoặc chậm hơn. * Bản chất, tính chất của các tia phóng xạ: Có 3 loại tia phóng xạ + Tia anpha α: là chùm hạt nhân hêli 4 2 He, gọi là hạt α. Hạt α mang điện tích +2e. hạt α được phóng ra từ hạt nhân với vt khoảng 10 7 m/s chỉ đi được tối đa 8 cm trong không khí, có khả năng làm iôn hóa chất khí, có khả năng đâm xuyên nhưng yếu. + Tia bêta β: gồm 2 loại - Loại phổ biến là các hạt bêta trừ, kí hiệu là β - ; đó là chùm các electron mang điện tích -e. - Một loại khác hiếm hơn là các hạt bêta cộng, kí hiệu là β + ; đó là chùm hạt có khối lượng như electron nhưng mang điện tích +e gọi là các pôzitrôn. Các hạt β được phóng ra với vt gần bằng vt ánh sáng, có thể bay xa tới hàng trăm mét trong không khí, khả năng iôn hóa chất khí yếu hơn tia α, khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia α. + Tia gamma γ: có bản chất là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (dưới 10 -11 m). Đây là chùm phôtôn năng lượng cao, có khả năng đâm xuyên rất mạnh, và rất nguy hiểm cho con người. Tia γ có mọi tính chất như tia Rơnghen. Tia γ không bò lệch trong điện trường và từ trường. * Đònh luật phóng xạ Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã. Cứ sau mỗi chu kỳ này thì một nữa số nguyên tử của chất ấy biến đổi thành chất khác. N = N o T t − 2 = N o e - λ t hay m = m o T t − 2 = m o e - λ t ; λ = TT 693,02ln = . Không thể can thiệp để làm thay đổi chu kì bán rã T của chất phóng xạ. * Độ phóng xạ Độ phóng xạ H của một lượng chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của lượng chất phóng xạ đó và được đo bằng số phân rã trong 1 giây. Độ phóng xạ H giảm theo thời gian với qui luật: H = λN = λN o e - λ t = H o e - λ t ; với H o = λN o là độ phóng xạ ban đầu. 38. PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH * Sự phân hạch + Sự phân hạch là hiện tượng một hạt nhân rất nặng hấp thụ một nơtrôn chậm rồi vỡ thành hai hạt nhân nặng trung bình. + Đặc điểm của sự phân hạch: mỗi phản ứng phân hạch sinh ra từ 2 đến 3 nơtrôn và toả ra một năng lượng khoảng 200MeV. * Phản ứng dây chuyền + Phản ứng phân hạch sinh ra một số nơtrôn thứ cấp. Nếu sau mỗi lần phân hạch còn lại trung bình s nơtrôn gây được phân hạch mới và khi s ≥ 1 thì sẽ có phản ứng hạt nhân dây chuyền. + Các chế độ của phản ứng dây dây chuyền: với s > 1: phản ứng dây chuyền vượt hạn, không khống chế được, với s = 1: phản ứng dây chuyền tới hạn, kiểm soát được, với s < 1: phản ứng dây chuyền không xảy ra. + Điều kiện để phản ứng dây chuyền xảy ra - Các nơtrôn sinh ra phải được làm chậm lại. - Để có s ≥ 1 thì khối lượng của khối chất hạt nhân phân hạch phải đạt tới một giá trò tối thiểu nào đó gọi là khối lượng tới hạn m h . Ví dụ: Với 235 U, khối lượng tới hạn m h = 50kg. * Nhà máy điện nguyên tử + Bộ phận chính là lò phản ứng hạt nhân, ở đó phản ứng phân hạch được giữ ở chế độ tới hạn khống chế được. + Nhiên liệu của nhà máy điện nguyên tử là các thanh Urani đã làm giàu 235 U đặt trong chất làm chậm để giảm vận tốc nơtrôn. + Để đạt được hệ số s = 1, người ta đặt vào lò các thanh điều chỉnh hấp thụ bớt các nơtrôn . + Năng lượng do phân hạch tỏa ra dưới dạng động năng của các hạt được chuyển thành nhiệt năng của lò và truyền đến nồi sinh hơi chứa nước. Hơi nước được đưa vào làm quay tua bin máy phát điện. 39. PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn. Là phản ứng tỏa năng lượng, tuy một phản ứng kết hợp tỏa năng lượng ít hơn một phản ứng phân hạch, nhưng tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng nhiều hơn. Phản ứng phải thực hiện ở nhiệt độ rất cao (hàng trăm triệu độ). Lý do: các phản ứng kết hợp rất khó xảy ra vì các hạt nhân mang điện tích dương nên chúng đẩy nhau. để chúng tiến lại gần nhau và kết hợp được thì chúng phải có một động năng rất lớn để thắng lực đẩy Culông. để có động năng rất lớn thì phải có một nhiệt độ rất cao. Trong thiên nhiên phản ứng nhiệt hạch xảy ra trên các vì sao, chẵng hạn trong lòng Mặt Trời. Con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng không kiểm soát được, ví dụ sự nổ của bom khinh khí (bom H). 40 . CÁC HẠT SƠ CẤP 41. CẤU TẠO VŨ TRỤ . Vũ trụ có cấu tạo gồm các thiên hà và các đám thiên hà. Nhiều thiên hà có dạng xoắn ốc phẳng. Thiên hà của chúng ta gọi là Ngân hà và cũng có dạng nói trên. Trong mỗi thiên hà có khoảng 100 tỉ ngôi sao và tinh vân. Có sao dang ổng đònh, có sao mới, sao siêu mới, punxa và lỗ đen, Mặt trời là một ngôi sao màu vàng, có nhiệt độ bề mặt 6000K. Xung quanh mặt trời có các hành tinh, tiểu hành tinh, sao chổi và thiên thạch. Xung quanh hành tinh có các vệ tinh II. Công thức và cách giải bài tập : 1) Cấu tạo và các công thức: :X Z A Z: nguyên tử số (số prôtôn) ; A: số khối (số elechtrôn) ; N: số nơtrôn (N = A – Z) Công thức: t T t eNeNN . 2ln 00 − − == λ ; t T t ememm . 2ln 00 − − == λ ; ; 692,0 T = λ t = K.T ; T t k = N 0 : số hạt nhân ban đầu ; N : số hạt nhân sau thời gian t m 0 : khối lượng ban đầu ; m : khối lượng sau thời gian t. T : chu kỳ bán rã (thời gian ½ số hạt nhân rã) TT 693,02ln == λ : hằng số phóng xạ ; k N N 2 0 = và k m m 2 0 = Cách đổi từ khối lượng thành số nguyên tử : A Nm N A . 0 0 = (N A = 6,022.10 23 hạt: số Avôgadrô) 2) Phóng xạ hạt nhân : Phóng xạ λ (là hạt ) 2 4 He YHeX A Z A Z 4 2 4 2 − = +→ ( hạt nhân con lùi 2 ô so với hạt nhân mẹ ) Phóng xạ ( ) − − e 0 1 β YeX A Z A Z 1 0 1 + − − +→ ( hạt nhân con tiến 1 ô so với hạt nhân mẹ ) Phóng xạ + β (đối e: + e 0 1 ) YeX A Z A Z 1 0 1 − + +→ ( hạt nhân con lùi 1 ô so với hạt nhân mẹ ) Một số hạt khác : 1 0 1 1 , np 3) Tìm khối lượng, số hạt sau thời gian : Lấy k = T t Nếu ra số nguyên sử dụng công thức k m m 2 0 = hoặc k N N 2 0 = Nếu ra số lẻ sử dụng công thức t emm λ − = 0 hoặc t eNN λ − = 0 4) Cách tính thời gian t: Lập tỉ số A H H N N m m e ooo t ==== − λ . Lấy ln 2 vế rồi suy ra t ( ) te t λ λ −= − ln 5) Tìm n ăng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng : Tìm : np mNmZm 0 += sau đó tính độ hụt khối e X nphn mZmmNmZmmm A Z . 0 +−+=−=∆ => W lk = 2 .cm ∆ lkr W = A W lk ( hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng lớn hơn thì bền vững hơn ) Lưu ý : đơn vị m ∆ nên đổi ra 2 c MeV A Z X m là hằng số sau SGK, nếu dữ liệu cho khối lượng hạt nhân thì khơng cần trừ đi khối lượng các e Khi so sánh mức độ bền vững giữa hai hạt nhân thì so sánh năng lượng liên kết riêng 6) Các đònh luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân: a + b → c + d Bảo toàn số nuclon (số khối): A a + A b = A c + A d . Bảo toàn điện tích: Z a + Z b = Z c + Z d . Bảo toàn động lượng: →→→→ +=+ ddccbbaa vmvmvmvm Bảo toàn năng lượng: (m a + m b )c 2 + 2 2 aa vm + 2 2 bb vm = (m c + m d )c 2 + 2 2 cc vm + 2 2 dd vm Nếu M o = m a + m b > M = m c + m d ta có phản ứng hạt nhân toả năng lượng, nếu M o < M ta có phản ứng hạt nhân thu năng lượng. Năng lượng toả ra hoặc thu vào: E = |M o – M|.c 2 . Trong phản ứng hạt nhân không có sự bảo toàn khối lượng. III. Bài tập tự luận giải mẫu : Bài tập 1 : Hạt nhân đơtêri có khối lượng 2,0135u. Tìm năng lượng liên kết của nó. Cho m p = 1,0073u ; m n = 1,0087u ; l u = 931MeV/c 2 . H ướ ng d ẫ n gi ả i : Hạt nhân Đơteri là 3 1 H có 1proton và 2 notron. Ta có : hnnphn mmNmZmmm −+=−=∆ 0 = 1.1,0073u + 2.1,0087u – 2,0135u = Năng lượng liên kết : W lk = 2 .cm ∆ = IV. Bài tập tự luận tự giải : Chương IX : VẬT LÍ HẠT NHÂN 1. Chất phóng xạ phốt pho có chu kỳ bán rã T = 14 ngày đêm. Ban đầu có 300g chất ấy. Tính khối lượng còn lại sau 70 ngày đêm. Đáp số : 9,4g. 2. Lúc ban đầu phòng thí nghiệm nhận 200g Iôt phóng xạ. Hỏi sau 768 giờ khối lượng chất phóng xạ này còn lại bao nhiêu gram? Biết chu kỳ bán rã của chất phóng xạ này là T = 8 ngày đêm. Đáp số : 12,5g. 3. Một chất phóng xạ A có chu kỳ bán rã T = 360 giờ. Khi lấy ra sử dụng thì khối lượng chất phóng xạ còn lại chỉ bằng 32 1 khối lượng lúc mới nhận về. Tính thời gian kể từ lúc bắt đầu nhận chất A về đến lúc lấy ra sử dụng. Đáp số : 75 ngày đêm. 4. Tuổi của trái đất khoảng 5.10 9 năm. Giả thiết ngay từ khi trái đất hình tàhnh đã có chấwt Urani. Nếu ban đầu có 2,72 kg Urani thì đến nay còn bao nhiêu? Chu kỳ bán rã của Urani là 4,5.10 9 năm. Đáp số : m = 1,26kg. 5. Tìm tuổi của một tượng gỗ, biết rằng độ phóng xạ β − của nó bằng 0,77 lần độ phóng xạ của một khúc gỗ cùng khối lượng và vừa mới chặt. Biết chu kỳ bán rã của 14 C bằng 5600 năm. 6. Chất iôt phóng xạ I 121 53 có chu kì bán rã 8 ngày đêm. Lúc ban đầu phòng thí nghiệm nhận 200g chất này. a/ Tính độ phóng xạ lúc ban đầu của lượng chất nói trên. b/ Hỏi sau 2 ngày đêm khối lượng chất phóng xạ này còn lại bao nhiêu gam? Đáp số : H 0 = 9,2.10 17 Bq ; m = 168,2g. 7. Po210 là chất phóng xạ có chu kỳ T = 138 ngày đêm. Ban đầu có 10g chất phóng xạ này. a/ Hỏi sau thời gian t = 100 ngày đêm, bao nhiêu gam chất phóng xạ này đã phóng xạ. b/ Hỏi sau thời gian t = 276 ngày đêm, bao nhiêu hạp Po này đã phóng xạ. c/ Tìm độ phóng xạ của khối lượng chất trên tại t=0, t=50 ngày d/ Hỏi sau thời gian t bằng bao nhiêu độ phóng xạ giảm 4 lần. 8. Na24 là chất phóng xạ β − và tạo thành Magiê. Ban đầu có 0,24g Na 24, sau thời gian 105h, độ phóng xạ của nó giảm 128 lần. a/ Viết phương trình phản ứng. b/ Tìm chu kì bán rã và độ phóng xạ ban đầu. c/ Tìm khối lượng Magiê tạo thành sau thời gian 45h. Đáp số : b. T = 15h ; H 0 = 7,725.10 16 Bq ; c. 0,21g. 9. Na 24 là chất phóng xạ β − có chu kì T = 15h. a/ Viết phương trình phản ứng. b/ Một mẫu Na 24 tại t = 0 có khối lượng 2,4g. Sau thời gian t, khối lượng mẫu chỉ còn 0,3g. Tìmsố hạt β − đã sinh ra và tính thời gian đó. Đáp số : b. 5,27.10 22 hạt ; t = 45h. 10. Cho chu kì bán rã của U 235 là 7,13.10 8 ; chu kì bán rã của U 238 là 5.10 9 năm. a/ Tìm số nguyên tử U 235 phóng xạ trong 2 năm của 1gU (biết khi x <<1 thì e − x = 1−x) b/ Hiện nay trong thiên nhiên có cả U 235 và u 238 theo tỷ lệ 140 : 1. Giả thiết ở thời điểm ban đầu, tỷ lệ trên là 1 : 1. Tìm tuổi của trái đất. Đáp số : a. 4,979.10 12 hạt; b. 5,92.10 9 năm. 11. Có 0,2mg Ra 226 phóng ra 4,35.10 8 hạt Hêli trong 1 phút. Tìm chu kỳ T (biết T>>t). Đáp số : T = 1615,8năm. 12. Độ phóng xạ của 3mg Co 60 27 là 3,41Ci. Tìm T và độ phóng xạ của nó sau 20 năm. Đáp số : T = 5,24 năm ; H = 0,21 Ci. 13. Trong các mẫu quặng U 238 người ta thấy có lẫn chì Pb 206. Chu kỳ của U 238 là 4,5.10 9 năm. Tìm tuổi mẫu quặng khi : a/ Tỷ lệ tìm thấy : Cứ 10 hạt U 238 thì có 2 hạt Pb 206. Đáp số : a. 1,18.10 9 năm 14. Ban đầu 1 mẫu Po 210 84 có khối lượng 1g. Các hạt nhân Polôni phóng xạ hạt α và chuyển thành hạt nhân X. a/ Viết phương trình phản ứng, xác đònh hạt nhân X. b/ Tìm T của Po, biết rằng trong 1 năm (365) ngày nó tạo ra thể tích V = 89,5cm 3 khí Hêli ở đktc. c/ Tìm tuổi của mẫu chất trên, biết rằng tại thời điểm khảo sát tỷ lệ khối lượng hạt X và khối lượng Po là 0,4. Đáp số : a. X lạ hạt chì ; b. 138,5 ngày; c. 68 ngày. 15. Một mẫu xương loài thú có khối lượng 1g phát ra trong 1 giờ 150 hạt β − . Một cái xương khối lượng 0,5kg thú đó mới chết có độ phóng xạ là 95Bq. Tìm niên đại loài thú này, biết C14 có chu kì T = 5600 năm. Đáp số : 12272 năm. 16. Hạt U 235 92 hấp thu 1 hạt nơtron sinh ra x hạt α , y hạt β, 1 hạt Pb 208 82 và 4 hạt nơtron. Tìm x, y bản chất hạt β . Viết phương trình phản ứng. Đáp số : x = 6; y = 2 ; hạt β − . 17. Nhờ một đếm xung người ta có được thông tin sau về 1 chất phóng xạ. Ban đầu, trong thời gian 1 phút có 360 nguyên tử của chất phóng xạ, nhưng 2 giờ sau (kể từ thời điểm ban đầu) thì trong 1 phút chỉ có 90 nguyên tử phóng xạ. Tìm chu kì bán rã của chất phóng xạ này. Đáp số : 1h. 18. Một lượng chất phóng xạ Ra 222 có khối lượng ban đầu là m 0 = 1mg. Sau 15,2 ngày thì độ phóng xạ giảm 93,75%. Tìm chu kì và độ phóng xạ H của lượng chất còn lại. Đáp số : 3,8 ngày ; H = 3,6.10 11 Bq. 19. Đồng vò Na 24 phóng xạ β − với chu kì T = 15 giờ, tạo thành hạt nhân con là Mg. Khi nghiên cứu một mẫu chất người ta thấy ở thời điểm bắt đầu khảo sát thì tỉ số khối lượng Mg24 và Na 24 là 0.25. Hỏi sau đó bao lâu thì tỉ số ấy bằng 9.Đáp số : 45 giờ. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1. Hạt nhân đơtêri có khối lượng 2,0135u. Tìm năng lượng liên kết của nó. Cho m p = 1,0073u ; m n = 1,0087u ; l u = 931MeV/c 2 . 2. Tìm năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân C 12 6 thành ba hạt α. Biết m c = 11,9967u ; m He = 4,0015u. 3. Cho các khối lượng của prôtôn, nơtron, hạt nhân pôlôni (210), chì (206) lần lượt là 1,00730u; 1,00870u; 209,93730u; 205,92944u. Chứng tỏ rằng hạt nhân chì bền hơn hạt nhân pôlôni. 4. Cho hai hạt nhân Ne 20 10 và α lần lượt có khối lượng 19,986950u và 4,001506u; m p = 1,007276u , m n = 1,008665u, u = 931,5MeV/c 2 . Hỏi hạt nhân nào bền vững hơn? 5. Biết độ hụt khối khi tạo thành các hạt nhân D, T và α lần lượt là ∆m T = 0,0087u ; ∆m α = 0,0305u. Hãy cho biết phản ứng trên là phản ứng tỏa hay thu năng lượng ? nHeTD 4 2 3 1 2 1 +−>+ Tìm năng lượng thỏa hay thu đó. Cho u = 931MeV/c 2 . 7. Cho phản ứng hạt nhân : MeV1,2XBeH 9 4 1 1 ++α→+ . a/ Xác đònh hạt nhân X. b/ Tính năng lượng tỏa ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2g Hêli. 8. Pôlôni Po 210 84 là chất phóng xạ α với chu kỳ T = 138 ngày. a/ Viết phương trình phản ứng và tìm khối lượng ban đầu của Po, cho độ phóng xạ ban đầu của nó là 1,67.10 11 Bq. b/ Sau thời gian bao lâu độ phóng xạ giảm 16 lần. c/ Tìm năng lượng tỏa ra khi lượng chất phóng xạ trên phân rã hết. Cho m Po -= 209,982u; m He = 4,0026u ; m Pb = 205,9744u; lu = 931MeV/c 2 . 9. Cho phản ứng hạt nhân : MeV8,4TLin 61 3 +α+→+ a/ Tìm khối lượng hạt nhân Li: b/ Tìm năng lượng tỏa ra khi phân tích hoàn tòan 1g Li. Biết m n = 1,0087u; m T = 3,016u; m He = 4,0015u; lu = 931MeV/c 2 . 10. Cho phản ứng hạt nhân : LiXpBe 6 3 9 4 +→+ . a/ X là hạt nhân gì ? b/ Biết m Be = 9,01219u ; m P = 1,00783u; m Li = 6,01513u; m X = 4,00260u, phản ứng này tỏa thay thu năng lượng bao nhiêu? c/ Cho hạt p có động năng 5,45MeV bắn vào hạt nhân Be đứng yên; hạt nhân Li bay ra với động năng 3,55MeV. Tìm động năng hạt X. 11. Bắn hạt α có động năng 4MeV vào hạt nhân N 14 7 đứng yên thì thu được một hạt prôtôn và một hạt nhân X. a/ Tìm hạt X, phản ứng tỏa hay thu năng lượng bao nhiêu? b/ Biết hai hạt sinh ra có cùng vt, tính động năng và vt của prôtôn. Cho m He = 4,0015u; m X = 16,9947u; m N = 13,9992u; m P = 1,0073u; lu = 931MeV/c 2 . 12. Cho phản ứng hạt nhân: MeV91,4RaTh 226 88 230 90 +α+→ a/ Cho biết cấu tạo hạt α . b/ Phản ứng trên là hiện tượng gì? c/ Tìm động năng hạt R a . Biết rằng hạt Th đứng yên (cho khối lượng của các hạt gần bằng số khối). 13. Cho các hạt He có động năng E = 4MeV va chạm với hạt Al 27 13 đứng yên. Sau va chạm có hai mặt sinh ra là X và n. Hạt n có phương vuông góc với hạt He. Cho m He = 4,0015u; m Al = 26,974u; m X = 29,970u ; m n = 1,0087u. a/ Viết phương trình phản ứng, phản ứng này tỏa hay thu năng lượng. b/ Tìm động năng hạt X và động năng hạt n. 14. Người ta dùng hạt n có động năng 1,6MeV bắn vào hạt Be 7 4 đứng yên, thu được hai hạt giống có cùng động năng. a/ Viết phương trình phản ứng. b/ Tìm động năng mỗi hạt. 15. Hạt U 234 92 đứng yên phóng xạ hạt α . Cho m u = 233,9904u; m He = 4,0015u; m X = 229, 9737u ; lu = 931MeV/c 2 . a/ Viết phương trình phản ứng. b/ Tìm năng lượng tỏa ra. c/ Tìm động năng các hạt. 16. Hạt α có động năng 4MeV bắn vào hạt N 14 7 đứng yên, sau phản ứng có hạt p. a/ Viết phương trình phản ứng. Phản ứng tỏa hay thu năng lượng. b/ Biết động năng hạt p là 2,09MeV. Tìm góc giữa hạt He và hạt p. cho m He = 4,0015u; m N = 13,9992u; m p = 1,0073u; m X = 16,9947u. 17. Bom nhiệt hạch dùng phản ứng : D + T −> He + n tỏa ra bao nhiêu năng lượng nếu 1kmol He được tạo thành sau vụ nổ? Nếu xăng có năng suất tỏa nhiệt là 5.10 7 J/kg thì khối lượng xăng tỏa năng lượng này là bao nhiêu? Biết : m n = 1,0087u; m D = 2,0136u; m T = 3,016u; m He = 4,0015u. 18. Cho phản ứng hạt nhân : MeV200n3KrBaUn A 36 144 z 235 92 +++→+ a/ Tìm A và Z. b/ Tìm năng lượng tỏa ra khi phân hạch hết 1 tấn U 235 theo đơn vò J. Nếu 20% năng lượng này biến thành điện năng A thì A bằng bao nhiêu kwh. V. Bài tập trắc nghiệm tự giải : CÂU 01: Lực hạt nhân là: A. Lực thương tác tĩnh điện B. Lực liên kết các nucleon C. lực hút rất mạnh trong phạm vi bán kính hạt nhân D. B và C đúng CÂU 02: Chất đồng vị là: A. các chất mà hạt nhân cùng số B. các chất mà hạt nhân cùng số nucleon .proton C. các chất cùng một vị trí trong bảng phân loại tuần hồn D. A và C đúng CÂU 03: Hạt nhân ngun tử cấu tạo từ: A.các proton B.các nucleon C. các electron D.các câu trên đều đúng CÂU 04 : Đơn vị đo khối lượng trong vật lý hạt nhân A. Kg B. Đơn vị khối lượng ngun tử C. eV/c 2 D.Các câu trên đều đúng CÂU 05 : Phát biểu nào sau đây khơng đúng A. Tia α lệch về bản âm của tụ điện B. Tia α gồm các hạt nhân ngun tử Heli. C. Tia β - khơng do hạt nhân phát ra vì nó chứa e- D.Tia γ là sóng điện từ CÂU 06 : Các phản ứng hạt nhân khơng tn theo A. Định luật bảo tồn điện tích B. Định luật bảo tồn số khối C. Định luật bảo tồn động lượng D. Định luật bảo tồn khối lượng CÂU 07 : Định luật phóng xạ có bt A. m = m O .e - λ t B. N = N O .e - λ t C. A và B sai D. A và B đúng CÂU 08 : Hằng số phóng xạ λ A. = - 693,0 T B. = T Ln2 C. = - T 693,0 D. A và B đúng CÂU 09 : Trong phản ứng hạt nhân ,proton A. có thể biến thành nơtron và ngược lại B. có thể biến thành nucleon và ngược lại C. được bảo toàn D. A và C đúng CÂU 10: Viết ký hiệu 2 hạt nhân chứa 2p và 1n ; 3p và 5n : A. X 3 2 và Y 5 3 B. X 3 2 và Y 8 3 C. X 1 2 và Y 5 3 D. X 2 3 và Y 3 8 CÂU 11 *: Tính số lượng phân tử trong một gam khí O 2 biết nguyên tử lượng O 2 là 15,999 A. 188.10 19 B. 188.10 20 C. 18,8.10 18 D. 188.10 24 CÂU 12 *: Ban đầu có 1kg chất phóng xạ Cobalt 60 27 Co có chu kỳ bán rã T = 5,33 năm . Sau bao lâu số lượng Cobalt còn 10g A. ≈ 35 năm B. ≈ 33 năm C. ≈ 53.3 năm D. ≈ 35,11 năm CÂU 13 : Tính tuổi một cổ vật bằng gỗ biết độ phóng xạ β của nó bằng 3/5 độ phóng xạ của cùng khối lượng cùng loại gỗ vừa mới chặt . Chu kỳ bán rã của C 14 là 5600 năm A. ≈ 4000 năm B. ≈ 4129 năm C. ≈ 3500 năm D. ≈ 2500 năm CÂU 14: Đơn vị khối lượng nguyên tử là: A. Khối lượng của một nguyên tử hydro B. 1/12 Khối lượng của một nguyên tử cacbon 12 C. Khối lượng của một nguyên tử Cacbon D. Khối lượng của một nucleon CÂU 15:Trong phóng xạ α thì hạt nhân con: A. Lùi 2 ô trong bảng phân loại tuần hoàn B. Tiến 2 ô trong bảng phân loại tuần hoàn C. Lùi 1 ô trong bảng phân loại tuần hoàn D. Tiến 1 ô trong bảng phân loại tuần hoàn CÂU 16:Trong phóng xạ − β thì hạt nhân con: A. Lùi 2 ô trong bảng phân loại tuần hoàn B. Tiến 2 ô trong bảng phân loại tuần hoàn C. Lùi 1 ô trong bảng phân loại tuần hoàn D. Tiến 1 ô trong bảng phân loại tuần hoàn CÂU 17:Trong phóng xạ + β thì hạt nhân con: A. Lùi 2 ô trong bảng phân loại tuần hoàn B.Tiến 2 ô trong bảng phân loại tuần hoàn C. Lùi 1 ô trong bảng phân loại tuần hoàn D.Tiến 1 ô trong bảng phân loại tuần hoàn CÂU 18: Chọn câu phát biểu đúng : A. Độ phóng xạ càng lớn nếu khối lượng chất phóng xạ càng lớn . B. Độ phóng xạ chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất phóng xạ . C. Chỉ có chu kỳ bán rã mới phụ thuộc độ phóng xạ . D. Có thể thay đổi độ phóng xạ bởi yếu tố hóa, lý của môi trường bên ngoài CÂU 19: Nêu những điều đúng về hạt nơtrinô A. là một hạt sơ cấp B. xuất hiện trong sự phân rã phóng xạ β C. A và B đúng D. xuất hiện trong sự phân rã phóng xạ α CÂU 20: Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì: A. càng dễ phá vỡ B. càng bền, năng lượng liên kết lớn C. năng lượng liên kết nhỏ D. A và C đúng CÂU 21: Bổ sung vào phần thiếu của câu sau :” Một phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng thì khối lượng của các hạt nhân trước phản ứng ………. khối lượng của các hạt nhân sinh ra sau phản ứng “ A. nhỏ hơn B. bằng với (để bảo toàn năng lượng) C. lớn hơn D. có thể nhỏ hoặc lớn hơn CÂU 22: Khi một hạt nhân nguyên tử phóng xạ lần lượt một tia α rồi một tia β - thì hạt nhân nguyên tử sẽ biến đổi như thế nào A. Số khối giảm 4, số prôtôn giảm 2. B. Số khối giảm 4, số prôtôn giảm 1. C. Số khối giảm 4, số prôtôn tăng 1. D. Số khối giảm 2, số prôtôn giảm 1. CÂU 23: Chọn câu trả lời đúng nhất : trong phản ứng nhiệt hạch đòi hỏi phải có nhiệt độ rất lớn vì: A. khi nhiệt độ rất cao thì lực tĩnh điện giảm trở thành không đáng kể B. vận tốc của chuyển động nhiệt tăng theo nhiệt độ C. động năng của hạt tăng theo nhiệt độ D. nhiệt độ cao phá vỡ các hạt nhân dể dàng CÂU 24: Một khối chất Astat At 211 85 có No =2,86.10 16 hạt nhân có tính phóng xạ α . trong giờ đầu tiên phát ra 2,29.10 15 hạt α Chu kỳ bán rã của Astat là: A. 8 giờ 18 phút B. 8 giờ C. 7 giờ 18 phút D. 8 giờ 10 phút CÂU 25: Hạt nhân urani U 238 92 phân rã phóng xạ cho hạt nhân con Thori Th 234 90 thì đó là sự phóng xạ : A. α B. − β C. + β D. phát tia γ CÂU 26: Xác định ký hiệu hạt nhân nguyên tử X của pt: 4 2 He + 27 13 Al → 30 15 P + X A. 1 0 n B. 24 11 Na C. . 23 11 Na D. 24 10 NE Dùng cho câu 27 ; 28 Chất phóng xạ Po ban đầu có 200 g; Chu kỳ bán rã của Po là 138 ngày . CÂU 27: hằng số phóng xạ của Po là: A. 0,00502 B. 502 C. 0,502 D. 0,0502. CÂU 28: khối lượng Po còn lại sau thới gian 690 ngày là: A. ≈ 6,25g B. ≈ 62,5g C. ≈ 0,625g D. ≈ 50g CÂU 29: Xác định số hạt proton và notron của hạt nhân 14 7 Na A . 07 proton và 14 notron B. 07 proton và 07 notron C. 14 proton và 07 notron D. 21 proton và 07 notron CÂU 30 : Nhân Uranium có 92 proton và tổng cộng 143 notron kí hiệu nhân là A. U 327 92 B. U 235 92 C. U 92 235 D. U 143 92 CÂU 31 : Chọn câu đúng đối với hạt nhân nguyên tử A Khối lượng hạt nhân xem như khối lượng nguyên tử B.Bán kính hạt nhân xem như bán kính nguyên tử C.Hạt nhân nguyên tử gồm các hạt proton và electron D. Lực tĩnh điện liên kết các nucleon trong nhân nguyên tử CÂU 32 : Trong nguyên tử đồng vị phóng xạ 235 92 U có: A. 92 electron và tổng số proton và electron là 235 B. 92 proton và tổng số proton và electron là 235 C. 92 proton và tổng số proton và nơtron là 235 D. 92 proton và tổng số nơtron là 235 CÂU 33 : : Chọn câu đúng A. Trong ion đơn nguyên tử số proton bằng số electron B. Trong hạt nhân nguyên tử số proton phải bằng số nơtron C. Lực hạt nhân có bàn kính tác dụng bằng bán kính nguyên tử D.Trong hạt nhân nguyên tử số proton bằnghoặc nhỏ hơn số nơtron CÂU 34 : Chọn câu đúng : A. Chu kỳ bàn rã của chất phóng xạ thay đổi theo nhiệt độ B.Chu kỳ bàn rã của chất phóng xạ thay đổi theo khối lượng chất phóng xạ C. Chu kỳ bàn rã của chất phóng xạ khác nhau thì khác nhau D. Câu A và C đúng CÂU 35 : Các tia không bị lệch trong điện trường và từ trường là: A.Tia α và tia β B.Tia Rơn ghen và tia γ C.Tia α và tia Rơnghen D.Tia α ; β ; γ CÂU 36 : Các tia có cùng bản chất là: A. Tia Rơn ghen và tia γ B. Tia α và tia γ C.Tia α và tia rơnghen D.Tia âm cực và tia γ CÂU 37 : Tìm giá trị x và y trong phản ứng hạt nhân Rn 226 88 α + Rn x y A. x = 222 ;y = 84 B. x = 222 ;y = 86 C. x = 224 ; y = 84 D. x = 224 ;y = 86 CÂU 38 : Xét pt phóng xạ Y A Z X A Z ' ' +→ − β ta có: A. A’ = A ;Z’ = Z - 1 B. A’ = A Z’ = Z + 1 C. A’ = A + 1; Z’ = Z D. A’ = A - 1;Z’ = Z CÂU 39 : Chọn câu sai: A. Tia γ gây nguy hại cho cơ thể B. vận tốc tia γ bằng vận tốc ánh sáng C. Tia γ không bị lệch trong từ trường và điện trường D. Tia γ có bước sóng lớn hơn tia X nên năng lượng lớn hơn tia X CÂU 40 : Hạt nhân 234 92 U phóng xạ phát ra hạt α , pt phóng xạ là: A. 232 90 234 92 UU +→ α B. 230 90 234 92 UU +→ α C. 232 90 4 2 234 92 UHeU +→ D. 232 88 2 4 234 92 UHeU +→ CÂU 41: Một chất phóng xạ sau 10 ngày đêm giảm đi 3/4 khối lượng ban đầu. Chu kì bán rã là: A. 20 ngày B. 5 ngày C. 24 ngày D. 15 ngày CÂU 42: Đơn vị đo khối lượng trong vật lý hạt nhân là A. kg B. Đơn vị khối lượng nguyên tử (u) C.Đơn vị Ev/c 2 hoặc MeV/c 2 . D. Câu A, B, C đều đúng. CÂU 43: Chọn câu trả lời đúng. Trong phóng xạ α hạt nhân con: A. lùi hai ô trong bảng phân loại tuần hoàn B. tiến hai ô trong bảng phân loại tuần hoàn C. lùi một ô trong bảng phân loại tuần hoàn D. tiến một ô trong bảng phân loại tuần hoàn CÂU 44: Chọn câu trả lời đúng: Pt phóng xạ: Ar n X Cl 37 18 A Z 37 17 +→+ Trong đó Z, A là: A. Z = 1; A = 1 B. Z = 1; A = 3 C. Z = 2; A = 3 D. Z = 2; A = 4. CÂU 45: Phát biểu nào sai khi nói về hạt nhân nguyên tử : A. Nhân mang điện dương vì số hạt dương nhiều hơn hạt âm . B. Số nucleon cũng là số khối A C. Tổng số nơtron = số khối A – bậc số Z D. nhân nguyên tử chứa Z proton . CÂU 46: chọn câu đúng nhất Tia γ có tính chất: A. Câu B;C;D đều đúng B. có vận tốc bằng vận tốc ánh sáng C. không lệch trong điện trường và từ trường D. Tác hại đến tế bào sinh vật . CÂU 47: Một nguồn phóng xạ nhân tạo vừa được tạo thành có chu kì bán rã là 2 giờ, có độ phóng xạ lớn hơn mức độ phóng xạ cho phép 64 lần. Thời gian để có thể làm việc an toàn với nguồn phóng xạ này là: A. 6 giờ B. 12 giờ C. 24 giờ D. 32 giờ CÂU 48: Khi phóng xạ α , hạt nhân nguyên tử sẽ thay đổi như thế nào ? A. Số khối giảm 2, số prôtôn giảm 2. B. Số khối giảm 2, số prôtôn giữ nguyên. C. Số khối giảm 4, số prôtôn giữ nguyên. D. Số khối giảm 4, số prôtôn giảm 2. CÂU 49: Các nucleon trong hạt nhân nguyên tử 23 11 Na gồm: A. 12 nơtron và 11proton B. 23 nơtron và 11 proton C. 11 nơtron và 12 proton D. cả 3 câu A;B;C đều sai . CÂU 50: Khác biệt quan trọng nhất của tia γ đối với tia α và β là tia γ : A. Làm mờ phim ảnh. B. Làm phát huỳnh quang. C. Khả năng xuyên thấu mạnh. D. Là bức xạ điện từ. CÂU 51: Hãy chỉ ra cấu trúc không là thành viên của một thiên hà : A.Sao siêu mới B. Punxa C.Quaza D.lỗ đen CÂU 52: hạt nào sau đây không phải là hạt sơ cấp : A.proton B. lepton C. He 4 2 D. hađron CÂU 53: Đường kính Trái Đất là bao nhiêu? A. 1600 km B. 3200 km. C. 6400 km. D. 12800 km. CÂU 54: Hãy ghép các phần A, B, C, D với các phần tương ứng a, b, c, d để thành nhưng câu có nội dung đúng. A. Mặt Trời là một ngôi sao có màu vàng. Nhiệt độ mặt ngoài của noi vào khoảng…. B. Sao Tâm trong chòm Thần Nông có màu đỏ. Nhiệt độ mặt ngoài của nó vào khoảng……. C. Sao Thiên Lang trong chòm Đại Khuyển có màu trắng. Nhiệt độ mặt ngoài của nó vào khoảng……. D. Sao Rigel ( nằm ở mũi giày của chòm Tráng Sĩ) có màu xanh lam. Nhiệt độ mặt ngoài của nó vào khoảng……. a. 30000 K. b. 10000K. c. 6000 K. D. 3000 K. CÂU 55: Sự phát xạ cảm ứng là gì? A. Đó là sự phát ra phôtôn bởi một nguyên tử. B. Đó là sự phát xạ của một nguyên tử ở trạng thái kích thích dưới tác dụng của một điện từ trường có cùng tần số. C.Đó là sự phát xạ đồng thời của hai nguyên tử có tương tác lẫn nhau. D. Đó là sự phát xạ của một nguyên tử ở trạng thái kích thích, nếu hấp thụ thêm một phôtôn có cùng tần số. . Công thức và cách giải bài tập : 1) Cấu tạo và các công thức: :X Z A Z: nguyên tử số (số prôtôn) ; A: số khối (số elechtrôn) ; N: số nơtrôn (N = A – Z). với hạt nhân mẹ ) Phóng xạ + β ( ối e: + e 0 1 ) YeX A Z A Z 1 0 1 − + +→ ( hạt nhân con lùi 1 ô so với hạt nhân mẹ ) Một số hạt khác : 1 0 1 1 , np 3) Tìm