Bài tập về phản ứng hạt nhân

Bài tập về phản ứng hạt nhân 1. Chọn câu trả lời đúng. Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lợng của các hạt nhân tham gia A. đợc bảo toàn. B. Tăng. C. Giảm. D. Tăng hoặc giảm tuỳ theo phản ứng. 2. Trong d y phân r phóng xạ ã ã YX 207 82 235 92 có bao nhiêu hạt và đợc phát ra? A. 3 và 7. B. 4 và 7. C. 4 và 8. D. 7 và 4 3. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về phản ứng hạt nhân? A) Phản ứng hạt nhân là sự va chạm giữa các hạt nhân. B) Phản ứng hạt nhân là sự tác động từ bên ngoàivào hạt nhân làm hạt nhân đó bị vỡ ra. C) Phản ứng hạt nhân là sự tơng tác giữa hai hạt nhân, dẫn đến sự biến đổi của chúng thành các hạt nhân khác. D) A, B và C đều đúng. 4. Cho hạt prôtôn có động năng K P = 1,8MeV bắn vào hạt nhân Li 7 3 đứng yên, sinh ra hai hạt có cùng độ lớn vận tốc, không sinh ra tia và nhiệt năng. Cho biết: m P = 1,0073u; m = 4,0015u; m Li = 7,0144u; 1u = 931MeV/c 2 = 1,66.10 27 kg. Độ lớn góc giữa véc tơ vận tốc 2 hạt là : A. 83 0 45; B. 167 0 30; C. 88 0 15. D. 178 0 30. 5. Đồng vị U 234 92 sau một chuỗi phóng xạ và biến đổi thành Pb 206 82 . Số phóng xạ và trong chuỗi là A. 7 phóng xạ , 4 phóng xạ ; B. 5 phóng xạ , 5 phóng xạ C. 10 phóng xạ , 8 phóng xạ ; D. 16 phóng xạ , 12 phóng xạ 6. Chất phóng xạ Po 210 84 phát ra tia và biến đổi thành Pb 206 82 . Biết khối lợng các hạt là m Pb = 205,9744u, m Po = 209,9828u, m = 4,0026u. Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên và sự phân r không phát ra tia ã thì động năng của hạt nhân con là A. 0,1MeV; B. 0,1MeV; C. 0,1MeV; D. 0,2MeV 7. Chất phóng xạ Po 210 84 phát ra tia và biến đổi thành Pb 206 82 . Biết khối lợng các hạt là m Pb = 205,9744u, m Po = 209,9828u, m = 4,0026u. Năng lợng tỏa ra khi 10g Po phân r hết làã A. 2,2.10 10 J; B. 2,5.10 10 J; C. 2,7.10 10 J; D. 2,8.10 10 J 8. Cho phản ứng hạt nhân MeV6,17nHH 2 1 3 1 +++ , biết số Avôgađrô N A = 6,02.10 23 . Năng lợng toả ra khi tổng hợp đợc 1g khí hêli là bao nhiêu? A. E = 423,808.10 3 J. B. E = 503,272.10 3 J. C. E = 423,808.10 9 J. D. E = 503,272.10 9 J. 9. Cho phản ứng hạt nhân nArpCl 37 18 37 17 ++ , khối lợng của các hạt nhân là m(Ar) = 36,956889u, m(Cl) = 36,956563u, m(n) = 1,008670u, m(p) = 1,007276u, 1u = 931MeV/c 2 . Năng lợng mà phản ứng này toả ra hoặc thu vào là bao nhiêu? A. Toả ra 1,60132MeV. B. Thu vào 1,60132MeV. C. Toả ra 2,562112.10 -19 J. D. Thu vào 2,562112.10 -19 J. 10. Năng lợng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân C 12 6 thành 3 hạt là bao nhiêu? (biết m C = 11, 9967u, m = 4,0015u). A. E = 7,2618J. B. E = 7,2618MeV. C. E = 1,16189.10 -19 J. D. E = 1,16189.10 -13 MeV. 11. Cho phản ứng hạt nhân nPAl 30 15 27 13 ++ , khối lợng của các hạt nhân là m = 4,0015u, m Al = 26,97435u, m P = 29,97005u, m n = 1,008670u, 1u = 931Mev/c 2 . Năng lợng mà phản ứng này toả ra hoặc thu vào là bao nhiêu? A. Toả ra 4,275152MeV. B. Thu vào 2,67197MeV. C. Toả ra 4,275152.10 -13 J. D. Thu vào 2,67197.10 -13 J. 12. Hạt có động năng K = 3,1MeV đập vào hạt nhân nhôm gây ra phản ứng nPAl 30 15 27 13 ++ , khối lợng của các hạt nhân là m = 4,0015u, m Al = 26,97435u, m P = 29,97005u, m n = 1,008670u, 1u = 931Mev/c 2 . Giả sử hai hạt sinh ra có cùng vận tốc. Động năng của hạt n là A. K n = 8,8716MeV. B. K n = 8,9367MeV. C. K n = 9,2367MeV. D. K n = 10,4699MeV. 13. Chọn câu Đúng. Sự phân hạch là sự vỡ một hạt nhân nặng A. Thành nhiều hạt nhân nặng hơn. B. Thành hai hạt nhân nhẹ hơn khi hấp thụ một nơtron. C. Thành hai hạt nhân nhẹ hơn và vài nơtron, sau khi hấp thụ một ntrron chậm. D. Thành hai hạt nhân nhẹ hơn. 14. Chọn phơng án Đúng. Đồng vị của Uranium có thể hấp thụ một nơtron chậm là: A. U 238 92 . B. U 234 92 . C. U 235 92 . D. U 239 92 . 15. Chọn phơng án Đúng. Gọi k là hệ số nhận nơtron, thì điều kiện cần và đủ để phản ứng dây chuyền xảy ra là: A. k < 1. B. k = 1. C. k > 1; D. k > 1. 16. Phát biểu nào sau đây là Sai khi nói về phản ứng phân hạch? A. Urani phân hạch có thể tạo ra 3 nơtron. B. Urani phân hạch khi hấp thụ nơtron chuyển động nhanh. C. Urani phân hạch toả ra năng lợng rất lớn. D. Urani phân hạch vỡ ra thành hai hạt nhân có số khối từ 80 đến 160. 17. Chọn câu Sai . Phản ứng dây chuyền A. xảy ra khi số nơtron trung bình nhận đợc sau mỗi phân hạch lớn hơn 1. B. Luôn kiểm soát đợc. C. Là phản ứng phân hạch liên tiếp xảy ra. D. Xảy ra khi số nơtron trung bình nhận đợc sau mối phân hạch bằng 1. 18. Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 năng lợng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV. Khi 1kg U235 phân hạch hoàn toàn thì toả ra năng lợng là: A. 8,21.10 13 J; B. 4,11.10 13 J; C. 5,25.10 13 J; D. 6,23.10 21 J. 19. Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 năng lợng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV. Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu u rani, có công suất 500.000kW, hiệu suất là 20%. Lợng tiêu thụ hàng năm nhiên liệu urani là: A. 961kg; B. 1121kg; C. 1352,5kg; D. 1421kg. 20. Chọn câu sai . A. Phản ứng hạt nhân dây chuyền đợc thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân. B. Lò phản ứng hạt nhân có các thanh nhiên liệu (urani) d đã ợc làn giầu đặt xen kẽ trong chất làm chận nơtron. C. Trong lò phản ứng hạt nhân có các thanh điều khiển đẻ đảm bảo cho hệ số nhân nơtron lớn hơn 1. D. Có các ống tải nhiệt và làm lạnh để truyền năng lợng của lò ra chạy tua bin. 21. Chọn câu Đúng. Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng hạt nhân A. Toả ra một nhiệt lợng lớn. B. Cần một nhiệt độ cao mới thực hiện đợc. C. Hấp thụ một nhiệt lợng lớn. D. Trong đó, hạt nhân của các nguyên tử bị nung nóng chảy thành các nuclon. 22. Phản ứng hạt nhân: HeHeHLi 4 2 4 2 1 1 7 3 ++ . Biết m Li = 7,0144u; m H = 1,0073u; m He4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c 2 . Năng l- ợng toả ra trong phản ứng là: A. 7,26MeV; B. 17,42MeV; C. 12,6MeV; D. 17,25MeV. 23. Phản ứng hạt nhân: HeHTH 4 2 1 1 3 2 2 1 ++ . Biết m H = 1,0073u; m D = 2,0136u; m T = 3,0149u; m He4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c 2 . Năng lợng toả ra trong phản ứng là: A. 18,35MeV; B. 17,6MeV; C. 17,25MeV; D. 15,5MeV. 24. Phản ứng hạt nhân: HeHeHLi 4 2 4 2 2 1 6 3 ++ . Biết m Li = 6,0135u ; m D = 2,0136u; m He4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c 2 . Năng l- ợng toả ra trong phản ứng là: A. 17,26MeV; B. 12,25MeV; C. 15,25MeV; D. 22,45MeV. 25. Phản ứng hạt nhân: HeHeHLi 4 2 3 2 1 1 6 3 ++ . Biết m Li = 6,0135u; m H = 1,0073u; m He3 = 3,0096u, m He4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c 2 . Năng lợng toả ra trong phản ứng là: A. 9,04MeV; B. 12,25MeV; C. 15,25MeV; D. 21,2MeV. 26. Trong phản ứng tổng hợp hêli: HeHeHLi 4 2 4 2 1 1 7 3 ++ Biết m Li = 7,0144u; m H = 1,0073u; m He4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c 2 . Nhiệt dung riêng của nớc là c = 4,19kJ/kg.k -1 . Nếu tổng hợp hêli từ 1g liti thì năng lợng toả ra có thể đun sôi một nớc ở 0 0 C là: A. 4,25.10 5 kg; B. 5,7.10 5 kg; C. 7,25. 10 5 kg; D. 9,1.10 5 kg. 27. 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 nhân triti là m T = 0,0087u, của hạt nhân đơteri là m D = 0,0024u, của hạt nhân X là m = 0,0305u; 1u = 931MeV/c 2 . Năng lợng toả ra từ phản ứng trên là. A. E = 18,0614MeV. B. E = 38,7296MeV. C. E = 18,0614J. D. E = 38,7296J. 28. Cho hạt prôtôn có động năng K P = 1,8MeV bắn vào hạt nhân Li 7 3 đứng yên, sinh ra hai hạt có cùng độ lớn vận tốc và không sinh ra tia và nhiệt năng. Cho biết: m P = 1,0073u; m = 4,0015u; m Li = 7,0144u; 1u = 931MeV/c 2 = 1,66.10 27 kg. Phản ứng này thu hay toả bao nhiêu năng lợng? A. Toả ra 17,4097MeV. B. Thu vào 17,4097MeV. C. Toả ra 2,7855.10 -19 J. D. Thu vào 2,7855.10 -19 J. 29. Cho hạt prôtôn có động năng K P = 1,8MeV bắn vào hạt nhân Li 7 3 đứng yên, sinh ra hai hạt có cùng độ lớn vận tốc và không sinh ra tia và nhiệt năng. Cho biết: m P = 1,0073u; m = 4,0015u; m Li = 7,0144u; 1u = 931MeV/c 2 = 1,66.10 27 kg. Động năng của mỗi hạt mới sinh ra bằng bao nhiêu? A. K = 8,70485MeV. B. K = 9,60485MeV. C. K = 0,90000MeV. D. K = 7,80485MeV. 30. Cho hạt prôtôn có động năng K P = 1,8MeV bắn vào hạt nhân Li 7 3 đứng yên, sinh ra hai hạt có cùng độ lớn vận tốc và không sinh ra tia và nhiệt năng. Cho biết: m P = 1,0073u; m = 4,0015u; m Li = 7,0144u; 1u = 931MeV/c 2 = 1,66.10 27 kg. Độ lớn vận tốc của các hạt mới sinh ra là: A. v = 2,18734615m/s. B. v = 15207118,6m/s. C. v = 21506212,4m/s. D. v = 30414377,3m/s. Bài 1. Bắn hạt anpha có động năng E = 4MeV vào hạt nhân Al 27 13 đứng yên. Sau phản ứng có xuất hiện hạt nhân P30. a/ Viết phơng trình phản ứng hạt nhân ? b/ Phản ứng trên thu hay toả năng lợng ? tính năng lợng đó ? c/ Biết hạt nhân sinh ra cùng với phốtpho sau phản ứng chuyển động theo phơng vuông góc với phơng hạt anpha H y tính động năng của nó và động năngã của phốtpho ? Cho biết khối lợng của các hạt nhân : m = 4,0015u , m n = 1,0087u , m P = 29,97005u , m Al = 26,97435u , 1u = 931MeV/c 2 . Giải : a/ Phơng trình phản ứng hạt nhân : XPAlHe A Z 30 15 27 13 4 2 ++ . + Theo định luật bảo toàn số khối : A = (4 + 27) 30 = 1 . + Theo định luật bảo toàn nguyên tử số : Z = (2 + 13) - 15 = 0 Đó là nơtron n 1 0 . Phơng trình phản ứng đầy đủ : nPAlHe 1 0 30 15 27 13 4 2 ++ b/ M = M 0 M = ( m + m Al ) (m P + m n ) = 0,0029u < 0 => Phản ứng thu năng lợng . E = Mc 2 = 0,0029.931 = 2,7 MeV . c/ áp dụng định luật bảo toàn động lợng và định luật bảo toàn năng lợng toàn phần : Pn ppp += (1) ; E + ( m + m Al )c 2 = (m n + m P )c 2 + E n + E P (2) Trong hình vẽ p ; n p ; P p lần lợt là các véc tơ động lợng của các hạt ; n ; P . Vì hạt nhân nhôm đứng yên nên P Al = 0 và E Al = 0 ; E ; E n ; E P lần lợt là động năng của các hạt anpha , của nơtron và của phốtpho (ở đây có sự bảo toàn năng lợng toàn phần bao gồm cả năng lợng nghỉ và động năng của các hạt) Theo đề bài ta có : v vuông góc với v nghĩa là n p vuông góc với p (Hình vẽ) nên ta có : 2 p + p n 2 = p p 2 (3) . Giữa động lợng và động năng có mối liên hệ : p 2 = 2mE , Ta viết lại (3) 2 m E + 2m n E n = 2m P E P => E P = n P n P E m m E. m m + (4) . Thay (4) vào (2) chú ý E = [( m + m Al ) (m P + m n )]c 2 = Mc 2 ta đợc : E + (1 + P m m ) E = (1 + P n m m )E n rút ra : E P = 0,56 MeV ; E n = 0,74 MeV ; Gọi là góc giữa p P và p ta có : === Em Em p p tg nnn 0,575 => = 30 0 . Do đó góc giữa phơng chuyển động của n và hạt nhân P là : 90 0 + 30 0 = 120 0 . Bài 2. Nhà máy điện nguyên tử dùng U235 có công suất 600MW hoạt động liên tục trong 1 năm . Cho biết 1 hạt nhân bị phân hạch toả ra năng lợng trung bình là 200MeV , hiệu suất nhà máy là 20% . a/ Tính lợng nhiên liệu cần cung cấp cho nhà máy trong 1 năm ? b/ Tính lợng dầu cần cung cấp cho nhà máy công suất nh trên và có hiệu suất là 75% . Biết năng suất toả nhiệt của dầu là 3.10 7 J/kg . So sánh lợng dầu đó với urani ? Giải : a/ Vì H = 20% nên công suất urani cần cung cấp cho nhà máy là : P n = 100.P/20 = 5P Năng lợng do nhiên liệu cung cấp cho nhà máy trong 1 năm là : W = P n .t = 365.6.10 8 .24.3600 = 9,64.10 15 J Số hạt nhân phân d đã ợc năng lợng đó là : N = W/200.1,3.10 13 = 2,96.10 26 hạt . Khối lợng U235 cung cấp cho nhà máy là : m = N.A/N A = 1153,7 kg . b/ Vì hiệu suất nhà máy là 75% nên có công suất 600MW dầu có công suất p n / = P/H = 4P/3 . Năng lợng dầu cung cấp cho 1 năm là : W / = P n / t = (4.6.10 8 /3).24.3600.356 = 2,53.10 15 J . Lợng dầu cần cung cấp là : m / = W / /3.10 7 = 8,4.10 7 kg = 84 000 tấn . Ta có : m / /m = 7,2.10 5 lần . P P v n P P Al . nói về phản ứng hạt nhân? A) Phản ứng hạt nhân là sự va chạm giữa các hạt nhân. B) Phản ứng hạt nhân là sự tác động từ bên ngoàivào hạt nhân làm hạt nhân. Bài tập về phản ứng hạt nhân 1. Chọn câu trả lời đúng. Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lợng của các hạt nhân tham gia A. đợc