Bài tập về phản ứng hạt nhân

Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lợng của các hạt nhân tham gia A.. 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.. Ch

Trang 1

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 X 207Y

82 235

92 → có bao nhiêu hạt α và β đợc phát ra?

A 3α và 7β B 4α và 7β C 4α và 8β D 7α và 4β

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 KP = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 7Li

3 đứng yên, sinh ra hai hạt α có cùng độ lớn vận tốc, không sinh ra tia γ và nhiệt năng Cho biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10—27kg Độ lớn góc giữa véc tơ vận tốc 2 hạt α là :

A 83045’; B 167030’; C 88015’ D 178030’

5 Đồng vị 234U

92 sau một chuỗi phóng xạ α và β− biến đổi thành 206 Pb

82 Số phóng xạ α và β− trong chuỗi là

A 7 phóng xạ α, 4 phóng xạ β −; B 5 phóng xạ α, 5 phóng xạ β −

C 10 phóng xạ α, 8 phóng xạ β −; D 16 phóng xạ α, 12 phóng xạ β −

6 Chất phóng xạ 210 Po

84 phát ra tia α và biến đổi thành 206 Pb

82 Biết khối lợng các hạt là mPb = 205,9744u, mPo = 209,9828u, mα

= 4,0026u Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên và sự phân r không phát ra tia ã γ thì động năng của hạt nhân con là

7 Chất phóng xạ 210 Po

84 phát ra tia α và biến đổi thành 206 Pb

82 Biết khối lợng các hạt là mPb = 205,9744u, mPo = 209,9828u, mα

= 4,0026u Năng lợng tỏa ra khi 10g Po phân r hết làã

A 2,2.1010J; B 2,5.1010J; C 2,7.1010J; D 2,8.1010J

1

3

1 + → α + + , biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023 Năng lợng toả ra khi tổng hợp đợc 1g khí hêli là bao nhiêu?

A ΔE = 423,808.103J B ΔE = 503,272.103J C ΔE = 423,808.109J D ΔE = 503,272.109J

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/c2 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 2,562112.10-19J D Thu vào 2,562112.10-19J

10 Năng lợng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 12 C

6 thành 3 hạt α là bao nhiêu? (biết mC = 11, 9967u, mα = 4,0015u)

A ΔE = 7,2618J B ΔE = 7,2618MeV C ΔE = 1,16189.10-19J D ΔE = 1,16189.10-13MeV

15

27

+

α , khối lợng của các hạt nhân là mα = 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u,

mn = 1,008670u, 1u = 931Mev/c2 Năng lợng mà phản ứng này toả ra hoặc thu vào là bao nhiêu?

12 Hạt α có động năng Kα = 3,1MeV đập vào hạt nhân nhôm gây ra phản ứng Al 30 P n

15

27

+

α , khối lợng 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

A Kn = 8,8716MeV B Kn = 8,9367MeV C Kn = 9,2367MeV D Kn = 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 238U

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:

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

Trang 2

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 8,21.1013J; B 4,11.1013J; C 5,25.1013J; D 6,23.1021J

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:

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

2

4 2

1 1

7

3 + → + Biết mLi = 7,0144u; mH = 1,0073u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng l-ợng toả ra trong phản ứng là:

2

1 1

3 2

2

1 + → + Biết mH = 1,0073u; mD = 2,0136u; mT = 3,0149u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lợng toả ra trong phản ứng là:

2

4 2

2 1

6

3 + → + Biết mLi = 6,0135u ; mD = 2,0136u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng l-ợng toả ra trong phản ứng là:

2

3 2

1 1

6

3 + → + Biết mLi = 6,0135u; mH = 1,0073u; mHe3 = 3,0096u, mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lợng toả ra trong phản ứng là:

2

4 2

1 1

7

3 + → + Biết mLi = 7,0144u; mH = 1,0073u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 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 00C là:

A 4,25.105kg; B 5,7.105kg; C 7,25 105kg; D 9,1.105kg

27 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 lợng toả ra từ phản ứng trên là

A ΔE = 18,0614MeV B ΔE = 38,7296MeV C ΔE = 18,0614J D ΔE = 38,7296J

3 đứng yên, sinh ra hai hạt α có cùng độ lớn vận tốc và không sinh ra tia γ và nhiệt năng 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 lợng?

29 Cho hạt prôtôn có động năng KP = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 7 Li

3 đứng yên, sinh ra hai hạt α có cùng độ lớn vận tốc và không sinh ra tia γ và nhiệt năng 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 Kα = 8,70485MeV B Kα = 9,60485MeV C Kα = 0,90000MeV D Kα = 7,80485MeV

3 đứng yên, sinh ra hai hạt α có cùng độ lớn vận tốc và không sinh ra tia γ và nhiệt năng 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 là:

A vα = 2,18734615m/s B vα = 15207118,6m/s C vα = 21506212,4m/s D vα = 30414377,3m/s

Bài 1 Bắn hạt anpha có động năng E = 4MeV vào hạt nhân α 27 Al

13 đứng yên Sau phản ứng có xuất

Trang 3

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 năng ã của phốtpho ? Cho biết khối lợng của các hạt nhân : m = 4,0015u , mα n = 1,0087u , m P = 29,97005u , m Al = 26,97435u , 1u = 931MeV/c 2

Giải :

a/ Phơng trình phản ứng hạt nhân : He Al P A X

Z

30 15

27 13

4

+ 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 1n

0 Phơng trình phản ứng đầy đủ : He Al P 1 n

0

30 15

27 13

4

b/ ∆ M = M 0 – M = (m + mα 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 :

pα= pn + pP (1) ; E + (α m + mα Al )c 2 = (m n + m P )c 2 + E n + E P (2)

Trong hình vẽ pα; p ; n p lần lợt là các véc tơ động lợng của các hạt P α ; n ; P Vì hạt nhân

nhôm đứng yên nên P Al = 0 và E Al = 0 ; Eα; 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 : vαvuông góc với v nghĩa là p vuông góc với n pα (Hình vẽ) nên ta có :

2

pα + p n = p p (3) Giữa động lợng và động năng có mối liên hệ : p 2 = 2mE ,

Ta viết lại (3) 2 mα Eα + 2m n E n = 2m P E P => E P = n

P

n P

E m

m E m

mα α +

(4) Thay (4) vào (2) chú ý ∆ E = [( m + mα Al ) – (m P + m n )]c 2 = ∆ Mc 2 ta đợc :

∆ E + (1 +

P

m

mα

) E α = (1 +

P

n

m

)E n rút ra : E P = 0,56 MeV ; E n = 0,74 MeV ;

Gọi α là góc giữa p P và p ta có : α α= = =

α α

α m E

E m p

p

tg n n n 0,575 => α = 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 đ ã 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

α

v

n

P

α

P

Al

Định dạng
Số trang	3
Dung lượng	170 KB