LÍ THUYẾT - BÀI TẬP VẬT LÍ HAT NHÂN CỰC HOT

1 SƠ LƯỢC VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I TÓM TẮT LÝ THUYẾT Cấu trúc hạt nhân Độ hụt khối lượng liên kết Hạt nhân nguyên tử bao gồm proton notron gọi chung hạt nuclon Các nuclon liên kết lực hạt nhân, loại lực có cự li tương tác nhỏ Một hạt nhân X có Z proton N notron có Z = A + N nuclon, kí hiệu Z vị trí nguyên tố tương ứng bảng hệ thống tuần hoàn Khối lượng nuclon hay hạt nhân đo đơn vị Cacbon, khối lượng 1/12 khối lượng hạt nhân C12, kí hiệu u Khối lượng proton 1,0073 u, khối lượng notron 1,0087 u Đơn vị khối lượng u viết 931 MeV/c2 Điều đặc biệt tổng khối lượng m0 nuclon cấu thành lớn khối lượng m hạt nhân Gọi m= m0 – m độ hụt khối hạt nhân Theo hệ thức lượng Anhxtanh, ta thấy lượng để giải phóng nuclon hạt nhân thành nuclon riêng rẽ tối thiểu phải m.c2 Năng lượng gọi lượng liên kết hạt nhân Phóng xạ Sự phóng xạ hạt nhân phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác Các tia phóng xạ tia α gồm hạt nhân hạt Heli, tia β gồm electron phản electron hay tia gamma sóng điện từ mạnh Bản chất phóng xạ β+ proton biến thành notron hạt e+: p n + e+ Bản chất phóng xạ β- notron biến thành proton hạt e-: n p + e- Sự phóng xạ khơng phụ thuộc vào điều kiện bên áp suất, nhiệt độ, ánh sáng Cứ sau khoảng thời gian T gọi chu kì bán rã số lượng hạt nhân phóng xạ giảm nửa Do dó ta viết: N = N0 N = N0.e-λt với λ = ln2/T Hoặc Từ ta có: m = m0.e-λt = m0 n = n0.e-λt = n0 Độ phóng xạ hay hoạt độ phóng xạ số hạt phóng xạ giây Một phóng xạ giây gọi Bec-cơ-ren (Bq), Curi (Ci) 3,7.1010 phóng xạ giây: Ci = 3,7.1010 Bq Ta có: H = H0.e-λt = H0 2 Phản ứng hạt nhân Phản ứng hạt nhân tương tác hạt nhân dẫn đến tạo thành hạt nhân khác Trong phản ứng hạt nhân, khối lượng thay đổi đại lượng sau bảo tồn: • • • Tổng số khối hạt nhân Tổng điện tích hạt nhân Năng lượng hạt nhân • Động lượng hạt nhân Phản ứng phân hạch phản ứng nhiệt hạch Phản ứng phân hạch hấp thụ notron hạt nhân số khối lớn vỡ thành hai hạt nhân trung bình Phản ứng thường kèm theo phóng notron khác Tùy theo hệ số nhân notron (số notron phát phản ứng) kết cấu mẫu chất mà phản ứng trì hay khơng Phản ứng nhiệt hạch kết hợp hạt nhân nhẹ tác dụng nhiệt độ cao thành hạt nhân lớn Nhiệt độ cho phản ứng xảy hàng triệu độ Do đó, để phản ứng nhiệt hạch xảy ra, trước cần có phản ứng phân hạch II TĨM TẮT CƠNG THỨC Nội dung Các công thức n= Cấu trúc hạt nhân Độ hụt khối, lượng liên kết N = n.NA Δm = Zmp + Nmn – m = Zmp + (A Z)mn – m Elk = Δm.c2 m = m0.e-λt = m0 n = n0.e-λt = n0 Phóng xạ Định luật phóng xạ H=- = - N’ = λN H = H0.e-λt = H0 Phản ứng hạt nhân Các định luật bảo toàn Qtỏa = (m1 – m2)c2 Qthu = (m2 – m1)c2 K2 = K1 + Qtỏa = K1 - Qthu P = mv, p2 = 2mK Ghi III DẠNG BÀI CƠ BẢN Ví dụ 1: Hạt nhân Natri có kí hiệu khơí lượng mNa = 22,983734 u, biết mp = 1,0073 u, m n = 1,0087 u a Tính số hạt notron có hạt nhân Na b c Tính số nuclon có 11,5 g Na Tính độ hụt khối lượng liên kết, lượng liên kết riêng hạt nhân Na a Số notron Na: N* = 23 – 11 = 12 Lời giải: b Số mol Na có 11,5 g Na: n = c Bài 1: = 0,5 Số nguyên tử chứa đó: N = n.NA = 0,5.6,02.1023 = 3,01.1023 Mối nguyên tử Na có 23 nuclon, ngun tử số nuclon là: N1 = N.23 = 69,23.1023 Độ hụt khối: Δm = 11 1,0073 + 13 1,0087 - 22,9837 = 0,201 (u) Năng lượng liên kết Na: Elk = 0,201.931 = 187 (MeV) Phóng xạ Hoạt độ phóng xạ Phương pháp giải: • Hoạt độ phóng xạ hay độ phóng xạ: H = - • Khối lượng chất phóng xạ phụ thuộc t theo công thức: m = m0.e-λt = m0 • Số mol chất phóng xạ phụ thuộc t theo công thức: n = n0.e-λt = n0 • Độ phóng xạ chất phóng xạ phụ thuộc t theo cơng thức: H = H0.e-λt = H0 Ví dụ 2: Urani a b 238 92 U = - N’ = λN có chu kì bán rã 4,5.109năm Giả sử tuổi Trái Đất tỉ năm Hãy tính lượng cịn lại g U238 kể từ Trái Đất hình thành Tính độ phóng xạ mol U238 độ phóng xạ lượng lại sau thời gian 2,25 tỉ năm Lời giải: Bài 1: Cấu trúc hạt nhân Năng lượng liên kết Phương pháp giải: • Số proton hạt nhân: Z • Số nuclon: A • Số notron: A - Z • Độ hụt khối: Δm = Zmp + Nmn – m = Zmp + (A - Z)mn - m • Năng lượng liên kết: Elk = Δm.c2 4 a Khối lượng chất phóng xạ tính theo công thức: m = m0 b Thay số m0 = 1g, t = 5.109, T = 4,5.109 ta tính m = 0,463 g Độ phóng xạ tính theo cơng thức: H = λN Trong λ = ln2/T với T tính giây λ = ln2/(4,5.109.365.86400) N = nNA = 6,02.1023 Thay số ta tính H = 2,94.106 Bq Độ phóng xạ phụ thuộc thời gian theo công thức: H = H0.e-λt = H0 Với t = 2,25.109 năm H = 2,94.106 Bài 2: = 2,1.106 (Bq) Tìm chu kì phóng xạ Tìm tuổi cổ vật Phương pháp giải: • Sử dụng cơng thức phóng xạ dạng nêu • Xét cơng thức: m = m0  •  = -log2 Ta tính t T Abc Ví dụ 3: Khi phân tích mẫu gỗ, người ta thấy 87,5% số nguyên tử đồng vị phóng xạ nguyên tử Lời giải: 17 N Biết chu kì bán rã 14C N = 0,225N0 => = 0,225  Thay số ta tính 11976 (năm) C bị phân rã thành 5570 năm Tuổi mẫu gỗ bao nhiêu? Khi 87,5% số nguyên tử bị phóng xạ số ngun tử cịn lại 22,5 % tức là: Mà N = N0 14 = - log20,225 = 2,15  t = 2,15T 5 Bài 3: Chất phóng xạ chất tạo thành Phương pháp giải: • Lưu ý có hạt phóng xạ có nhiêu hạt tạo thành • Số hạt phóng xạ (chính số hạt tạo thành) tính: Nếu thời gian so sánh với chu kì: ΔN = N0 – N = N0(1 - ) Nếu thời gian nhỏ so với chu kì: ΔN = H.Δt = λN.Δt • Tỉ số số hạt chất cịn lại số hạt chất tạo thành: • Tỉ số khối lượng chất lại khối lượng chất tạo thành: Ví dụ 4: Urani 238 92 U =( )/(1 - ) = có chu kì bán rã 4,5.10 9năm Khi phóng xạ α, urani biến thành Thơri 234 90 Th Ban đầu có 23,8 g urani a Tính số hạt khối lượng Thori sau 9.109 năm b Tính tỉ số số hạt tỉ số khối lượng sau 4,5,109 năm Lời giải: Phương trình phóng xạ:  +α Ta thấy nguyển tử U phóng xạ cho nguyên tử Th Trong 23,8 g U ban đầu tương đương mol có 6,02.1022 nguyển tử U a Sau thời gian 9.109 năm tương đương chu kì, số lượng hạt U giảm lần, tức cịn lại ¼, hay số hạt phóng xạ ¾ Vậy số hạt U phóng xạ hay số hạt Th tạo thành là: NTh = ¾.6,02.1022 = 4,515.1022 Ta thấy ¾ khối lượng U phóng xạ hay 17,85 g U phóng xạ Cứ 238 g U phóng xạ tạo thành 234 g Th Vậy khối lượng Th tạo thành là: mTh = 17,85 = 17,55 (g) b Căn lập luận trên, ta thấy tỉ số số hạt hạt 1/3 Khối lượng U lại là: ¼.23,8 = 5,95 Tỉ số khối lượng là: 5,95:17,55 = 0,339 1/2,95 Ta thấy tỉ số khối lượng khác tỉ số số hạt chất urani thori Bài 4: Bài tốn hai chất phóng xạ với chu kì bán rã khác Phương pháp giải: • Viết biểu thức số hạt khối lượng lại chất phóng xạ • Thiết lập tỉ số số hạt khối lượng chất phóng xạ Ví dụ 5: Cho biết 238 92 U 235 92 U chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 4,5.109 năm T2=7,13.108 năm Hiện quặng urani thiên nhiên có lẫn U238 U 235 theo tỉ lệ 160 : Giả thiết thời điểm tạo thành Trái Đất tỉ lệ 1:1 Cho ln10 = 2,3; ln2 = 0,693 Tuổi Trái Đất bao nhiêu? Lời giải: Gọi N0 số hạt ban đầu (khi Trái Đất hình thành) U238 U235 Số hạt U238 là: N1 = N0 Số hạt U235 là: N2 = N0  = Ta thấy chu kì bán rã U235 nhỏ hơn, tức U235 phóng xạ nhanh hơn, suy số hạt cịn lại phải Kết hợp giả thiết ta có = 160  = 160  t( ) = log2160  t( ) = log216 +  t( ) = 7,32  t = 7,32  t= 6,2.109 (năm) Theo tính tốn trên, tuổi Trái Đất 6,2 tỉ năm 7 Bài 5: Tính lượng tỏa hay thu vào phản ứng hạt nhân Điều kiện phản ứng Phương pháp giải: • Gọi m1, m2 khối lượng trước sau phản ứng • Nếu m1 > m2 phản ứng tỏa lượng lượng Q = (m1 - m2)c2 • Nếu m2 > m1 phản ứng thu lượng lượng Q = (m2 – m1)c2 • Điều kiện để phản ứng xảy phải nhận đủ lượng cần thu vào Năng lượng động hạt đạn Ví dụ 6: Xét phản ứng hạt nhân xảy dùng hạt α bắn phá nhân Al: 27 13 30 Al + α → 15 P + n Biết khối lượng hạt nhân: mAl = 26,974 u; mα = 4,0015 u; mp = 29,97 u; mn = 1,0087 u Động tối thiểu hạt α để phản ứng xảy bao nhiêu? Lời giải: Xét phương trình phản ứng: 27 13 30 Al + α → 15 P + n Khối lượng trước phản ứng: m1 = mAl + mα = 26,974 + 4,0016 = 30,9756 (u) Khối lượng sau phản ứng: m2 = mAl + mα = 29,79 + 1,0087 = 30,9787 (u) Vậy phản ứng phản ứng thu lượng Wđ1 - Wđ2 = (m2 – m1)c2 = (30,9787 - 30,9756).931 = 2,89 (MeV) Sau phản ứng, hạt sinh có động Trường hợp tối thiểu hạt sinh có động 0, tức Wđ2 = Khi động hạt ban đầu, hay hạt α 2,88 MeV Ví dụ 7: Cho phản ứng hạt nhân: + p  + Biết khối lượng hạt nhân mNa = 22,983734u, mHe = 4,001151u, mp = 1,007276u, mNe = 19,986950u Phản ứng tỏa hay thu lượng Lời giải: Khối lượng trước phản ứng: m1 = mNa + mp = 22,983734 + 1,007276 = 23,99101 (u) Khối lượng sau phản ứng: m2 = mHe + mNe = 4,001151 + 19,986950 = 23,988101 (u) Phản ứng tỏa nhiệt lượng là: Q = (m1 – m2)c2 = (23,99101 - 23,988101).931 = 2,7 (MeV) Bài 6: Vận dụng định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Phương pháp giải: • Bảo tồn số khối (số nuclon) • Bảo tồn điện tích • Bảo tồn lượng • Bảo toàn động lượng • Chú ý: Động lượng véc tơ Ví dụ 8: Phản ứng phân rã uran có dạng 238 92 U → 206 Pb + xα + yβ− Tính x y phương trình 82 Lời giải: Theo định luật bảo tồn số khối ta có: 238 = 206 + 4x Theo định luật bảo tồn điện tích ta có: 92 = 82 + 2x – y Từ suy x = 8; y = Ví dụ 9: Đồng vị phóng xạ pơlơni 210 84 Po chất phóng xạ α tạo m Po = 209,9828u; m α = 4, 0015u;m X = 205,9744u;1u = 931MeV / c thành hạt nhân X Cho Giả sử ban đầu hạt pôlôni đứng yên, động hạt α bao nhiêu? Lời giải: Ta có phương trình phóng xạ sau:  +α Khối lượng trước phản ứng m1 = 209,9828 u Khối lượng sau phản ứng m2 = 209,9759 u Vậy phản ứng tỏa nhiệt Nhiệt lượng tỏa Q = (m - m2)c2, hay Q = (209,9828 - 209,9759).931 = 6,42 (MeV) Động sau phản ứng động trước phản ứng cộng với nhiệt tỏa Theo giả thiết, động Po ban đầu 0, tổng động hạt X α sinh 6,42 MeV KX + Kα = 6,42 (*) Mặt khác theo định luật bảo tồn động lượng ta có: Po = X + α Từ giả thiết suy   X + α =0 pX = pα = (1) Ta biết biểu thức động lượng: p = mv, biểu thức động năng: K = mv 2/2, suy p2 = 2mK Vậy (*) viết lại: = Với biểu thức trên, ta lấy gần mα   4, mX 206 Kα = 51,5KX (**) Giải hệ gồm (*) (**) ta tính Kα = 6,3 MeV Ví dụ 10: Bắn hạt nhân α có động 18 MeV vào hạt nhân 14 N đứng yên ta có phản ứng α + 14 N → 17 O + p Biết hạt nhân sinh véc tơ vận tốc Cho m α = 4,0015u; m p = 1,0072u; m N = 13,9992u; m O =16,9947u; cho u = 931 MeV/c2 Động hạt prôtôn sinh có giá trị bao nhiêu? Lời giải: Phương trình phản ứng hạt nhân:  + + Khối lượng trước phản ứng: m1 = mα + mN = 4,0015 + 13,9992 = 18,0007 (u) Khối lượng sau phản ứng: m2 = mO + mp = 16,9947 + 1,0072 = 18,0019 (u) Như phản ứng thu lượng Năng lượng thu vào: Q = (m2 – m1)c2 hay Q = (18,0019 - 18,0007).931 = 1,12 (MeV) Động hạt sau phản ứng: KO + Kα = 18 – 1,12 = 16,88 MeV (*) Các hạt O α có vận tốc nên tỉ số động chúng tỉ số khối lượng Có thể lấy gần khối lượng số khối (với đơn vị u), ta có: = = 4,25 Thay vào hệ thức (*) ta tính Kα = 3,26 MeV KO = 13,66 MeV Chú ý: Chúng ta có hai tốn phản ứng hạt nhân phổ biến toán hạt đứng yên vỡ thành hai hạt toán hạt bay vào va chạm với hạt đứng yên sinh hai hạt IV BÀI TẬP ÔN LUYỆN Bài tự luận: 9.1 Hạt nhân heli có 4,0015u Tính lượng liên kết lượng liên kết riêng hạt nhân hêli Tính lượng tỏa tao thành 1g hêli Cho biết khối lượng prôton nơtron m p = 1,007276u mn = 1,008665u; 1u = 931,5MeV/c số avôgađrô NA = 6,022.1023mol-1 9.2 Tính lượng liên kết riêng hai hạt nhân 23 11 He 56 26 Fe Hạt nhân bền vững ? Cho m Na = 22,983734u ; mFe = 55,9207u mn = 1,008665u ; mp = 1,007276u 9.3 Pôlôni 210 84 Po ngun tố phóng xạ α, có chu kì bán rã 138 ngày, phóng hạt α biến đổi thành hạt nhân X a Viết phương trình phản ứng Nêu cấu tạo, tên gọi hạt nhân X b Một mẫu pơlơni ngun chất có khối lượng ban đầu 0,01g Tính độ phóng xạ mẫu chất sau chu kì bán rã 14 9.4 Hạt nhân C chất phóng xạ, phóng xạ tia β- có chu kì bán rã 5730 năm a Viết phương trình phản ứng phân rã b Sau lượng chất phóng xạ mẫu cịn 1/8 lượng chất phóng xạ ban đầu mẫu c Trong cối có chất phóng xạ 14 C Độ phóng xạ mẫu gỗ tươi mẫu gỗ cổ đại khối lượng 0,25Bq 0,215Bq Tính tuổi mẫu gổ cổ đại 32 9.5 Phốt ( 15 P ) phóng xạ β- với chu kỳ bán rã T = 14,2 ngày biến đổi thành lưu huỳnh (S) Viết phương trình phóng xạ nêu cấu tạo hạt nhân lưu huỳnh Sau 42,6 ngày kể từ thời điểm ban đầu, khối lượng khối chất 32 phóng xạ 15 P cịn lại 2,5g Tính khối lượng ban đầu 9.6 Phản ứng phân rã urani có dạng: a Tính x y 238 92 U → 206 82 Pb + xα + yβ- 10 b Chu kì bán rã 238 92 U 4,5.109 năm Lúc đầu có 1g 9.109 năm số nguyên tử 238 92 U 238 92 U nguyên chất Tính độ phóng xạ ban đầu, độ phóng xạ sau bị phân rã sau 5.109 năm 60 9.7 Coban ( 27 Co ) phóng xạ β- với chu kỳ bán rã 5,27 năm biến đổi thành niken (Ni) Viết phương trình phân rã nêu cấu tạo hạt nhân Hỏi sau 75% khối lượng khối chất phóng xạ 60 27 Co phân rã hết 9.8 Tìm lượng toả hạt nhân urani U phóng xạ tia α tạo thành đồng vị thori 230Th Cho lượng liên kết 234 riêng hạt α là7,10MeV; 234U 7,63MeV; 230Th 7,70MeV 9.9 Hạt nhân triti (T) đơteri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh hạt nhân X hạt nơtron Viết phương trình phản ứng tìm lượng toả từ phản ứng Cho biết độ hụt khối hạt nhân triti ∆mT = 0,0087u, hạt nhân đơteri ∆mD = 0,0024u, hạt nhân X ∆mX = 0,0305u, 1u = 931,5 MeV/c2 9.10 Để đo chu kì bán rã chất phóng xạ, người ta cho máy đếm xung bắt đầu đếm từ thời điểm t o = Đến thời điểm t1 = 2giờ, máy đếm n1 xung, đến thời điểm t2 = 3t1, máy đếm n2 xung, với n2 = 2,3n1 Xác định chu kì bán rã chất phóng xạ 37 9.11 37 Cho phản ứng hạt nhân 17 Cl + X → n + 18 Ar Hãy cho biết phản ứng tỏa lượng hay thu lượng Xác định lượng tỏa thu vào Biết khối lượng hạt nhân: mAr = 36,956889u; mCl = 36,956563u; mp = 1,007276u; mn = 1,008665u; u = 1,6605.10 -27kg; vận tốc ánh sáng chân không c = 3.108m/s 226 9.12 Hạt nhân 88 Ra có chu kì bán rã 1570 năm phân rã thành hạt α biến đổi thành hạt nhân X a Viết phương trình phản ứng b Tính số hạt nhân X tạo thành năm thứ 786 Biết lúc đầu có 2,26g radi Coi khối lượng hạt nhân tính theo u xấp xĩ số khối chúng NA = 6,02.1023mol-1 9.13 Pơlơni 210 84 Po chất phóng xạ có chu kì bán rã 140 ngày đêm Hạt nhân pơlơni phóng xạ biến thành hạt nhân chì (Pb) kèm theo hạt α Ban đầu có 42mg chất phóng xạ pơlơni Tính khối lượng chì sinh sau 280 ngày đêm 9.14 Đồng vị 24 11 Na chất phóng xạ β- tạo thành đồng vị magiê Mẫu 24 11 Na có khối lượng ban đầu m0 = 0,24g Sau 105 giờ, độ phóng xạ giảm 128 lần Cho NA = 6,02.1023(mol -1) a Viết phương trình phản ứng b Tìm chu kì bán rã độ phóng xạ ban đầu c Tìm khối lượng magiê tạo sau thời gian 45 9.15 230 9.16 226 Cho phản ứng hạt nhân 90 Th → 88 Ra + X + 4,91MeV a Nêu cấu tạo hạt nhân X b Tính động hạt nhân Ra Biết hạt nhân Th đứng yên Lấy khối lượng gần hạt nhân tính đơn vị u có giá trị số khối chúng Cho phản ứng hạt nhân Be + H → X + Li a X hạt nhân nguyên tử cịn gọi hạt gì? b Hãy cho biết phản ứng tỏa lượng hay thu lượng Xác định lượng tỏa thu vào Biết m Be = 9,01219u; mp = 1,00783u; mLi = 6,01513u; mX = 4,0026u; 1u = 931MeV/c2 9.17 Dùng prơton có động W p = 5,58MeV bắn phá hạt nhân 23 11 Na đứng yên sinh hạt α X Coi phản ứng không kèm theo xạ γ a Viết phương trình phản ứng nêu cấu tạo hạt nhân X b Phản ứng thu hay tỏa lượng Tính lượng c Biết động hạt α Wα = 6,6MeV Tính động hạt nhân X 9.18 14 Bắn hạt α có động 4MeV vào hạt nhân N đứng n thu hạt prơton hạt nhân X a Viết phương trình phản ứng, nêu cấu tạo hạt nhân X tính xem phản ứng tỏa hay thu vào lượng b Giả sử hai hạt sinh có tốc độ, tính động tốc độ prơton Cho: mα = 4,0015u; mX = 16,9947u; mN = 13,9992u; mp = 1,0073u; 1u = 931MeV/c 2; c = 3.108m/s 11 Bài trắc nghiệm: Lý thuyết 23 Năng lượng liên kết hạt α 28,4MeV, hạt 11 Na 186,6MeV Hạt A hạt nhân có lượng liên kết lớn bền vững Câu 1: 23 11 Na bền vững hạt α do: 23 B α đồng vị phóng xạ cịn 11 Na đồng vị bền C hạt nhân có số khối lớn bền vững D hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững Câu 2: Chọn câu A Hạt nhân bền độ hụt khối lớn B Khối lượng hạt nhân tổng khối lượng nuclôn C Trong hạt nhân số prôtôn luôn số nơtrôn D Khối lượng prôtôn lớn khối lượng nơtroon Câu 3: Đồng vị vị nguyên tử mà hạt nhân A phân rã phóng xạ B có số prơtơn Z C có số nơtron N D có số nuclơn A Câu 4: Chu kì bán rã T chất phóng xạ khoảng thời gian nào? A Sau đó, số nguyên tử phóng xạ giảm nửa B Bằng qng thời gian khơng đổi, sau đó, phóng xạ lặp lại ban đầu C Sau đó, chất hồn tồn tính phóng xạ D Sau đó, độ phóng xạ chất giảm lần − Trong phóng xạ β , hạt nhân mẹ so với hạt nhân có vị trí náo? A Tiến 1ơ bảng tuần hồn B Tiến bảng tuần hồn C Lùi 1ơ bảng tuần hồn D Lùi bảng tuần hồn Câu 5: Câu 6: A Hạt Điều sau nói tia β+ ? β + có khối lượng với êlectron mang điện tích nguyên tố dương β + có tầm bay ngắn so với tia α C Tia β + có khả đâm xuyên mạnh, giống tia Rơn ghen B Tia D A, B C Điều sau sai nói tia α? A Tia α thực chất hạt nhân nguyên tử hêli B Khi qua điện trường hai tụ điện, tia α bị lệch phía âm tụ điện C Tia α phóng từ hạt nhân với vận tốc vận tốc ánh sáng D Tia α tối đa 8cm khơng khí Câu 8: Trong loại tia phóng xạ sau, tia đâm xuyên yếu tia nào? A Tia α B Tia β+ C Tia βD Tia γ Câu 9: Trong loại tia phóng xạ, tia khơng mang điện? A Tia α B Tia β+ C Tia βD Tia γ Câu 10: Chọn câu trả lời sai A Nơtrinô hạt sơ cấp B Nơtrinô xuất trọng phân rã phóng xạ α C Nơtrinơ xuất trọng phân rã phóng xạ β D Nơtrinơ hạt khơng có điện tích Câu 11: Có thể tăng số phân rã λ đồng vị phóng xạ cách nào? A Đặt nguồn phóng xạ vào từ trường mạnh B Đặt nguồn phóng xạ vào điện trường mạnh C Đốt nóng nguồn phóng xạ D Hiện ta khơng biết cách làm thay đổi số phân rã phóng xạ Câu 12: Trong phản ứng hạt nhân, đại lượng bảo toàn? A Tổng số prôtôn B Tổng số nuclôn C Tổng số nơtron D Tổng khối lượng hạt nhân Câu 13: Các phản ứng hạt nhân không tuân thủ theo định luật sau đây? A Bảo toàn lượng tồn phần B Bảo tồn điện tích C Bảo toàn động lượng D Bảo toàn khối lượng Câu 7: 12 Câu 14: Trong phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng hạt tham gia nào? A Được bảo toàn B Tăng, giảm tuỳ theo phản ứng C Giảm D Tăng Câu 15: Phản ứng nhiệt hạch phản ứng hạt nhân A toả lượng nhiệt lớn B cần nhiệt độ cao thực C hấp thụ nhiệt lượng lớn D hạt nhân nguyên tử bị nung chảy thành nuclôn Cấu trúc hạt nhân Câu 16: Hạt nhân nguyên tử cấu tạo hạt nào? A Prôtôn B Nơtrôn C Prôton nơtrôn Câu 17: Tính số nguyên tử 1g O2 cho N A = 6, 022.10 20 A 376.10 nguyên tử C 637.1020 nguyên tử Câu 18: Số prôtôn 15,9949 gam A 4,82.10 24 16 D Prôton, nơtrôn êlectron 23 hạt/mol; O = 16 B 736.1020 nguyên tử D 367.1020 nguyên tử O bao nhiêu? B 6, 023.10 23 C 96,34.10 23 D 14, 45.10 24 131 Câu 19: Cho số Avogadro NA = 6,02.1023mol-1 Số hạt nhân nguyên tử có 100g iốt phóng xạ ( 53 I )là bao nhiêu? A 3,592.1023hạt B 4,595.1023hạt C 4,952 1023hạt D.5,426 1023hạt Câu 20: Chọn câu Hạt nhân liti có prơtơn nơtron Hạt nhân có kí hiệu nào? 3 Li B Li C Li D Li Câu 21: Hạt nhân ngun tử chì có 82 prơtơn 125 nơtron Hạt nhân ngun tử có kí hiệu nào? 125 12 82 207 A 12 Pb B 125 Pb C 207 Pb D 82 Pb A 3 Câu 22: Cho hạt nhân ngun tử có kí hiệu tương ứng D, 1T, He, He Những cặp hạt nhân hạt nhân đồng vị? A D He 10 nhân B Câu 23: Khối lượng hạt D He C D He D D 31T Be 10,0113u; khối lượng prôtôn m p = 1,0072u, nơtron m n = 1,0086; 1u = 931 MeV/c Năng lượng liên kết riêng hạt nhân bao nhiêu? A 6,43 MeV B 6,43 MeV C 0,643 MeV Câu 24: Hạt nhân 20 10 Ne có khối lượng m Ne = 19, 986950u Cho biết m p = 1, 00726u;m n = 1, 008665u; 1u = 931,5MeV / c Năng lượng liên kết riêng A 5,66625eV D Một giá trị khác 20 10 B 6,626245MeV Câu 25: Đồng vị phóng xạ cơban 60 27 Ne có giá trị bao nhiêu? C 7,66225eV D 8,02487MeV Co phát tia β tia γ Biết mCo = 55, 940u;m n = 1, 008665u; m p = 1, 007276u Năng lượng liên kết hạt nhân côban bao nhiêu? A ∆E = 6, 766.10 −10 J C ∆E = 5, 766.10 −10 J - B ∆E = 3, 766.10 −10 J D ∆E = 7, 766.10 −10 J Câu 26: Cho hạt nhân He có khối lượng 4,001506u, mp=1,00726u, mn=1,008665u, u=931,5MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân He có giá trị bao nhiêu? A 7,066359 MeV B 7,73811 MeV C 6,0638 MeV D 5,6311 MeV Câu 27: Tính lượng liên kết riêng hạt nhân 37 Cl Cho biết: mp = 1,0087u; mn = 1,00867u; m Cl = 36,95655u; 1u = 17 931MeV/c A 8,16MeV B 5,82 MeV C 8,57MeV D 9,38MeV Câu 28: Biết khối lượng hạt nhân U238 238,00028u, khối lượng prôtôn nơtron m P=1.007276U; mn = 1,008665u; 238 1u = 931 MeV/ c2 Năng lượng liên kết Urani 92 U bao nhiêu? A 1400,47 MeV B 1740,04 MeV C.1800,74 MeV D 1874 MeV 13 Phóng xạ 90 38 Câu 29: Thời gian bán rã Sr T = 20 năm Sau 80 năm, số phần trăm hạt nhân lại chưa phân rã bao nhiêu? A Gần 25% B Gần 12,5% C Gần 50% D Gần 6,25% Câu 30: Một nguồn phóng xạ có chu kì bán rã T thời điểm ban đầu có 32N hạt nhân Sau khoảng thời gian T/2, 2T 3T, số hạt nhân lại bao nhiêu? A 24N ,12N , 6N B 16 D 16 C 16N ,8N , 4N 2N ,8N , 4N 2N ,8 2N , 2N Câu 31: Một nguồn phóng xạ có chu kì bán rã T thời điểm ban đầu có 48N o hạt nhân Hỏi sau khoảng thời gian 3T, số hạt nhân lại bao nhiêu? A 4N0 B 6N0 Câu 32: Chu kì bán rã 14 C 8N0 D 16N0 C 5570 năm Khi phân tích mẫu gỗ, người ta thấy 87,5% số nguyên tử đồng vị phóng xạ C14 bị phân rã thành nguyên tử A 11140 năm 14 N Tuổi mẫu gỗ bao nhiêu? B 13925 năm C 16710 năm D Phương án khác 222 86 Câu 33: Radon chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 3,6 ngày Tại thời điểm ban đầu có 1,2g 1,4T số nguyên tử A 1,874.10 222 86 Rn Rn , sau khoảng thời gian t = lại bao nhiêu? 18 B 2,165.1018 C 1,234.1018 D 2,465.1018 Câu 34: Có hạt β- giải phóng từ micrơgam (10 -6g) đồng vị với chu kì bán rã T = 15 A N ≈ 2,134.1015% 24 11 Na , biết đồng vị phóng xạ β- ≈ 1,134.1015 % 222 Câu 35: Radon chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 3.6 ngày Tại thời điểm ban đầu có 1,2 g 86 Rn , sau khoảng thời gian t = 1,4T số nguyên tử 222 86 B N ≈ 4,134.1015 % C N ≈ 3,134.1015 % D N Rn lại bao nhiêu? 18 A N = 1.874 10 B N = 2,615.1019 C N = 2,234.1021 D N = 2,465.1020 -3 Câu 36: Một chất phóng xạ có số phân rã 1,44.10 (1/giờ) Sau thời gian 75% số hạt nhân ban đầu bị phân rã hết? A 36ngày B 37,4ngày C 39,2ngày D 40,1ngày Câu 37: Chu kì bán rã 210 84 Po 318 ngày đêm Khi phóng xạ tia α, pơlơni biến thành chì Có ngun tử pơlơni bị phân rã sau 276 ngày 100mg A 0, 215.10 20 210 84 Po ? B 2,15.10 20 Câu 38: phóng xạ 60 27 C 0, 215.10 20 D 1, 25.10 20 C 7.905 năm D 10.54 năm Co phân rã hết bao nhiêu? A 2,35năm B.2,57năm Câu 39: Để cho chu kì bán rã T chất phóng xạ, người ta dùng máy đếm xung Trong t máy đếm n1 n1 xung Chu kì bán rã T có giá trị bao nhiêu? xung; t2 = 2t1 máy đếm n = 64 B T = t A T = t1/2 Câu 40: Urani C T = t1 238 ( 92 D T = t1 U ) có chu kì bán rã 4,5.10 năm Khi phóng xạ α, urani biến thành thơri 234 ( 90 Th ) Khối lượng thôri tạo thành 23,8 g urani sau 9.10 năm bao nhiêu? A 17,55g B 18,66g Câu 41: Biết chu kì bán rã iơt phóng xạ 131 ( 53 C 19,77g D Phương án khác I ) ngày đêm Ban đầu có 100g iơt phóng xạ Khối lượng chất iốt lại sau tuần lễ bao nhiêu? A 0,391g B.0,574g C 0,781g D 0,864g Câu 42: Pôlôni (Po210) chất phóng xạ α có chu kì bán rã T = 138 ngày Một mẫu Pôlôni nguyên chất có khối lượng ban đầu 0,01 g Độ phóng xạ mẫu chất sau chu kì bán rã bao nhiêu? A 16,32.10 10 Bq B 18,49.10 Bq C 20,84.10 10 Bq D Một đáp án khác Câu 43: 226 88 Ra chất phóng xạ α, với chu kì bán rã T = 1570 năm (1 năm = 365 ngày) Độ phóng xạ 1g radi là: 14 A H = 7,37.1010 Bq B H = 7, 73.1010 Bq 14 H = 3, 73.1010 Bq D H = 3,37.10 Bq Câu 44: Chất phóng xạ pơlơni (Po210) có chu kì bán rã 138 ngày Tính lượng pơlơni để có độ phóng xạ 1Ci C A 1018 nguyên tử C 63,65.1016 nguyên tử B 50,2.1015 nguyên tử 14 D 30,7.10 nguyên tử Câu 45: Một gam chất phóng xạ 1s phát 4,1 10 13 hạt β − Khối lượng nguyên tử chất phóng xạ 58,933u; 1u = 1,66.10-27 kg Chu kì bán rã chất phóng xạ bao nhiêu? A 1,78.108 s B 1,68.108 s C 1,86.108 s D 1,87.108s 222 Câu 46: Ban đầu có m0 = 1mg chất phóng xạ radon ( Rn ) Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75%, độ phóng xạ H bao nhiêu? A H= 0,7553.1012 Bq B H= 0,3575 1012 Bq 11 C H = 1,4368.10 Bq D Đáp số khác 222 86 Câu 47: Ban đầu có g radon sau thời gian 9,5 ngày là: A 1,22.105 Ci 200 79 Câu 48: Rn chất phóng xạ với chu kì bán rã T = 3,8 ngày Độ phóng xạ lượng radon nói B 1,36.105 Ci C 1,84.105 Ci D Phương án khác Au chất phóng xạ Biết độ phóng xạ 3.10 kg chất 58,9 Ci, ln2 = 0,693; ln10 = 2,3 Chu kì bán rã -9 cua Au200 ? A 47,9 Phút 24 11 B 74,9 phút D 97,4phút 24 11 chất phóng xạ β tạo thành đồng vị magie Mẫu Na có khối lượng ban đầu Sau 105 giờ, độ phóng xạ giảm 128 lần Chu kì bán rã Na24 Câu 50: Chất phóng xạ pơlơni (Po210) có chu kì bán rã 138 ngày Tính lượng pơlơni để có độ phóng xạ 1Ci A 1018 nguyên tử B 50,2.1015 nguyên tử C 63,65.1016 nguyên tử D 30,7.1014 nguyên tử Câu 49: Đồng vị Na C 94,7 phút Câu 51: Đồng vị phóng xạ giảm xuống cịn bao nhiêu? A 85% - 66 29 Cu có thời gian bán rã T = 4,3 phút Sau thời gian t = 1,29 phút, độ phóng xạ đồng vị B 87,5% C 82,5% D 80% Câu 52: Radon chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 3,6 ngày Độ phóng xạ ban đầu 1,2 g 12 15 A 1,234.10 Bq m = 0, 24g B 7,255.10 Bq 16 222 86 Rn bao nhiêu? D 8,352.1019 Bq C 2,134.10 Bq 14 Câu 53: Khi phân tích mẫu gỗ, người ta thấy 87,5% số nguyên tử đồng vị phóng xạ C bị phân rã thành nguyên tử 17 N Biết chu kì bán rã 14C 5570 năm Tuổi mẫu gỗ bao nhiêu? A 1760 năm B 111400 năm Câu 54: Cho biết 238 92 U C 16710 năm D Một số đáp số khác 235 92 U chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 4,5.109 năm T2=7,13.108 năm Hiện quặng urani thiên nhiên có lẫn U238 U 235 theo tỉ lệ 160 : Giả thiết thời điểm tạo thành Trái đất tỉ lệ 1:1 Cho ln10 = 2,3; ln2 = 0,693 Tuổi Trái đất bao nhiêu? A 4,91.109 năm B 5,48.109 năm C 6,20.109 năm D 7,14.109 năm 14 14 Câu 55: Độ phóng xạ C tượng gỗ cổ 0,65 lần độ phóng xạ C gỗ khối lượng vừa chặt Chu kì bán rã 14 C 5700 năm Tuổi tượng gỗ cổ năm? A 3521 năm B 4352 năm C 3542 năm D Đáp án khác 238 92 Câu 56: U sau nhiều lần phóng xạ hạt α β- biến thành chì 206 82 Pb Biết chu kì bán rã biến đổi tổng hợp T = 4,6.10 năm Giả sử ban đầu loại đá chứa urani, khơng có chì Nếu tỉ lệ khối lượng U238 Pb206 37 tuổi đá năm? A ≈ 2.107 năm B ≈ 2.108 năm C ≈ 2.109 năm D ≈ 2.1010 năm Phản ứng hạt nhân Câu 57: Hạt nhân nguyên tử nguyên tố A X bị phân rã α kết xuất hạt nhân nguyên tố nào? Z A A−2 Z− Y B A−4 Z− Y Câu 58: Phản ứng phân rã uran có dạng C 238 92 A −1 Z Y D A Z +1 Y U → 206 Pb + xα + yβ− , x y có giá trị bao nhiêu? 82 15 A x = 8; y = B x =6; y = C x = 7; y =9 Câu 59: Chọn câu Phương trình phóng xạ: A Z = 0; A = 10 B Z = 1; A = Câu 60: Cho phản ứng hạt nhân A A = 142, Z = 56 235 92 Câu 61: Đồng vị phóng xạ Si D Z = 2; A = − U + n → X + Nb + 3n + 7β A Z có giá trị bao nhiêu? 93 41 chuyển thành C A = 133; Z = 58 27 13 + Al ( ) phóng ra: B Hạt pôzitôn β A Hạt α C Z = 1; A = A Z B A= 139; Z = 58 27 14 D x = 9; y =7 B + X → α + Be Trong Z, A có giá trị: A Z D A = 138; Z = 58 ( ) C Hạt êlectron β − D Hạt prôtôn 37 37 Câu 62: Cho phản ứng hạt nhân: 17 Cl +1 H → n +18 Ar Cho biết khối lượng hạt nhân m Cl = 36,956563u , m Ar = 36,956889u, m p = 1, 00727u; m n = 1, 008670u Phản ứng phản ứng gì? A Toả lượng 1,6MeV B Thu lượng 2,3MeV C Toả lượng 2,3MeV D Thu lượng 1,6MeV Câu 63: Cho phản ứng hạt nhân: 23 11 20 Na + p → He + 10 He Biết khối lượng hạt nhân mNa = 22,983734u, mHe = 4,00 11506u, mp = 1,007276u, mNe = 19,986950u Phản ứng phản ứng gì? A Thu lượng 2,45 MeV B Thu lượng 1,45 MeV C Toả lượng 2,71 MeV D Toả lượng 2,45 MeV Câu 64: Năng lượng trung bình toả phân hạch hạt nhân 235 92 U 200MeV Một nhà máy điện ngun tử dùng ngun liệu urani có cơng suất 500MW, hiệu suất 20% Khối lượng urani tiêu thụ hàng năm nhà máy bao nhiêu? A.865,12kg B 926,74kg C 961,76kg D Đáp số khác A 15 B 20 C 25 D Đáp số khác Câu 65: U +n→ 235 92 95 42 Mo + 139 La + 2n phản ứng phân hạch Urani 235 Biết khối lượng hạt nhân: m N = 234,99u; 57 mNo = 94,88u; m La =138,87u; mn = 1,0087u Cho suất toả nhiệt xăng 46.10 J/kg Khối lượng xăng cần dùng để toả lượng 1g Urani bao nhiêu? A 1616 kg B 1717 kg C 1818 kg D 1919 kg 210 Câu 66: Nguyên tử pôlôni 84 Po phóng xạ α biến đổi thành nguyên tố chì (Pb) Biết m Po = 209,937304u , m Pb = 205, 929442u, m He = 4, 001506u Năng lượng tỏa phản ứng hạt nhân bao nhiêu? A E ≈ 5,2MeV B E ≈ 3,2 MeV C E ≈ 5,92 MeV D E ≈ 3,6 MeV Câu 67: Cho lượng liên kết riêng α 7,10 MeV, urani U234 7,63 MeV, thôri Th230 7,70 MeV Năng lượng toả hạt nhân U234 phóng xạ α tạo thành Th230 bao nhiêu? A 12MeV B.13MeV C 14MeV D 15MeV Câu 68: Cho phản ứng hạt nhân: Li + p → He + He Biết mLi = 7,0144u; mp = 1,0073u; mα = 4,0015u Năng lượng toả phản ứng bao nhiêu? A 20 MeV 4 B 16MeV C 17,4 MeV Câu 69: Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 12 D 10,2 MeV C thành ba hạt α (cho m C = 12, 000u, m α = 4, 0015u,1u = 931MeV / c ) có giá trị bao nhiêu? A 2,1985MeV B 3,8005MeV C 4,1895MeV Câu 70: Hạt nhân phóng xạ 234 92 D 4,8915MeV U đứng yên phát hạt α theo phương trình 234 92 U → He + A X Năng lượng tỏa phản Z ứng 14,15MeV Xem khối lượng hạt nhân gần số khối tính theo đơn vị u Động hạt α bao nhiêu? A 13,72MeV B 12,91MeV C 13,91MeV D 12,79MeV Câu 71: 226 88 Ra chất phóng xạ α, với chu kì bán rã T = 1570 năm (1 năm = 365 ngày) Phóng xạ tỏa nhiệt lượng 5,96MeV Giả sử ban đầu hạt nhân radi đứng yên Tính động hạt α hạt nhân sau phản ứng Cho khối lượng hạt α hạt nhân tính theo đơn vị u số khối chúng A C K α = 1, 055MeV;K x = 4,905MeV K α = 5,855MeV;K x = 0,1055MeV K α = 4, 905MeV;K x = 1, 055MeV D K α = 0,1055MeV;K x = 5,855MeV B Câu 72: Dùng ptơtơn có WP = 1,20 MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên thuđược hai hạt nhân He có vận tốc Cho mP = 1,0073u; mLi = 7,0140u; mHe = 4,0015u u = 931MeV/c Động hạt He là: 16 A 0,6MeV B 7,24MeV C 8,52MeV Câu 73: Bắn hạt nhân α có động Wα vào hạt nhân 14 D 9,12MeV N đứng yên ta có: α +14 N →17 O + p Biết m α = 4, 0015u;m p = 1, 0072u;m N = 13, 9992u;m O = 16, 9947u;1u = 931MeV / c2 ; hạt nhân sinh vận tốc Động prôtôn sinh có giá trị bao nhiêu? 1 Wα Wα D Wp = 62 45 27 30 Câu 74: Xét phản ứng hạt nhân xảy dùng hạt α bắn phá nhân: 13 Al + α → 15 P + n Biết khối lượng hạt nhân : MAl = A Wp = Wα 48 B Wp = Wα 81 C Wp = 26, 974u; mp = 29,97u; mn = 1,0087u Năng lượng tối thiểu hạt α để phản ứng xảy bao nhiêu? A 2,35 MeV B 3,17MeV C 5,23 MeV D 6,21 MeV Câu 75: Bắn hạt nhân α có động 18 MeV vào hạt nhân 14 N đứng yên ta có phản ứng α +14 N →17 O + p Biết hạt nhân sinh véc tơ vận tốc Cho m α = 4,0015u; m p = 1,0072u; m N = 13,9992u; m O =16,9947u; cho u = 931 MeV/c Động hạt prơtơn sinh có giá trị bao nhiêu? A 0,111 MeV B 0,222MeV C 0,333 MeV D 0,444 MeV ... hạt nhân Phản ứng hạt nhân tương tác hạt nhân dẫn đến tạo thành hạt nhân khác Trong phản ứng hạt nhân, khối lượng thay đổi đại lượng sau bảo tồn: • • • Tổng số khối hạt nhân Tổng điện tích hạt nhân. .. trúc hạt nhân Độ hụt khối, lượng liên kết N = n.NA Δm = Zmp + Nmn – m = Zmp + (A Z)mn – m Elk = Δm.c2 m = m0.e-λt = m0 n = n0.e-λt = n0 Phóng xạ Định luật phóng xạ H =- = - N’ = λN H = H0.e-λt =... Lời giải: Bài 1: Cấu trúc hạt nhân Năng lượng liên kết Phương pháp giải: • Số proton hạt nhân: Z • Số nuclon: A • Số notron: A - Z • Độ hụt khối: Δm = Zmp + Nmn – m = Zmp + (A - Z)mn - m • Năng