Chủ đề 3 phản ứng hạt nhân các định luật bảo toàn 28 trang

CHỦ ĐỀ 3: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN I LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Phản ứng hạt nhân - Phản ứng hạt nhân tương tác hạt nhân dẫn đến biến đổi chúng thành hạt nhân khác Các hạt nhân trước phản ứng gọi hạt nhân mẹ, hạt nhân sinh sau phản ứng gọi hạt nhân 14 → 168 O + 21 H; 21 H + 31 H  → 42 He + 01 n Ví dụ: α + N  - Có hai loại phản ứng hạt nhân: +) Phản ứng tự phát (phân rã phóng xạ) q trình tự phân rã hạt nhân khơng bền vững thành hạt nhân khác Ví dụ: C14  → N14 + e +) Phản ứng cần kích thích (có tác động bên ngồi) Ví dụ: N14 + n → C14 + p Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân - Xét phản ứng: A1 Z1 A + AZ22 B → A3 Z3 X + AZ44 Y (Z âm 0) +) Định luật bảo toàn số nuclon (số khối): Tổng số nuclôn hạt tương tác tổng số nuclôn hạt sản phẩm: A1 + A = A + A (A ≥ 0) +) Định luật bảo tồn điện tích: Tổng đại số điện tích hạt tương tác tổng số đại số điện tích hạt sản phẩm: Z1 + Z2 = Z2 + Z4 +) Định luật bảo toàn động lượng: Véctơ tổng động lượng hạt tương tác véctơ tổng động uur uur uur uur PA + PB = PX + PY lượng hạt sản phẩm: uur uur uur uur ⇔ mA vA + m B v B = m X vX + mY vY +) Định luật bảo toàn lượng toàn phần (bao gồm động lượng nghỉ): Tổng lượng toàn phần hạt tương tác tổng lượng toàn phần hạt sản phẩm: K A + K B + (m A + m B )c = K X + K Y + (m X + m Y )c + E γ - Chú ý: +) K động hạt 2 2 Xét độ lớn: P = mv ⇒ P = m v = 2m mv = 2mK ⇒ P = 2mK +) Năng lượng tia gamma E γ thường bị bỏ qua +) Khi cho khối lượng hạt nhân (u) số khối: K A + K B = K X + K Y + E γ +) Trong phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn số proton, số nơtrôn khối lượng Độ hụt khối Năng lượng phản ứng hạt nhân Xét phản ứng: A1 Z1 A + AZ22 B → A3 Z3 X + A4 Z4Y - Năng lượng phản ứng hạt nhân: ∆E = (m − m).c Trong đó: m = m A + m B tổng số khối lượng hạt nhân trước phản ứng m = m X + m Y tổng số khối lượng hạt nhân sau phản ứng +) Nếu m > m ⇒ ∆E > ⇒ phản ứng tỏa lượng, dạng động hạt X, Y phơtơn γ Các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững +) Nếu m < m ⇒ ∆E < ⇒ phản ứng thu lượng, dạng động hạt A, B phôtôn γ Các hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên bền vững - Ngồi lượng phản ứng tính theo cách sau đây: ∆E = (∆m − ∆m ).c = [ (∆m3 + ∆m ) − (∆m1 + ∆m ) ] c ∆E = ∆E1k − ∆E1k0 = (∆E l k3 + ∆E l k ) − ( ∆E l k1 + ∆E l k ) = (A ε3 + A ε ) − (A1.ε1 + A ε ) ∆E = K − K = (K + K ) − (K1 + K ) Với ∆m độ hụt khối hạt nhân; ∆E1k , ε lượng liên kết, lượng liên kết riêng hạt nhân; K động hạt nhân II VÍ DỤ MINH HỌA DẠNG 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Phương trình phản ứng hạt nhân: A1 Z1 A + AZ22 B → A3 Z3 X + A4 Z4Y Xác định tên hạt nhân cách dựa vào hai định luật bảo tồn điện tích bảo tồn số khối:  A1 + A = A3 + A   Z1 + Z2 = Z3 + Z4 Ví dụ 1: Cho hạt prơtơn bắn vào hạt nhân Be đứng yên, người ta thấy hạt tạo thành gồm He hạt nhân X Hạt nhân X có cấu tạo gồm A prôtôn nơtrôn B prôtôn nơtrôn C prôtôn nơtrôn Lời giải: → 42 He + AZ X Phương trình phản ứng hạt nhân: p + Be  Áp dụng định luật bảo tồn điện tích: + = + Z ⇒ Z = Áp dụng định luật bảo toàn số khối: + = + A ⇒ A = 6 Vậy hạt nhân X có kí hiệu X , X hạt nhân Li Hạt nhân X có prơtơn (6 − 3) = nơtrôn Chọn A A → Z +A1 B + X , X Ví dụ 2: Cho phản ứng hạt nhân Z B  D prôtôn nơtrôn A hạt α B hạt β− C hạt β+ Lời giải: D hạt phơtơn Bảo tồn điện tích: Z = Z + + ZX ⇒ Z X = + Bảo toàn số khối: A = A + A X ⇒ A X = ⇒ X = 1β Chọn C Ví dụ 3: Urani 238 sau loạt phóng xạ α biến thành chì Phương trình phản ứng là: 238 92 − U  → 206 82 Pb + x He + y −1β y có giá trị A y = B y = C y = Lời giải: D y = Bảo tồn điện tích số khối, ta hệ phương trình:  4x + 0.y = 238 − 206 = 32 x = x = ⇔ ⇔ Chọn C   2x + (−1).y = 92 − 82 = 10 2x − y = 10 y = 235 95 − → 42 Mo + 139 Ví dụ 4: Trong phản ứng sau đây: n + 92 U  57 La + 2X + 7β Hạt X A Electrôn B Prôtôn C Hêli Lời giải: D Nơtrơn Điện tích số khối tia hạt lại phản ứng: n; −1β 235 139 − → 95 Phương trình phản ứng là: n + 92 U  42 Mo + 57 La + 2X + −1β Áp dụng định luật bảo tồn điện tích số khối ta được: hạt X có  2Z = + 92 − 42 − 57 − 7(−1) = Z = ⇔ ⇒ X 10 n Chọn D  2A = + 235 − 95 − 139 − 7.0 = Z =   Ví dụ 5: Sau lần phóng xạ α lần phóng xạ β - hạt nhân nhân 208 82 232 90 Th biến đổi thành hạt Pb ? A lần phóng xạ α; lần phóng xạ β- B lần phóng xạ α; lần phóng xạ β- C lần phóng xạ α; lần phóng xạ β- D lần phóng xạ α; lần phóng xạ β- Lời giải: Phương trình phản ứng: Th  → 208 82 Pb + x He + y −1β 232 90 Áp dụng định luật bảo toàn điện tích số khối, ta được:  4x + 0.y = 232 − 208 = 24 x = x = ⇔ ⇔   2x + (−1).y = 90 − 82 = 2x − y = y = Vậy có hạt α hạt β− Chọn D DẠNG 2: NĂNG LƯỢNG CỦA PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Phương trình phản ứng hạt nhân: A1 Z1 A + AZ22 B → A3 Z3 X + A4 Z4Y Năng lượng phản ứng hạt nhân: ∆E = (m − m).c ∆E = (∆m − ∆m ).c = [ (∆m3 + ∆m ) − (∆m1 + ∆m ) ] c ∆E = ∆E1k − ∆E1k0 = (∆E l k3 + ∆E l k ) − ( ∆E l k1 + ∆E l k ) = (A ε3 + A ε ) − (A1.ε1 + A ε ) ∆E = K − K = (K + K ) − (K1 + K ) +) Nếu ∆E > ⇒ phản ứng tỏa lượng +) Nếu ∆E < ⇒ phản ứng thu lượng → 126 C + n , khối lượng hạt tham gia tạo thành Ví dụ 6: Cho phản ứng hạt nhân Be + α  phản ứng m α = 4, 0015u; m Be = 9, 0122 u; m C = 12, 0000 u; m n = 1, 0087u 1u = 931,5MeV / c Phản ứng hạt nhân A thu vào 4,66 MeV B tỏa 4,66 MeV C thu vào 6,46 MeV Lời giải: D tỏa 6,46 MeV → 126 C + n Phương trình phản ứng: Be + α  Năng lượng phản ứng: ∆E = (m Be + m α − m C − m n )c ⇔ ∆E = (9, 0122 + 4, 0015 − 12, 0000 − 1, 0087).931,5 ⇔ ∆E ≈ 4, 66MeV > ⇒ phản ứng hạt nhân tỏa lượng Chọn B Ví dụ 7: Cho phản ứng hạt nhân 27 13 Al + α  → 30 15 P + n , khối lượng hạt tham gia tạo thành phản ứng m α = 4, 0016u; m Al = 26,9743u; m P = 29,9701u; m n = 1, 0087u ; 1u = 931,5MeV / c Phản ứng hạt nhân A thu vào 2,7 MeV Phương trình phản ứng: B tỏa 2,7 MeV 27 13 C thu vào 4,3 MeV Lời giải: D tỏa 4,3 MeV 30 Al + α  → 15 P+n Năng lượng phản ứng: ∆E = (m Al + m α − m P − m n )c ⇔ ∆E = (26,9743 + 4, 0016 − 29,9701 − 1, 0087).931,5 ⇔ ∆E = −2, 7MeV < ⇒ phản ứng hạt nhân thu lượng Chọn A Ví dụ 8: [Trích đề thi THPT QG năm 2012] Tổng hợp hạt nhân heli 1 He từ phản ứng hạt nhân H + 73 Li  → 24 He + X Mỗi phản ứng tỏa lượng 17,3 MeV Năng lượng tỏa tổng hợp 0,5 mol heli A 2,6.1024 MeV B 2,4.1024 MeV C 5,2.1024 MeV Lời giải: D 1,3.1024 MeV Bảo tồn điện tích, số khối ⇒ phương trình phản ứng X He : 1 H + 73 Li  → 24 He + X Vì vậy, phản ứng hạt nhân có hạt He tạo thành Do đó, số phản ứng hạt nhân nửa số hạt He tạo thành 23 23 Số hạt He tạo thành là: N He = n.N A = 0,5.6, 02.10 = 3, 01.10 hạt ⇒ Cần có N = 1 N = 3, 01.1023 = 1,505.10 23 phản ứng 2 He Năng lượng tỏa là: Q = N.∆E = 1,505.10 23.17,3 ≈ 2, 6.10 24 MeV Chọn A → 24 He + X Lấy độ hụt Ví dụ 9: [Trích đề thi THPT QG năm 2009] Cho phản ứng hạt nhân: 1T + D  khối hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He 0,009106u; 0,002491u; 0,030382u 1u = 931,5MeV / c Năng lượng tỏa phản ứng xấp xỉ A 21,076 MeV B 200,025 MeV C 17,498 MeV Lời giải: D 15,017 MeV Bảo tồn điện tích số khối, suy phương trình phản ứng X nơtrôn: T + 21 D  → 24 He + 01 n Năng lượng phản ứng: ∆E = (∆m He − ∆m D − ∆m T )c ⇔ ∆E = (0, 030382 − 0, 002491 − 0, 009106).931,5 ⇔ ∆E = 17, 498MeV Chọn C Ví dụ 10: Cho phản ứng hạt nhân 235 92 94 U + n  → 38 Sr + 140 54 Xe + 2n Biết lượng liên kết riêng hạt nhân phản ứng: U 7,59 MeV; Sr 8,59 MeV Xe 8,29 MeV Năng lượng tỏa phản ứng A 148,4 MeV Phương trình phản ứng: B 144,8 MeV 235 92 C 418,4 MeV Lời giải: D 184,4 MeV 94 U + n  → 38 Sr + 140 54 Xe + 2n Năng lượng phản ứng: ∆E = ASr εSr + A Xe ε Xe − A U ε U ⇔ ∆E = 94.8,59 + 140.8, 29 − 235.7,59 ⇔ ∆E = 184, 4MeV Chọn D Ví dụ 11: Dùng hạt α bắn vào hạt nhân Al đứng yên, làm xảy phản ứng hạt nhân 27 13 Al + α  → 30 15 P + n Cho độ hụt khối hạt α 0,030382u; lượng liên kết hạt nhân Al 225,05 MeV; lượng liên kết riêng hạt nhân P 8,35 MeV Phản ứng hạt nhân A thu vào 2,85 MeV B tỏa 2,85 MeV Phương trình phản ứng: 27 13 C thu vào 3,27 MeV Lời giải: D tỏa 3,27 MeV 30 Al + α  → 15 P+n Năng lượng phản ứng: ∆E = A p ε p − ∆E Al − ∆m α c ⇔ ∆E = 30.8,35 − 225, 05 − 0, 030382.931,5 ⇔ ∆E ≈ −2,85MeV < ⇒ phản ứng thu lượng Chọn A Ví dụ 12: Hạt nhân 210 84 Po đứng yên phóng xạ hạt α , biến đổi thành hạt nhân 206 82 Pb có kèm theo photon Bằng thực nghiệm, người ta đo lượng tỏa từ phản ứng 6,42735 MeV, động hạt α 6,18 MeV, tần số xạ phát 3,07417.10 19 Hz, khối lượng hạt nhân mPo = 209,9828u; mα = 4,0015u Khối lượng hạt nhân 206 82 A 206,0074u C 205,9676u Lời giải: B 206,1387u Phương trình phản ứng: 210 84 Pb lúc vừa sinh D 205,7803u Po  → 42 α + 206 82 Pb + hf Năng lượng xạ phát ra: hf = 6, 625.10−34.3, 07417.1019 = 20,3664.10−15 J = 0,12729MeV Ta có: (m Po − m Pb − m α )c = ∆E + K α + hf ⇔ (m Po − m Pb − m α )c = 6, 42735 + 6,18 + 0,12729 = 12, 73464MeV = 0, 01367uc ⇒ m Pb = m Po − m α − 0, 01367u = 209,9828u − 4, 0015u − 0, 01367u = 205,96763u Chọn C Ví dụ 13: Dưới tác dụng xạ gamma, hạt nhân 12 C đứng yên tách thành hạt nhân 42 He Tần số tia gamma 4.1021Hz Các hạt hêli có động Cho m c = 12,000u; mHe = 4,0015u; 1uc2 = 931MeV; h = 6,625.10-34(Js) Động hạt hêli A 5,56.10-13J B 4,6.10-13J C 6,6.10-13J Lời giải: 12 → 24 He + 24 He + 24 He Phương trình phản ứng: γ + C  2 Bảo toàn lượng toàn phần: hf + m Cc = 3m He c + 3K α Có: hf = 6, 625.10−34.4.1021 = 2, 65.10−12 J = 16,5625MeV ⇒ Kα = hf + m C c − 3m He c 16,5625 + 12, 000.931 − 3.4, 0015.931 = 3 ⇒ K α = 4,124MeV ≈ 6, 6.10 −13 J Chọn C D 7,56.10-13J → 2.α + 01 n xảy ra, lượng tử γ phải có lượng tối thiểu bao Ví dụ 14: Để phản ứng Be + γ  nhiêu? Cho biết, hạt nhân Be đứng yên, mBe = 9,01218u; mα = 4,0026u; mn=1,0087u; 1uc2 = 931,5MeV A 2,53 MeV B 1,44 MeV C 1,75 MeV Lời giải: D 1,6 MeV 2 Nếu phản ứng thu lượng ∆E = ∑ m truoc c − ∑ msau c < lượng tối thiểu phôtôn cần thiết để phản ứng thực ε = −∆E 2 Ta có: ∆E = m Be c − 2m α c − m n c = −1, 6(MeV) ⇒ ε = −∆E = 1, 6(MeV) Chọn D DẠNG 3: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG VÀ BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG  Bước 1: Viết phương trình định luật bảo toàn vectơ động lượng: uur uur uur uur uur uur uur uur PA + PB = PX + PY ⇔ m A v A + m B v B = m X v X + m Y v Y Biểu diễn vec-tơ sơ đồ hình học, từ rút phương trình độ lớn vec-tơ động lượng ta phương trình (1)  Bước 2: Viết phương trình định luật bảo tồn lượng tồn phần: K t + (m A + m B )c = K s + (m X + m Y )c Sử dụng mối liên hệ P K P = 2mK K =  P2 , ta phương trình (2) 2m Bước 3: Giả hệ phương trình (1) (2) Ví dụ 15: [Trích đề thi THPT QG năm 2012] Một hạt nhân X, ban đầu đứng yên, phát hạt α biến thành hạt nhân Y Biết hạt nhân X có số khối A, hạt α phát có tốc độ v Lấy khối lượng hạt nhân số khối tính theo đơn vị u Tốc độ hạt nhân Y A 4v A+4 B 4v A−4 C 2v A−4 D 2v A+4 Lời giải: Bảo toàn số khối bảo toàn điện tích, ta viết phương trình phản ứng: x  → 42 α + AZ−−42Y uur Bảo toàn động lượng (ban đầu X đứng yên ⇒ PX = ): A Z uu r uur uu r uur m v = Pα + PY ⇒ Pα = − PY ⇒ m α v α = m Y v Y ⇒ v Y = α mY Khối lượng hạt nhân số khối nó, tức m α = 4u, m Y = (A − 4)u , suy ra: v Y = Ví dụ 16: Hạt 234 92 U đứng yên bị vỡ thành hạt α hạt 230 90 4v Chọn B A−4 Th Chon mα=4,0015u; mTh=229,9737u u = 931,5 MeV/c2 Phản ứng khơng xạ sóng gamma Động hạt α sinh 4,0 MeV Khối lượng hạt nhân A 233,9796 u 234 92 U B 234,0032 u C 233,6796 u Lời giải D 233,7965 u 234 → 24 α + 23090Th Bảo tồn số khối, điện tích: 92 U  uu r uuu r uu r uuu r Bảo toàn động lượng: = Pα + PTh ⇒ Pα = −PTh ⇒ Pα2 = PTh ⇔ 2m α K α = 2m Th K Th ⇔ 4, 0015u.4 = 229,973u.K Th ⇒ K Th = 0, 0696MeV 2 Bảo toàn lượng toàn phần: Ku + muc = K α + K Th + (m α + m Th )c ⇔ m u c = + 0, 0696 + (4, 0015 + 229,9737).931,5 ⇒ m u = 233,97u Chọn A Ví dụ 17:[Trích đề thi THPT QG năm 2011] Bắn prôtôn vào hạt nhân Li đứng yên Phản ứng tạo hai hạt nhân X giống bay với tốc độ theo phương hợp với phương tới prơtơn góc 60° Lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối Tỉ số tốc độ prôtôn tốc độ hạt nhân X A B 1/4 C Lời giải: D 1/2 → 42 X Bảo tồn số khối, điện tích: p + Li  uu r uur uur Bảo toàn động lượng: Pp + = PX + PX Do hạt X hợp tới prơtơn góc 60° ⇒ chúng hợp với góc 120° Ta có: Pp2 = PX2 + PX2 + 2PX PX cos120° (2 hạt X sinh có tốc độ nên động lượng PX ) ⇔ Pp2 = PX2 ⇒ m p v p = m X v X ⇒ vp vX = mX = = Chọn A mp Ví dụ 18: Bắn hạt nhân α có động 18 MeV vào hạt nhân 14 N đứng yên ta có phản ứng α + 147 N  → 178 O + p Biết hạt nhân sinh véctơ vận tốc Cho m α = 4,0015u; mp=1,0072u; mN=13,9992u; mO=16,9947u; cho u = 931 Mev/c2 Động hạt prơtơn sinh có giá trị A 0,111 MeV B 0,555 MeV C 0,333 MeV Lời giải: 14 → 178 O + p Phương trình phản ứng: α + N  Ta có: K O = Kp mp m v2 m O v O2 = = (1) ; K p = p p mà v O = v p ⇒ K O m O 17 2 2 Bảo toàn lượng toàn phần: K α + (m α + m N )c = K O + K p + (m O + m p )c ⇒ K O + K p = K α + (m α + m N − m O − m p )c = 18 − 1,1172 D 0,938 MeV ⇒ K O + K p = 16,8828MeV Từ (1) (2), suy ra: K p = 0,9379MeV Chọn D Ví dụ 19: [Trích đề thi THPT QG năm 2013] Dùng hạt α có động 7,7 MeV bắn vào hạt nhân 14 N đứng yên gây phản ứng α + 147 N  → 11 p + 178 O Hạt nhân prơtơn bay theo phương vng góc với phương bay tới hạt α Cho khối lượng hạt nhân: m α = 4,0015u; mp=1,0073u; mN14=13,9992u; mO17=16,9947u; 1u = 931,5 Mev/c2 Động hạt nhân A 6,145 MeV B 2,214 MeV C 1,345 MeV Lời giải: 17 O D 2,075 Mev 14 → 11 p + 178 O Phương trình phản ứng: α + N  uu r uu r uur Bảo toàn động lượng: Pα = Pp + PO Do hạt p bay vng góc với hạt α nên: PO2 = Pα2 + Pp2 ⇔ m O K O = m α K α + m p K p (do P2 = 2mK) ⇔ 16,9947u.K O = 4, 0015u.7, + 1, 0073u.K p ⇔ 16,9947K O − 1, 0073K p = 30,81155 (1) Bảo toàn lượng toàn phần: K α + K N + (m α + m N )c = K p + K O + (m p + m O )c ⇔ 7, + + (4, 0015 + 13,9992).931,5 = K p + K O + (1, 0073 + 16,9947).931,5 ⇒ K p + K O = 6, 48905 Từ (1) (2), ta được: K O = 2, 075MeV; K p = 4, 414MeV Chọn D Ví dụ 20: Hạt α (mα = 4,001500 u) có động E α = 4,0000 MeV bắn vào hạt đứng im Phản ứng sinh hạt 30 15 27 13 Al (mAl = 26,9743 u) P (mP=29,97005 u) hạt nơtrôn (m n = 1,008665 u) bắn theo phương vng góc với phương chuyển động hạt α Cho 1u = 931,5 MeV/c Động (theo đơn vị MeV) hạt nhân 30 15 P hạt nơtrôn A 0,5585 MeV; 0,7262 MeV B 0,5132 MeV; 0,7262 MeV C 0,5585 MeV; 0,2467 MeV D 0,3521 MeV; 0,6255 MeV Lời giải: 27 → 30 Bảo toàn số khối điện tích: α + 13 Al  15 P + n uu r uu r uu r Bảo toàn động lượng: Pα + = PP + Pn 2 Do n bắn theo phương vng góc với α nên: PP = Pα + Pn ⇔ mP K P = mα K α + mn K n ⇔ 29,97005.K P = 4, 001500.4 + 1, 008665.K n (1) Bảo toàn lượng toàn phần: K α + K Al + (m α + m Al )c = K P + K n + (m P + m n )c ⇔ + + (4, 0015 + 26,9743).931,5 = K P + K n + (29,97005 + 1, 008665).931,5 ⇒ K P + K n = 1, 2846 (2) Từ (1) (2), ta được: K P = 0,5585MeV; K n = 0, 7262MeV Chọn C 9 → α + 63 Li Ví dụ 21: Dùng p có động K1 bắn vào hạt nhân Be đứng yên gây phản ứng p + Be  Phản ứng tỏa lượng 2,1 MeV Hạt nhân Li hạt α bay với động K2 = 3,58 MeV K3 = MeV Tính góc hướng chuyển động hạt α hạt p (lấy gần khối lượng hạt nhân, tính theo đơn vị u, số khối) A 45° B 90° C 75° Lời giải: D 120° Năng lượng tỏa phản ứng: ∆E = K + K − K1 = 2,1MeV ⇒ K1 = K + K − ∆E = 3,58 + − 2,1 = 5, 48MeV Ta có: P = 2mK , suy ra: P12 = 2m1K1 = 2uK1; P22 = 12uK ; P32 = 8uK ur uu r uu r Bảo tồn động lượng: P1 = P2 + P3 (hình vẽ) ⇒ P22 = P12 + P32 − 2P1P3 cos ϕ ⇒ cos ϕ = P12 + P32 − P22 2K1 + 8K − 12K = =0 2P1P3 16K1K ⇒ ϕ = 90° hay hạt α sinh chuyển động vng góc với hướng prơtơn Chọn B Ví dụ 22: Hạt nơtrơn có động MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên, gây phản ứng hạt nhân tạo thành hạt α hạt T Các hạt α T bay theo hướng hợp với hướng tới hạt nơtrơn góc tương ứng 15° 30° Bỏ qua xạ γ Phản ứng thu hay tỏa lượng? (cho tỷ số khối lượng hạt nhân tỷ số số khối chúng) A 17,4 MeV Ta có: ⇒ B 0,5 MeV Pα Pn PT = = sin 30° sin 45° sin15° mα vα m v m v = n n = T T sin 30° sin 45° sin15° C -1,3 MeV Lời giải: D -1,66 MeV → 24 He + 24 He Biết mLi = 7,0144u, mH = 1,0073u, mHe = Câu 24: Phản ứng hạt nhân sau Li + H  4,0015u, 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng sau là: A 7,26 MeV B 17,42 MeV C 12,6 MeV D 17,25 MeV → 11 H + 24 He Biết mH = 1,0073u, mD = 2,0136u, mT = 3,0149u, Câu 25: Phản ứng hạt nhân sau H + 2T  mHe = 4,0015u, 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng sau là: A 18,35 MeV B 17,6 MeV C 17,25 MeV D 15,5 MeV → 23 He + 24 He Biết mLi = 6,0135u, mH = 1,0073u, mHe3 = Câu 26: Phản ứng hạt nhân sau Li + H  3,0096u, mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng sau là: A 9,04 MeV B 12,25 MeV C 15,25 MeV D 21,2 MeV → 31T + 42 α + 4,8MeV Cho biết mn = 1,0087u; mT = 3,016u; mα = 4,0015u; 1u = 931 Câu 27: Li + n  MeV/c2 Khối lượng hạt nhân Li có giá trị A 6,1139u B 6,0839u C 6,411u D 6,0139u Câu 28: Hai hạt nhân D tác dụng với tạo thành hạt nhân hêli3 nơtrôn Biết lượng liên kết riêng D 1,09 MeV He3 2,54 MeV Phản ứng tỏa lượng A 0,33 MeV B 1,45 MeV C 3,26 MEV D 5,44 MeV Câu 29: Hạt nhân đơteri D có khối lượng 2,0136u Biết khối lượng prôton 1,0073u khối lượng nơtron 1,0087u Năng lượng liên kết riêng hạt nhân D A 1,86 MeV B 2,23 MeV C 1,12 MeV D 2,02 MeV Câu 30: Khi nói phản ứng hạt nhân tỏa lượng, điều sau sai? A Các hạt nhân sản phẩm bền hạt nhân tương tác B Tổng độ hụt hạt tương tác nhỏ tổng độ hụt khối hạt sản phẩm C Tổng khối lượng hạt tương tác nhỏ tổng khối lượng hạt sản phẩm D Tổng lượng liên kết hạt sản phẩm lớn tổng lượng liên kết hạt tương tác  Các định luật bảo tồn Phóng xạ Câu 31: Hạt nhân mẹ A có khối lượng m A đứng yên, phân rã thành hạt nhân B hạt α có khối lượng mB mα bỏ qua tia γ So sánh tỉ số động tỉ số khối lượng hạt sau phản ứng ta hệ thức K B mB = A K α mα m  K B B =  B ÷ K α  mα  K B mα = C K α mB m  K D B =  α ÷ K α  mB  Câu 32: Hạt nhân mẹ A có khối lượng m A đứng yên, phân rã thành hạt nhân B hạt α có khối lượng mB mα, có vận tốc vB vα Mối liên hệ tỉ số động năng, tỉ số khối lượng tỉ số độ lớn vận tốc hai hạt sau phản ứng xác định hệ thức sau đây? A K B v B mα = = K α vα m B B K B vB mB = = K α vα m α C K B vα m α = = K α vB mB D K B vα m B = = K α vB mα Câu 33: Cho phản ứng hạt nhân A → B + C Biết hạt nhân mẹ A ban đầu đứng n Có thể kết luận hướng trị số vận tốc hạt sau phản ứng? A Cùng phương, chiều, độ lớn tỉ lệ với khối lượng B Cùng phương, chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng C Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng D Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ với khối lượng Câu 34: Phát biểu sau sai phản ứng hạt nhân? A Độ hụt khối lớn lượng tỏa lớn B Các hạt sinh bền vững hạt ban đầu phản ứng tỏa lượng C Các hạt sinh bền vững hạt ban đầu phản ứng tự xảy D Điện tích, số khối, lượng động lượng bảo toàn Câu 35: Cho phản ứng hạt nhân sau A1 Z1 A + AZ22 B → A3 Z3 C + AZ44 D Độ hụt khối hạt nhân tương ứng ΔmA, ΔmB, ΔmC, ΔmD Gọi c tốc độ ánh sáng chân không, lượng phản ứng ΔE tính cơng thức A ∆E = (∆m A + ∆m B − ∆m C − ∆m D )c B ∆E = (∆m A + ∆m B + ∆m C + ∆m D )c C ∆E = (∆m C + ∆m D − ∆m A − ∆m B )c D ∆E = (∆m A − ∆m B + ∆m C − ∆m D )c Câu 36: Cho phản ứng hạt nhân A1 Z1 A + AZ22 B → A3 Z3 C + AZ44 D Năng lượng liên kết hạt nhân tương ứng ΔEA, ΔEB, ΔEC, ΔED Năng lượng phản ứng ΔE tính cơng thức A ∆E = ∆E A + ∆E B − ∆E C − ∆E D B ∆E = ∆E A + ∆E B + ∆E C + ∆E D C ∆E = ∆E C + ∆E B − ∆E A − ∆E D D ∆E = ∆E C + ∆E D − ∆E A − ∆E B Câu 37: Cho phản ứng hạt nhân sau A1 Z1 A + A2 Z2 B → A3 Z3 C + AZ44 D Năng lượng liên kết riêng hạt nhân tương ứng εA, εB, εC, εD Năng lượng phản ứng ΔE tính cơng thức A ∆E = A1εA + A 2εB − A 3εC − A εB B ∆E = A 3εC + A εD − A 2εB − A1εA C ∆E = A1εA + A 3εC − A 2εB − A εD D ∆E = A εB + A 4εD − A1εA − A 3εC Câu 38: Hạt nhân 238 U đứng yên phân rã α biến thành hạt nhân Thori Lấy khối lượng hạt số khối, động hạt α bay chiếm phần trăm lượng phân rã? A 1,68% B 98,3% C 16,8% D 96,7% Câu 39: Đồng vị phóng xạ A phân rã α biến đổi thành hạt nhân B Gọi ΔE lượng tạo phản ứng Kα, KB động hạt α B Khối lượng chúng tương ứng m α; mB Biểu thức liên hệ ΔE, Kα; mα; mB là: A ∆E = K α mα + mB mB B ∆E = K α mα + mB m B − mα C ∆E = K α mα + mB mα D ∆E = K α mα + mB 2m α Câu 40: Đồng vị phóng xạ A phân rã α biến đổi thành hạt nhân B Gọi ΔE lượng tạo phản ứng Kα, KB động hạt α B Khối lượng chúng tương ứng m α; mB Biểu thức liên hệ ΔE, KB; mα; mB là: A ∆E = K B mB mα B ∆E = K B mα + mB mα C ∆E = K B mα + mB mB D ∆E = K B mα + mB m B − mα Câu 41: Chất phóng xạ 210 84 Po phát tia α biến đổi thành 206 82 Pb Biết khối lượng hạt mPb = 205,9744u, mPo = 209,9828u, mα = 4,0026u Năng lượng tỏa hạt nhân Po phân rã A 4,8 MeV Câu 42: Chất phóng xạ B 5,4 MeV 210 84 C 5,9 MeV Po phát tia α biến đổi thành D 6,2 MeV 206 82 Pb Biết khối lượng hạt mPb = 205,9744u, mPo = 209,9828u, mα = 4,0026u Năng lượng tỏa 10 (g) Po phân rã hết A 2,2.1010 J B 2,5.1010 J C 2,7.1010 J D 2,8.1010 J  Các định luật bảo toàn Phản ứng hạt nhân đầy đủ → α + n + 17, 6MeV , biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023 Năng Câu 43: Cho phản ứng hạt nhân H + H  lượng tỏa tổng hợp (g) khí Heli bao nhiêu? A ΔE = 423,808.103 J B ΔE = 503,272.103 J C ΔE = 423,808.109 J D ΔE = 503,272.109 J → 31T + 24 α + 4,8MeV Năng lượng tỏa phân tích hồn Câu 44: Cho phản ứng hạt nhân Li + n  toàn (g) Li A 0,803.1023 MeV B 4.8.1023 MeV C 28,89.1023 MeV D 4,818.1023 MeV → 42 He + X + 2,1MeV Năng lượng tỏa từ phản ứng Câu 45: Cho phản ứng hạt nhân sau H + Be  tổng hợp (g) Heli A 5,61.1024 MeV B 1,26.1024 MeV C 5,06.1024 MeV D 5,61.1023 MeV Câu 46: Phân hạch hạt nhân 235 235 U lò phản ứng tỏa lượng 200 MeV Nếu phân hạch 1(g) U lượng tỏa Cho NA = 6,01.1023/mol A 5,013.1025 MeV B 5,123.1023 MeV C 5,123.1024 MeV D 5,123.1025 MeV Câu 47: Chất phóng xạ 210 84 Po phát tia α biến đổi thành 206 82 Pb Biết khối lượng hạt mPb = 205,9744u, mPo = 209,9828u, mα = 4,0026u Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên phân rã không phát tia γ động hạt α A 5,3 MeV B 4,7 MeV C 5,8 MeV Câu 48: Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 12 D 6,0 MeV C thành hạt α bao nhiêu? Cho biết m C = 11,9967u, mα = 4,0015u A ΔE = 7,2618 J B ΔE = 7,2618 MeV C ΔE = 1,16189.10-19 J D ΔE = 1,16189.10-13 MeV 27 13 Câu 49: Xét phản ứng hạt nhân xảy bắn phá nhôm hạt α: Al + α  → 30 15 P + n Biết khối lượng hạt mAl = 26,974u; mP = 29,97u; mα = 4,0015u; mn = 1,0087u; 1u = 931,5 MeV/c2 Tính lượng tối thiểu hạt α để phản ứng xảy Bỏ qua động hạt sinh A MeV Câu 50: Chất phóng xạ B MeV 210 84 C MeV Po phát tia α biến đổi thành D MeV 206 82 Pb Biết khối lượng hạt mPb = 205,9744u, mPo = 209,9828u, mα = 4,0026u Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên phân rã không phát tia γ động hạt nhân A 0,1 MeV B 0,1 eV C 0,01 MeV Câu 51: Hạt α có động Kα = 3,51 MeV đập vào hạt nhân D 0,2 MeV 27 13 Al đứng yên gây phản ứng A α + 27 → 30 13 Al  15 P + Z X Phản ứng tỏa hay thu lượng Cho biết khối lượng số hạt nhân tính theo u mAl = 26,974u; mn = 1,0087u; mα = 4,0015u mP = 29,9701u; 1u = 931 MeV/c2 A Tỏa 1,75 MeV B Thu vào 3,50 MeV C Thu vào 3,07 MeV D Tỏa 4,12 MeV Câu 52: Cho phản ứng phân hạch 235 235 89 → 144 U : n + 92 U  56 Ba + 36 Kr + 3n + 200MeV Biết 1u = 931 MeV/c2 Độ hụt khối phản ứng A 0,3148u B 0,2148u C 0,2848u D 0,2248u 2 → 23 He + n + 3, 25MeV Biết độ hụt khối 21 H ΔmD Câu 53: Cho phản ứng hạt nhân sau D + D  = 0,0024u; 1u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân He A 7,7188 MeV B 77,188 MeV C 771,88 MeV D 7,7188 eV Câu 54: Hạt nhân triti (T) đơteri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh hạt α hạt nơtrôn Cho biết độ hụt khối hạt nhân triti Δm T = 0,0087u, hạt nhân đơteri ΔmD = 0,0024u, hạt nhân X Δmα = 0,0305u; 1u = 931 MeV/c2 Năng lượng tỏa từ phản ứng bao nhiêu? A ΔE = 18,0614 MeV B ΔE = 38,7296 MeV C ΔE = 18,0614 J D ΔE = 38,7296 J → AZ X + 01 n Biết độ hụt khối hạt nhân 21 D Câu 55: Cho phản ứng tổng hợp hạt nhân: D  0,0024u, hạt nhân X 0,0083u Phản ứng tỏa hay thu lượng? Cho 1u = 931 MeV/c2 A Tỏa 4,24 MeV B Tỏa 3,26 MeV C Thu 4,24 MeV D Thu 3,26 MeV → 42 He + X Lấy độ hụt khối hạt nhân T, hạt nhân D, hạt Câu 56: Cho phản ứng hạt nhân 1T + D  nhân He 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u 1u = 931,5 MeV/c Năng lượng tỏa phản ứng xấp xỉ A 15,017 MeV B 200,025 MeV Câu 57: Tìm lượng tỏa hạt nhân lượng liên kết riêng hạt α; A 13,89 eV Câu 58: Hạt nhân 234 234 D 21,076 MeV U phóng xạ tia α tạo thành 230 Th Cho U , 230 Th là: 7,1 MeV; 7,63 MeV; 7,7 MeV B 7,17 MeV 238 C 17,498 MeV C 7,71 MeV D 13,98 MeV U đứng yên phân rã tạo thành hạt α hạt X Biết động hạt X 3,8.10 -2 MeV, lấy khối lượng hạt số khối, động hạt α A 2,22 MeV B 0,22 MeV C 4,42 MeV D 7,2 MeV → 31T + α + 4,8MeV Lấy khối lượng hạt số khối Câu 59: Cho phản ứng hạt nhân Li + n  Nếu động hạt ban đầu khơng đáng kể động hạt α A 2,06 MeV Câu 60: Hạt nhân B 2,74 MeV 226 C 3,92 MeV D 1,08 MeV Ra đứng yên phóng xạ α biến đổi thành hạt nhân X, biết động K α = 4,8 MeV Lấy khối lượng hạt nhân (tính u) số khối chúng, lượng tỏa phản ứng A 1.231 MeV Câu 61: Hạt nhân B 2,596 MeV 210 84 C 4,886 MeV D 9,667 MeV Po phóng xạ α biến thành hạt nhân X Cho mPo = 209,9828u; mX = 205,9744u; mα = 4,0015u; 1u = 931 MeV/c2 Động hạt α phóng A 4,8 MeV B 6,3 MeV C 7,5 MeV D 3,6 MeV Câu 62: Poloni 21084 Po chất phóng xạ α biến thành hạt nhân X, phân rã tỏa lượng 6,4329 MeV Biết khối lượng hạt nhân m Po = 209,9828u; mα = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c Khối lượng hạt nhân X bằng: A 205,0744u B 205,9744u C 204,9764u D 210,0144u → 31T + 42 α + 4,9MeV Giả sử động hạt nơtron Câu 63: Cho phản ứng hạt nhân Li + n  Li nhỏ, động hạt T hạt α A 2,5 MeV 2,1 MeV B 2,8 MeV 1,2 MeV C 2,8 MeV 2,1 MeV D 1,2 MeV 2,8 MeV Câu 64: Hạt nhân Poloni đứng yên, phóng xạ α biến thành hạt nhân X Cho m Po = 209,9373u; mα = 4,0015u; mX = 205,9294u; 1u = 931,5 MeV/c2 Vận tốc hạt α phóng A 1,27.107m/s B 1,68.107m/s C 2,12.107m/s D 3,27.107m/s Câu 65: Một hạt α bắn vào hạt nhân 27 13 Al đứng yên tạo hạt nơtron hạt X Cho m α = 4,0016u; mn = 1,00866u; mAl = 26,9744u; mX = 29,9701u; 1u = 931,5 MeV/c2 Các hạt nơtron X có động MeV 1,8 MeV Động hạt α A 5,8 MeV B 8,5 MeV C 7,8 MeV D 7,2 MeV Câu 66: Một hạt proton có động 5,58 MeV bắn vào hạt nhân 23 Na đứng yên, sinh hạt α hạt X Cho mp = 1,0073u; mNa = 22,9854u; mα = 4,0015u; mX = 19,987u; 1u = 931 MeV/c Biết hạt α bay với động 6,6 MeV Động hạt X A 2,89 MeV B 1,89 MeV C 3,9 MeV D 2,56 MeV → 42 He + X Câu 67: Người ta dùng proton bắn phá hạt nhân Be đứng yên theo phương trình p + Be  Biết proton có động Kp = 5,45 MeV, Heli có vận tốc vng góc với vận tốc proton có động KHe = MeV Cho độ lớn khối lượng hạt nhân (đo đơn vị u) xấp xỉ số khối A Động hạt X A 1,225 MeV B 3,575 MeV C 6,225 MeV D 2,125 MeV Câu 68: Hạt proton có động 5,48 MeV bắn vào hạt nhân Be đứng yên thấy tạo thành hạt nhân Li hạt X bay với động MeV theo hướng vng góc với hướng chuyển động hạt proton tới Tính vận tốc hạt nhân Li (lấy khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u gần số khối) Cho 1u = 931,5 MeV/c2 A 10,7.106 m/s B 1,07.106 m/s C 8,24.106 m/s D 0,824.106 m/s Câu 69: Cho chùm hạt α có động K α = MeV bắn phá hạt nhân nhôm 27 13 Al đứng yên Sau phản ứng, hai hạt sinh X nơtrôn Hạt nơtrơn sinh chuyển động vng góc với phương chuyển động hạt α Cho mα = 4,0015u; mAl = 26,974u; mX = 29,970u; mn = 1,0087u; 1u = 931 MeV/c2 Động hạt nhân X nơtrơn nhận giá trị giá trị sau đây? A KX = 1,5490 MeV; Kn = 0,5518 MeV B KX = 0,5168 MeV; Kn = 0,5112 MeV C KX = 0,5168 eV; Kn = 0,5112 eV D KX = 0,5112 MeV; Kn = 0,5168 MeV Câu 70: Một nơtrơn có động 1,15 MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên tạo hạt α hạt X, hai hạt bay với vận tốc Cho m α = 4,0016u; mn = 1,00866u; mLi = 6,00808u; mX = 3,016u; 1u = 931,5 MeV/c2 Động hạt X phản ứng A 0,42 MeV B 0,15 MeV C 0,56 MeV Câu 71: : Bắn hạt α có động Kα = MeV vào hạt nhân nitơ 14 D 0,25 MeV N đứng yên thu hạt proton hạt X Cho mα = 4,0015u; mX = 16,99470u; mN = 13,9992u; mn = 1,0073u; 1u = 931 MeV/c2 Biết hai hạt sinh có vận tốc động hạt proton có giá trị A Kp = 0,156 MeV B Kp = 0,432 MeV C Kp = 0,187 MeV D Kp = 0,3 MeV Câu 72: Cho proton có động Kp = 1,46 MeV bắn vào hạt nhân liti Li đứng yên Hai hạt nhân X sinh giống có động Cho m Li = 7,0742u; mX = 4,0015u; mp = 1,0073u; 1u = 931 MeV/c2, e = 1,6.10-19 C Động hạt nhân X sinh A KX = 9,34 MeV B KX = 37,3 MeV C KX = 34,9 MeV Câu 73: Một proton có động 4,8 MeV bắn vào hạt nhân 23 11 D KX = 36,5 MeV Na đứng yên tạo hạt α hạt X Biết động hạt α 3,2 MeV vận tốc hạt α lần vận tốc hạt X Năng lượng tỏa phản ứng A 1,5 MeV B 3,6 MeV C 1,2 MeV D 2,4 MeV Câu 74: Cho hạt proton có động Kp = 1,8 MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên, sinh hai hạt α có độ lớn vận tốc không sinh tia γ nhiệt Cho biết: m P = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931 MeV/c2 = 1,66.10-27 kg Động hạt sinh bao nhiêu? A Kα = 8,70485 MeV B Kα = 9,60485 MeV C Kα = 0,90000 MeV D Kα = 7,80485 MeV Câu 75: Cho hạt prơtơn có động Kp = 1,8 MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên, sinh hai hạt α có độ lớn vận tốc không sinh tia γ nhiệt Cho biết: m P = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931 MeV/c2 = 1,66.10-27 kg Độ lớn vận tốc hạt sinh bao nhiêu? A vα = 2,18734615 m/s B vα = 15207118,6 m/s C vα = 21506212,4 m/s D vα = 30414377,3 m/s Câu 76: Đồng vị 234 92 U phóng xạ α biến thành hạt nhân Th khơng kèm theo xạ γ Tính lượng phản ứng tìm động năng, vận tốc Th? Cho m α = 4,0015u; mU = 233,9904u; mTh = 229,9737u; 1u = 931 MeV/c2 A thu 14,15 MeV; 0,242 MeV; 4,5.105 m/s B tỏa 14,15 MeV; 0,242 MeV; 4,5.105 m/s C tỏa 14,15 MeV; 0,422 MeV; 5,4.105 m/s D thu 14,15 MeV; 0,422 MeV; 5,4.105 m/s Câu 77: Cho hạt proton có động Kp = 1,8 MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên, sinh hai hạt α có độ lớn vận tốc không sinh tia γ nhiệt Cho biết: m P = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931 MeV/c2 = 1,66.10-27 kg Động hạt sinh bao nhiêu? A Kα = 8,70485 MeV B Kα = 9,60485 MeV C Kα = 0,90000 MeV D Kα = 7,80485 MeV Câu 78: Cho hạt proton có động K p = 1,8 MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên sinh hai hạt α có độ lớn vận tốc không sinh tia γ nhiệt Cho biết: m P = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931 MeV/c2 = 1,66.10-27 kg Độ lớn vận tốc hạt sinh bao nhiêu? A vα = 2,18734615 m/s B vα = 15207118,6 m/s C vα = 21506212,4 m/s D vα = 30414377,3 m/s 27 → 30 Câu 79: Hạt α bắn vào hạt nhân Al đứng yên gây phản ứng: α + 13 Al  15 P + n Phản ứng thu lượng Q = 2,7 MeV Biết hai hạt sinh có vận tốc, tính động hạt α (coi khối lượng hạt nhân số khối chúng) A 1,3 MeV B 13 MeV C 3,1 MeV D 31 MeV Câu 80: Hạt α có động 3,51 MeV bắn vào hạt nhân 2713 Al đứng yên sinh nơtron hạt X có động Biết phản ứng thu lượng 4,176.10 -13 (J) lấy gần khối lượng hạt nhân số khối Vận tốc hạt nơtron sinh là: A 5,2.106 m/s B 7,5.106 m/s C 9,3.106 m/s D 16,7.106 m/s B 7,5.10 m/s C 9,3.10 m/s D 16,7.10 m/s Trong file ảnh A 5,2.10 m/s Câu 81: Hạt α có động Kα = MeV bắn vào hạt nhân Nitơ đứng yên gây phản ứng: α + 147 N  → 11 H + X Tìm lượng phản ứng vận tốc hạt nhân X Biết hai hạt sinh có động Cho mα = 4,002603u; mN = 14,003074u; mH = 1,0078252u; mX = 16,999133u; 1u = 931,5 MeV/c2 A tỏa 11,93 MeV; 0,399.107 m/s B thu 11,93 MeV; 0,399.107 m/s C tỏa 1,193 MeV; 0,399.107 m/s D thu 1,193 MeV; 0,399.107 m/s Câu 82: Hạt α có động 5,30 MeV bắn phá hạt nhân 94 Be đứng yên sinh hạt nhân Cacbon 126 C hạt nhân X Biết hạt nhân Cacbon có động 0,929 MeV phương vận tốc hạt nhân Cacbon va hạt nhân X vng góc Lấy khối lượng hạt nhân số khối Động hạt nhân X bằng: A 5,026 MeV B 10,052 MeV C 9,852 MeV D 22,129 MeV Câu 83: Cho proton có động 1,46 MeV bắn vào hạt nhân 73 Li đứng yên Hai hạt nhân X sinh có động 9,34 eV Năng lượng tỏa từ phản ứng bằng: A 17,22 MeV B 20,14 MeV Câu 84: Bắn phá hạt anpha vào hạt nhân C 10,07 MeV 14 D 18,68 MeV N đứng yên tạo proton 17 O Phản ứng thu lượng 1,52 Mev Giả sử hai hạt sinh có vecto vận tốc Động hạt anpha (xem khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u gần số khối nó) bao nhiêu? A 1,36 MeV B 1,65 MeV C 1,95 MeV D 1,56 MeV LỜI GIẢI CHI TIẾT Câu 1: 14 C → β− + 147 N Hạt nhân sinh có 7p 7n Chọn C Câu 2: 14 X → β− + α + 105Y Khi số khối giảm 4, số prơtơn giảm Chọn D Câu 3: 210 84 Po → 206 82 Câu 4: 226 88 Po → 22 86 Câu 5: 226 88 Po → 42 α + 222 86 X Chọn C Pb + 42 X suy X hạt α Chọn A Pb + 24 X suy X hạt α Chọn C −3 Câu 6: Ta có: m − m = −1,3.10 u < Do lượng mà phản ứng thu vào là: ∆E = (m − m )c = 1,3.10 −3 uc = 1,3.10−3.931 = 1, 21MeV Chọn C −3 Câu 7: Ta có: m − m = −1, 72.10 u < Do lượng mà phản ứng thu vào là: ∆E = (m − m )c = 1, 72.10 −3 uc = 1, 72.10 −3.931 = 1, 60132MeV Chọn B Câu 8: Do tổng khối lượng hạt trước phản ứng nhỏ tổng khối lượng hạt sau phản ứng 2 0,02u nên phản ứng thu: ∆E = (m − m )c = 0, 02uc = 0, 02.931,5 = 18, 63MeV Chọn A Câu 9: 226 88 Ra → 42 He + −01 e + 214 83 X Chọn B Câu 10: Phản ứng hạt nhân: 25 12 Mg + 11 X → 22 11 Câu 11: Phản ứng hạt nhân: 37 17 Cl + 11 X → Ar + 01 n ⇒ Hạt nhân X 11 H Chọn A Câu 12: Phương trình phóng xạ Câu 13: Phương trình phân rã: 209 84 238 92 37 18 Na + 24 α ⇒ 11 X hạt proton Chọn D Po → 24 He + 205 82 Pb Chọn C U → −02 X + 234 92 U + He ⇒ X electron Chọn C Câu 14: 238 92 U→ 206 82 U + 42 α + −01 e Chọn D Câu 15: 234 92 U→ 82 206 Pb + 42 He + −01 e Chọn A Câu 16: 235 92 X→ 207 82 Y + 42 He + −01 e Chọn D Câu 17: Trong phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn động Chọn C Câu 18: Trong hạt nhân khơng có định luật bảo tồn khối lượng Chọn D Câu 19: Định luật bảo toàn số khối: A1 + A = A + A Định luật bảo tồn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 Chọn C  PA + PB = PC + PD  2 2 Câu 20: Định luật bảo toàn động lượng  m A c + K A + m Bc + K B = m C c + K C + m D c + K D Chọn C  2 2 m A c + m Bc = mCc + m Dc Câu 21: Trong phản ứng hạt nhân lượng tồn phần ln bảo tồn Chọn D Câu 22: Động lượng hạt đo đơn vị MeV/c Chọn C 2 Câu 23: ∆E = (m − m)c = (m Al + m He − m P − m n )c − 2, 67197MeV ⇒ Phản ứng thu lượng Chọn B 2 Câu 24: ∆E = (m − m)c = (m Li + m H − 2m He )c = 17, 42MeV Chọn B 2 Câu 25: ∆E = (m − m)c = (m D + m T − m H − m He )c = 18,35MeV Chọn A 2 Câu 26: ∆E = (m − m)c = (m Li + m H − m He3 − m He4 )c = 9, 04MeV Chọn A 2 Câu 27: ∆E = (m − m)c ⇔ (m Li + m n − m T − m α )c = 4,8 ⇔ m Li = 6, 0139 Chọn D Câu 28: ∆E = A ε + A 3ε3 − A 2ε − A1ε1 = 3, 26MeV Chọn C Câu 29: Năng lượng liên kết riêng ε = ∆E = 1,12MeV Chọn C A Câu 30: Khi phản ứng tỏa lượng m > m Chọn C uur uur K B mα = Câu 31: Bảo toàn động lượng: p α + p B = ⇒ p α = p B ⇔ m α K α = m B K B ⇔ Chọn C Kα mB uur uur K B mα p = Câu 32: Bảo toàn động lượng: α + p B = ⇒ p α = p B ⇔ m α K α = m B K B ⇔ Kα mB m m K B m B v 2B m B v 2B m α v B2 m α2 v K v = ⇔ = ⇔ = ⇔ B = α ⇒ B = B = α Chọn A Lại có 2 K α mα v α m α v α m B vα m B vα mB K α vα mB uur uur vB mC = Câu 33: Hạt nhân A đứng yên Bảo tồn động lượng ta có p B + pC = ⇒ vC m B ⇒ vận tốc hạt sau phản ứng phương, ngược chiều độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng Chọn C Câu 34: Phản ứng hạt nhân tự phát phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt nhân khác Chọn C Câu 35: Năng lượng phản ứng ∆E = (∆m C + ∆m D − ∆m A − ∆m B )c Chọn C Câu 36: Năng lượng phản ứng ∆E = ∆E C + ∆E D − ∆E A − ∆E B Chọn D Câu 37: Ta có ∆E = εA ⇒ ∆E = A 3εC + A 4ε D − A 2ε B − A1ε A Chọn B Câu 38: Phương trình phóng xạ 238 U → α + 234 T uur uur K α m T 234 = = = 58,5 ⇒ K α = 58,5K T Bảo tồn động lượng ta có p α = p T ⇒ m α K α = m T K T ⇔ K T mα Bảo toàn lượng ∆E = K T + K α = 59,5K T ⇒ K α 58,5 = = 0,983 Chọn B ∆E 59,5 uur uur Kα mB K m = ⇒ KB = α α Câu 39: Bảo toàn động lượng p α + p B = ⇔ K B mα mB Bảo toàn lượng ⇒ ∆E = K α + K B = K α + K αmα (m + m B )K α ⇔ ∆E = α Chọn A mB mB uur uur Kα mB K m p = ⇒ Kα = B B Câu 40: Bảo toàn động lượng α + p B = ⇔ K B mα mα Bảo toàn lượng ⇒ ∆E = K α + K B = K B + (m + m B )K B K BmB ⇔ ∆E = α Chọn B mα mα Câu 41: Ta có ∆E = ∆mc = (m Po − m Pb − m α )931,5 = 5, 4(MeV) Chọn B Câu 42: ∆E = ∆mc = (m Po − m Pb − m α )931,5 = 5, 4(MeV) Khi 10 g Po phân rã hết: ∆E = nW1k = m N A W1k = 2,5.1010 (J) Chọn B 210 Câu 43: ∆E = nW1k = m N A W1k = 423,808.109 (J) Chọn C Câu 44: ∆E = nW1k = m N A W1k = 4,818.1023 (MeV) Chọn D Câu 45: ∆E = nW1k = m N A W1k = 1, 26.1024 (MeV) Chọn B Câu 46: ∆E = nW1k = m N A W1k = 5,123.1023 (MeV) Chọn B Câu 47: Ban đầu hạt Po đứng yên ⇒ k động lượng động uur uuu r r ⇒ m α v α + m Pb v Pb = Hay: m α v α = m Pb v Pb ⇒ m α vα m v m2 v2 W m = ⇒ ( α α ) = ⇒ 2α α2 = ⇒ dα = Pb m Pb v Pb m Pb v Pb m Pb v Pb WdPb m α Độ hụt khối: ∆m = 0, 0058(u) ⇒ Tỏa lượng Năng lượng tỏa là: ∆E = ∆mc = 5, 403(MeV) Năng lượng cung cấp động cho hạt α Pb ⇒ Wdα + WdPb = 5, 403(MeV)  Wdα m Pb = = 51, 46  Giải hệ:  WdPb m α Ta được: Wdα = 5,3(MeV) Chọn A  W + W = 5, 403 dPb  dα Câu 48: ∆E = ∆mc = (m C − 3m α )931,5 = −7, 2618(MeV) Chọn B Câu 49: ∆E = ∆mc = (m Al + m α − m P − m n )931,5 = −3(MeV) Chọn C Câu 50: Ban đầu hạt Po đứng yên ⇒ k động lượng động uur uuu r r ⇒ m α v α + m Pb v Pb = Hay: m α v α = m Pb v Pb ⇒ m α vα m v m2 v2 W m = ⇒ ( α α ) = ⇒ 2α α2 = ⇒ dα = Pb m Pb v Pb m Pb v Pb m Pb v Pb WdPb m α Độ hụt khối: ∆m = 0, 0058(u) ⇒ Tỏa lượng Năng lượng tỏa là: ∆E = ∆mc = 5, 403(MeV) Năng lượng cung cấp động cho hạt α Pb ⇒ Wdα + WdPb = 5, 403(MeV)  Wdα m Pb = = 51, 46  Giải hệ:  WdPb m α Ta được: WdPb = 0,1(MeV) Chọn A  W + W = 5, 403 dPb  dα Câu 51: ∆E = ∆mc = (m Al + m α − m P − m n )931,5 = −3, 07(MeV) ⇒ Phản ứng thu vào 3,07 MeV Chọn C Câu 52: ∆m = ∆E 200 = = 0, 214(u) ⊕ Chọn B c 931 −3 Câu 53: ∆E = (∆m He − 2∆m H )931 = 3, 25(MeV) ⇒ ∆m He = 8,3.10 (u) ⇒ ε He = ∆m He c = 7, 7188(MeV) Chọn A Câu 54: T + D → α + n ⇒ ∆E = ( ∆m α − ∆m D − ∆m T )c = 18, 0614(MeV) Chọn A Câu 55: Ta có T + D → α + n ⇒ ∆E = (∆m X − 2∆m D )c = 3, 26(MeV) ⇒ Phản ứng tỏa 3,26 MeV Chọn B Câu 56: T + D → α + n ⇒ ∆E = ( ∆m α − ∆m D − ∆m T )c = 17, 498(MeV) Chọn C 2 Câu 57: ∆E = ∆m α c + ∆m Th c − ∆m U c = A α ε α + A Th ε Th − A U ε U = 13,98(MeV) Chọn D Câu 58: Do hạt nhân ban đầu đứng yên ⇒ m α Wα = m X WX ⇒ Wα = m X WX = 2, 22(MeV) Chọn A mα Câu 59: Động ban đầu hạt không đáng kể ⇒ m α Wα = m T WT ⇒ Wα = 3WT Mà Wα + WT = 4,8(MeV) Giải hệ ⇒ Wα = 2, 06(MeV) Chọn A Câu 60: Do hạt nhân ban đầu đứng yên ⇒ m α Wα = m X WX ⇒ WX = m α Wα = 0, 086(MeV) mX ⇒ ∆E = WX + Wα = 4,886(MeV) Chọn C Câu 61: ∆E = ∆mc = (m Po − m X − m α )931,5 = 6, 42(MeV) = Wα + WX Mà m α Wα = m X WX Giải hệ ⇒ Wα = 6,3(MeV) Chọn B Câu 62: ∆E = ∆mc = (m Po − m X − m α )931,5 = 6, 4329(MeV) ⇒ m X = 205,9744(u) Chọn B uur uur Câu 63: Bảo toàn động lượng: p α + p T = ⇔ p α = m α v α = p T = m T v T ⇒ 2m α K α = 2m T K T ⇒ KT = mα m + mT K α Năng lượng tỏa phản ứng ∆E = 4,9MeV = K T + K α = α Kα m pb mT ⇒ Kα = m m T ∆E = 2,1MeV ⇒ K T = α K α = 2,8Mev Chọn C mα + mT mT Câu 64: ∆E = (m Po − m α − m X ).936,5 = 5,9616Mev uur uur Bảo toàn động lượng: PX + Pα = ⇔ PX = Pα ⇔ 2m X k X = 2m α k α ⇔ mx k α = = 51, 46 ⇒ k α = 51, 463k X mα k X Bảo toàn lượng ⇒ ∆E = K X + K α ⇒ k α = 05,848Mev ⇒ v = 2k α = 1, 68.107 m / s Chọn B mα Câu 65: Năng lượng phản ứng ∆E = (26,9744 + 4, 0016 − 29,9701 − 1, 00866).931,5 = −2,571Mev ⇒ Phản ứng thu lượng ⇒ K α = K X + K n + ∆E = 8,37Mev Chọn B Câu 66: Năng lượng phản ứng ∆E = (m P + m Na − m X − m α )c = 3,9123Mev Theo định luật bảo toàn: K p = K α + K X − ∆E ⇒ K X = K p − K α + ∆E = 2,89Mev Chọn A uu r uuu r uur 2 Câu 67: Bảo toàn động lượng: p p = p He + p X ⇔ pX = p He + p p m HeWHe + m PWP = 3,575Mev Chọn B mX uu r uuu r uur Câu 68: Bảo toàn động lượng: Pp = PHe + PLi ⇔ 2m XWX = 2m HeWHe + 2m PWP ⇒ WX = Ta có hạt X bay theo hướng vng góc với hướng chuyển động hạt proton ⇒ PLi2 = Pα2 + Pp2 ⇔ m Li K Li = m α K α + m P K P ⇔ K Li = 3,58Mev ⇒ v = 10, 7.106 m / s Chọn A Câu 69: Năng lượng phản ứng: ∆E = (m α + m Al − m X − m n )c = −2,98Mev ⇒ Phản ứng thu lượng Theo định luật bảo toàn lượng: K α = K n + K X + ∆E ⇒ K X = K α − K n − ∆E = 1, 02Mev (1) Do hạt Nơtron sinh chuyển động vng góc với phương chuyển động hạt α ⇒ p 2X = p 2He + p n2 ⇒ 2m X K X = 2m He K He + 2m n K n ⇒ K X = m He K He + m n K n (2) mX K X = 0,5168Mev Từ (1) (2) ⇒  Chọn B K n = 0,5112Mev Câu 70: Năng lượng phản ứng: ∆E = (m n + m Li − m X − m α )c = −0,80109Mev ⇒ Phản ứng thu lượng Theo định luật bảo toàn ta có: K n = K α + K X + ∆E ⇒ K X = K n − K α − ∆E = 0,34891 − K α (1) Theo đề α hạt X bay vận tốc ⇒ K X mX m = ⇒ K X = X K α (2) K α mα mα Từ (1) (2) ⇒ K X = 0,15Mev Chọn B Câu 71: ∆E = −1, 21095Mev Theo bài, v X = v p ⇒ K X mX = = 16,87 ⇒ K X = 16,87K p K p mp Bảo toàn lượng: ∆E + K α = K X + K p ⇒ K p = 0,156Mev Chọn A Câu 72: ∆E = 73,12275Mev Hai hạt nhân X sinh giống có động Bảo toàn lượng: ∆E + K p = 2K X ⇒ K X = 37,3Mev Chọn B 23 20 Câu 73: Ta có: p + 11 Na → 2 α + 10 X ⇒ K α m α vα2 22 = = = ⇒ K X = 4Mev K X m X v 2X 20 12 Bảo toàn lượng: ∆E + K p = K X + K α ⇒ ∆E = 2, 4Mev Chọn D Câu 74: ∆E = 17, 4097Mev Bảo toàn lượng ∆E + K p = 2K α ⇒ K α = 9, 60485Mev Chọn B Câu 75: ∆E = 17, 4097Mev 2K α = 2,1514746m / s mα Bảo toàn lượng ∆E + K p = 2K α ⇒ K α = 9, 60485Mev ⇒ v = Chọn C Câu 76: ∆E = 14,15Mev > ⇒ Phản ứng tỏa lượng uuu r uur Bảo toàn động lượng: PTh + Pα = ⇔ PTh = Pα ⇔ m Th K Th = m α K α ⇔ m Th K α = = 57, 47 ⇔ K α = 57, 47K Th m α K Th Bảo toàn lượng: ∆E = K α + K Th ⇒ K Th = 0, 242Mev ⇒ v = 4,5.10 m / s Chọn B Câu 77: ∆E = ∆mc = 2K He − K p ⇒ K He = 9, 60485(MeV) Chọn B Câu 78: ∆E = ∆mc = 2K α − K p ⇒ K α = 9, 60485(MeV) ⇒ v α = 2k α = 21506212, 4(m / s) mα Chọn C Câu 79: Do hạt sinh có vận tốc: v P = v n ⇒ K p = Ta có ∆E = K n + K p − K α = 31K n − K α = uur uur uur Bảo toàn động lượng: p α = p P + p N ⇒ mα K α = m P K P + m n K n = mP K n = 30K n mn 31 K p − K α = −2, 7(MeV) 30 m p ( ∆E + K α ) 30m o (∆E + K α ) + ⇒ K α = 3,1(MeV) 31 31 Chọn C Câu 80: ∆E = ∆mc = K n + K X − K α ⇒ K n = 0, 45(MeV) ⇒ v n = 2K n = 9,3.10 (m / s) mn Chọn C Câu 81: ∆E = ∆mc = −1,193(MeV) ⇒ Phản ứng thu lượng 1,193 MeV Mà ∆E = K X + K p − K α ⇒ K X = 1, 404(MeV) ⇒ v X = 2K X = 0,399.10 (m / s) Chọn D mX Câu 82: ∆E = ∆mc = K X + K C − K α ⇒ K X = 10, 052(MeV) Chọn B Câu 83: ∆E = ∆mc = 2K X − K p = 17, 22(Mev) Chọn A Câu 84: ∆E = K p + K O − K α = −1,52(MeV) uur uur uu r Bảo toàn động lượng: p α = p O + p p ⇒ mα K α = m O K O + m p K p = Chọn C m p (∆E + K α ) m o (∆E + K α ) + ⇒ K α = 1,95(MeV) 2 ... nói phản ứng hạt nhân, phát biểu sau đúng? A Tổng động hạt trước sau phản ứng hạt nhân ln bảo tồn B Tất phản ứng hạt nhân thu lượng C Tổng khối lượng nghỉ (tĩnh) hạt trước sau phản ứng hạt nhân. .. Trong phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn động Chọn C Câu 18: Trong hạt nhân khơng có định luật bảo toàn khối lượng Chọn D Câu 19: Định luật bảo toàn số khối: A1 + A = A + A Định luật bảo toàn. .. Giả sử phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng hạt trước phản ứng nhỏ tổng khối lượng hạt sau phản ứng 0,02 u Phản ứng hạt nhân A thu lượng 18, 63 MeV B thu lượng 1,8 63 MeV C tỏa lượng 1,8 63 MeV D