Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số nơtron bằng nhau, số prôton khác nhau.. Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có khối lượng bằng nhau.[r]
(1)VẬT LÍ HẠT NHÂN
I CẤU TẠO HẠT NHÂN, ĐỘ HỤT KHỐI, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT 1 Dạng 1:
a Cấu tạo hạt nhân:
27 19 27 1,67262.10 prôtôn 1,6.10 tạo nên từ
1,67493.10 ( - ) nơtrôn
0 : không mang điện
p p A Z n p m kg Z q C X m kg
N A Z
q
b Đơn vị khối lượng nguyên tử (u):
27 1,007276 1 1,66055.10 1,008665 p n m u u kg m u
c Các công thức liên hệ: +) Số mol:
23 A
; A: khối lượng mol(g/mol) hay số khối (u) : khối lượng
N: số hạt nhân nguyên tử ;
N 6,023.10 nguyên tử/mol
A
A A
m m NA
A N N mN N N A
d Bán kính hạt nhân:
1 15 3
1,2.10 ( )
R A m
e Đồng vị : Những hạt nhân có cùng số proton (Z) khác số notron (N) gọi là đồng vị
2 Bài tập:
Câu Cho hạt nhân 10X
5 Hãy tìm phát biểu sai:
A Số nơtrôn: B Số prôtôn: C Số nuclơn: 10 D Điện tích hạt nhân: 6e Câu Các chất đồng vị là nguyên tố có
A cùng khối lượng khác điện tích hạt nhân B cùng số khối khác số nuclơn
C cùng điện tích hạt nhân khác số prơtơn D.cùng điện tích hạt nhân khác số nơtrôn Câu Số nguyên tử có 2g 10Bo
5 :
A. 4,05.1023 B 6,02.1023 C 1,50.1023 D 2,95.1023 E 3,96.1023 Câu Số nguyên tử có 1g Hêli (He = 4,003) là:
A 15,05.1023 B 35,96.1023 C 1,50.1023 D 3,96.1023
Câu Phát biểu nào sau là nói cấu tạo hạt nhân nguyên tử? A Hạt nhân cấu tạo từ nuclôn
B Có hai loại nuclôn là prôtôn và nơtron
C Số prôtôn hạt nhân số êlectron nguyên tử D Cả A, B và C
Câu Phát biểu nào sau là sai nói cấu tạo hạt nhân nguyên tử?
A Prôtôn hạt nhân mang điện tích +e B Nơtron hạt nhân mang điện tích - e C Tổng số prôtôn và nơtron gọi là số khối D A B C sai
Câu Phát biểu nào sau là nói nói đồng vị? A Các hạt nhân đồng vị có cùng số Z khác số A B Các hạt nhân đồng vị có cùng số A khác số Z C Các hạt nhân đồng vị có cùng số nơtron
D A, B và C
Câu Phát biểu nào sau là đúng? A Hạt nhân nguyên tử AX
(2)B Hạt nhân nguyên tử AX
Z cấu tạo gồm Z prôton và A nơtron
C Hạt nhân nguyên tử AX
Z cấu tạo gồm Z prôton và (A - Z) nơtron
D Hạt nhân nguyên tử AX
Z cấu tạo gồm Z nơtron và (A + Z) prôton
Câu Phát biểu nào sau là đúng?
A Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prôton B Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ nơtron
C Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prôton và nơtron D Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prôton, nơtron và electron Câu 10 Phát biểu nào sau là đúng?
A Đồng vị là nguyên tử mà hạt nhân chúng có số khối A
B Đồng vị là nguyên tử mà hạt nhân chúng có số prôton nhau, số nơtron khác C Đồng vị là nguyên tử mà hạt nhân chúng có số nơtron nhau, số prôton khác D Đồng vị là nguyên tử mà hạt nhân chúng có khối lượng
Câu 11 Đơn vị khối lượng nguyên tử u là
A khối lượng hạt nhân nguyên tử Hyđrô B khối lượng nguyên tử Hyđrô
C 12
1
khối lượng đồng vị Cacbon 12C
6 D
12 1
khối lượng hạt nhân đồng vị Cacbon 12C
6
Câu 12 Hạt nhân 238U
92 có cấu tạo gồm:
A 238p và 92n; B 92p và 238n; C 238p và 146n; D 92p và 146n
DẠNG 2: XÁC ĐỊNH ĐỘ HỤT KHỐI, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT RIÊNG 1 Phương pháp:
+ Sử dụng cơng thức tính độ hụt khối: m = m0 – m
Trong đó m0 = Zmp + Nmn = Zmp + (A-Z)mn là khối lượng nuclôn , m là khối lượng hạt nhân X + Năng lượng liên kết Wlk = m.c2 = (m0-m)c2
+ Năng lượng liên kết riêng (là lượng liên kết tính cho nuclơn): Wlk A + Chuyển đổi đơn vị từ uc2 sang MeV: uc2 = 931,5MeV.
Lưu ý: * Năng lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền vững.
* H.nhân có số khối khoảng từ 50 đến 70, n.lượng liên kết riêng chúng có giá trị lớn vào khoảng 8,8 MeV/nu
2 Bài tập:
Bài Khối lượng hạt nhân 23290Th là mTh = 232,0381(u), biết khối lượng nơtrôn là mn=1,0087 (u) khối lượng prôtôn là mp = 1,0073 (u) Độ hụt khối hạt nhân 23290Th là
A 1,8543 (u) B 18,543 (u) C 185,43 (u) D 1854,3 (u) Bài Khối lượng hạt nhân 10Be
4 là 10,0113 (u), khối lượng nơtrôn là mn = 1,0086 (u) khối lượng prôtôn là mp = 1,0072 (u) và 1u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân 104Be là
A 64,332 (MeV) B 6,4332 (MeV) C 0,64332 (MeV) D 6,4332 (MeV)
Bài Cho biết mp = 1,0073u ; mn = 1,0087u ; mD = 2,0136u ; 1u = 931 MeV/c2 Tìm lượng liên kết nguyên tử Đơtêri 2H
1
A 9,45 MeV B 2,23 MeV C 0,23 MeV D Một giá trị khác
Bài Hạt nhân (4He
2 ) có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023mol-1, 1u = 931MeV/c2 Các
nuclon kết hợp với tạo thành hạt , lượng tỏa tạo thành 1mol khí Heli là (mp = 1,0073u ; mn = 1,0087u)
A 2,7.1012J B 3,5.1012J C 2,7.1010J D 3,5.1010J
Bài Biết khối lượng hạt nhân mC = 12,000u; m = 4,0015u; mp = 1,0073u; mn = 1,0087u và 1u = 931MeV/c2 lượng cần thiết tối thiểu để chia hạt nhân 12
6Cthành ba hạt theo đơn vị Jun là
A 6,7.10-13J B 6,7.10-15J C 6,7.10-17J D 6,7.10-19J Bài Khối lượng hạt nhân 10Be
(3)của nơ-tron là mn 1,0087(u); cho uc2 931MeV Hãy trả lời câu hỏi sau: 1- Độ hụt khối hạt nhân 10Be
4 bao nhiêu?
A 0,0613(u); B 0,0811(u); C 0,0910(u); D 0,0701(u). 2- Năng lượng liên kết hạt nhân 10Be
4 bao nhiêu?
A 65,2631 MeV; B 64,233 MeV; C 46,0627 MeV; D 32,1816 MeV 3- Năng lượng liên kết riêng hạt nhân 10Be
4 bao nhiêu?
A 16,3158 MeV; B 6,5263 MeV; C 4,0307 MeV; D 5,2845 MeV
Bài Một khối lượng prôtôn là mp = 1,0073u ; khối lượng nơtrôn là mn = 1,0087u ; khối lượng hạt α là mα = 4,0015u ; 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng 4He
2 là
A ≈ 28,4 MeV B ≈ 7,1 MeV C ≈ 1,3 MeV D ≈ 0,326 MeV Bài Hạt nhân bền vững hạt nhân U Cs Fe 4He
2 56 26 137 55 235
92 ; ; ; là hạt nhân
A 235U
92 B Cs
137
55 C Fe
56
26 D He
4
Bài 9.Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối và số nuclôn hạt nhân X lớn số nuclôn hạt nhân Y
A hạt nhân Y bền vững hạt nhân X B hạt nhân X bền vững hạt nhân Y
C lượng liên kết riêng hai hạt nhân
D lượng liên kết hạt nhân X lớn lượng liên kết hạt nhân Y Bài 10 Phạm vi tác dụng lực tương tác mạnh hạt nhân là bao nhiêu:
A.10 cm13 B.10 cm8 C 10 cm10 D 10 cm12
Bài 11 Cho số Avôgađrô NA = 6,02.1023mol-1 Số hạt nhân nguyên tử có 100g Iot là:
A 3,952.1023 hạt B 4,595.1023 hạt C. 4,952.1023hạt D 5,925.1023hạt.
Bài 12 Biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023mol-1 và khối lượng hạt nhân xấp xĩ số khối nó Số proton có 0,27g 1327Allà
A 6,826.1022 B 8,826.1022 C 9,826.1022 D 7,826.1022
II ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ, ĐỘ PHÓNG XẠ. 1 Số ngun tử chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t
0.2 0.
t
t T
N=N - =N e-l
2 Số hạt nguyên tử bị phân rã số hạt nhân tạo thành số hạt ( e- e+) tạo
thành:D =N N0- N=N0(1- e-lt)
3 Khối lượng chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t
0.2 0.
t
t T
m=m - =m e-l
Trong đó: N0, m0 là số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu , T là chu kỳ bán rã,
ln 2 0,693
T T
l = =
là số phóng xạ và T không phụ thuộc vào tác động bên ngoài mà phụ thuộc chất bên chất phóng xạ
4 Khối lượng chất bị phân rã xạ sau thời gian t 0(1 ) t
m m m m e-l
D = - =
-5 Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã:
0 1 t m e m l -D =
-6 Phần trăm chất phóng xạ lại :
0 2 t t T m e m l - -= =
7 Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t : 1 0(1 ) 0(1 )
t t
A A
A N A
N
m A e m e
N N A
l l
-
-D
= = - =
-Trong đó: A, A1 là số khối chất phóng xạ ban đầu và chất tạo thành NA = 6,022.10-23 mol-1 là số Avôgađrô
Lưu ý: Trường hợp phóng xạ +, - A = A
1 m1 = m 8 Độ phóng xạ H
Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ, đo số phân rã giây
0.2 0.
t
t T
(4)Đơn vị : Becơren (Bq) ; 1Bq = phân rã/giây Curi (Ci) ; Ci = 3,7.1010 Bq Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây (s)
9 Quy tắc dịch chuyển phóng xạ + Phóng xạ (24He):
4
2
A A
ZX He Z Y
-® +
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hoàn và có số khối giảm đơn vị + Phóng xạ - (
1e - ):
0
1
A A
ZX ®- e+Z+Y
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân tiến ô bảng tuần hoàn và có cùng số khối
Thực chất phóng xạ - là hạt nơtrôn biến thành hạt prôtôn, hạt electrôn và hạt nơtrinơ: n® +p e- +v
Lưu ý: - Bản chất (thực chất) tia phóng xạ - là hạt electrôn (e-)
- Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng và không tương tác với vật chất
+ Phóng xạ + (0
1e):
0
1
A A
ZX ® +e+Z- Y
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hoàn và có cùng số khối
Thực chất phóng xạ + là hạt prôtôn biến thành hạt nơtrơn, hạt pơzitrơn và hạt nơtrinơ: p® +n e++v
Lưu ý: Bản chất (thực chất) tia phóng xạ + là hạt pôzitrôn (e+) + Phóng xạ (hạt phôtôn)
Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng E1 chuyển xuống mức lượng E2 đồng thời
phóng phôtôn có lượnge hf hc E1 E2 l
= = =
-BÀI TẬP
1 Chọn câu Trong trình phóng xạ chất, số hạt phóng xạ A giảm theo thời gian B giảm theo đường hypebol C không giảm D giảm theoquy luật hàm số mũ 2 Phóng xạ là tượng hạt nhân
A Chỉ phát xạ điện từ
B Tự phân rã, phát tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác C Không tự phát tia phóng xạ
D Phóng tia phóng xạ, bị bắn phá những hạt chuyển động nhanh 3 Phát biểu nào sau tia anpha là không ?
A Tia anpha thực chất là hạt nhân nguyên tử heli ( 42He )
B Khi di qua điện trường giữa hai tụ điện, tia anpha bị lêch phía âm tụ điện C Tia anpha phóng từ hạt nhân với tốc độ tốc độ ánh sáng
D Khi khơng khí, tia anpha làm ion hóa khơng khí và dần lượng 4 Trong phóng xạ hạt nhân A
ZX biến đổi thành hạt nhân '
' A ZYthì
A Z’ = ( Z + ); A’ = A B Z’ = ( Z - ); A’ = A C Z’ = ( Z + ); A’ = ( A – ) D Z’ = ( Z - ); A’ = ( A + ) 5 Liên hệ giữa số phân rã và chu kỳ bán rã T là
A const T
B ln 2
T
C const
T
D cons2 t
T
6 Trong phản ứng hạt nhân không có bảo toàn
A động B động lượng C lượng toàn phần D điện tích 7 Khi phóng xạ , so với hạt nhân mẹ hạt nhân vị trí nào ?
A Tiến ô B Tiến ô C lùi ô D Lùi ô
8 Hãy chọn câu Hạt nhân 146C phóng xạ Hạt nhân sinh là
A 5p và 6n. B 6p và 7n C 7p và 7n D 7p và 6n
9 Kết luận nào chất tia phóng xạ là không đúng?
A Tia ,,đều có chung chất là sóng điện từ có bước sóng khác nhau.
(5)D Tia là sóng điện từ.
10 Trong phân rã , và hạt nhân bị phân rã nhiều lượng xảy phân rã:
A B
C D ba
11 Phát biểu nào sau là khơng đúng?
A Tia là dịng hạt nhân nguyên tử hêli 24He
B Khi qua điện trường giữa hai tụ điện, tia lệch phía âm C Tia ion hóa khơng khí mạnh
D Tia có khả đâm xuyên mạnh nên chữa bệnh ung thư 12 Điều nào sau là sai nói tia
A bị lệch xuyên qua điện trường hay từ trường B làm ion hóa chất khí
C làm phát quang số chất D có khả đâm xuyên mạnh 13 Phát biểu nào sau là không đúng?
A Hạt và hạt có khối lượng nhau. B Hạt
và hạt phóng từ cùng đồng vị phóng xạ
C Khi qua điện trường giữa hai tụ hạt và hạt bị lệch hai phía khác nhau. D hạt và hạt phóng có vận tốc (gần vận tốc ánh sáng)
14 Tia khơng có tính chất nào sau ?
A Mang điện tích âm B Có vận tốc lớn và đâm xuyên mạnh C Bị lệch âm xuyên qua tụ điện D Làm phát quang số chất 15 Chỉ câu sai nói tia
A Khơng mang điện tích B Có chất tia X
C Có khả đâm xuyên lớn D Có vận tốc nhỏ vận tốc ánh sáng 16 Bức xạ nào sau có bước sóng nhỏ nhất.
A Tia hồng ngoại B Tia X C Tia tử ngoại D Tia . 17 Chỉ câu sai câu sau:
A Tia gồm hạt nhân nguyên tử hêli
B Tia gồm hạt có cùng khối lượng với êlectron mang điện tích nguyên tố dương.
C Tia là êlectron nên phóng từ hạt nhân.
D Tia bị lệch điện trường tia
18 Tính chất nào sau khơng phải là tính chất chung tia , , ?
A Có khả ion hóa B Bị lệch điện trường từ trường C Có tác dụng lên phim ảnh D Có mang lượng
19 Các tia xếp theo khả xuyên thấu tăng dần ba tia này xun qua khơng khí là: A , , B , , C , , D , ,
20 Trong phóng xạ , so với hạt nhân mẹ bảng hệ thống tuần hoàn hạt hạt nhân có vị trí:
A lùi B lùi ô C tiến ô D tiến ô
21 Trong phóng xạ , so với hạt nhân mẹ bảng hệ thống tuần hoàn hạt hạt nhân có vị trí:
A lùi ô B lùi ô C tiến ô D tiến ô
22 Trong phóng xạ hạt prơtơn biến đổi theo phương trình nào đây?
A p ne v B p ne C p ne v. D n p .e
23 Hạt nhân nguyên tử nguyên tố ZAX bị phân rã kết xuất hạt nhân nguyên tử: A 22
A
Z Y
B
4 A
Z Y
C
1 A
ZY
D A ZY
24 Nếu phóng xạ, hạt nhân ZAX biến thành hạt nhân nguyên tử ZA1Y hạt nhân
A
ZX bị phân rã
A hạt B C
D
25 Nếu phóng xạ, hạt nhân ZAX biến thành hạt nhân nguyên tử A
ZY hạt nhân A
ZX bị phân rã
A hạt B C D
(6)A hạt B C
D p
27 Đồng vị 234U
92 sau chuỗi phóng xạ và biến đổi thành 20682 Pb Số phóng xa và
chuỗi là
A phóng xạ , phóng xạ B 5
phóng xạ , phóng xạ
C 10 phóng xạ , phóng xạ
D 16 phóng xạ , 12 phóng xạ
28 Một nguồn phóng xạ có chu kỳ bán rã T và thời điểm ban đầu có N0 hạt nhân Sau khoảng thời gian T/2, 2T, 3T số hạt nhân lại bằng:
A , 0
2 4 9
N N N
B , 0
4 8
2
N N N
C , 0
2 4
2
N N N
D , 0
2 6 16
N N N
29 Một lượng chất phóng xạ có khối lượng ban đầu m0 Sau chu kì bán rã khối lượng chất pơhóng xạ cịn lại là: A m0/5 B m0/25 C m0/32 D m0/50
30 1124Na là chất phóng xạ với chu kì bán rã 15 h Ban đầu có lượng 24
11Na sau khoảng thời gian
bao nhiêu chất phóng xạ bị phân rã 75% ?
A h B 15 h C 22 h D 30 h 31 Đồng vị côban 6027Co là chất phóng xạ
với chu kì bán rã T = 5,33 năm Ban đầu lượng Co có khối lượng m0 Sau năm lượng Co bị phân rã phần trăm ?
A 12,2% B 27,8% C 30,2% D 42,7%
32 Một lượng chất phóng xạ 22286 Rn ban đầu có khối lượng 1mg Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Chu
kì bán rã Rn là
A 4,0 ngày B 3,8 ngày C 3,5 ngày D 2,7 ngày
33 Một lượng chất phóng xạ 22286 Rn ban đầu có khối lượng 1mg Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Độ
phóng xạ lượng Rn lại là
A 3,40.1011Bq B 3,88.1011Bq C 3,58.1011Bq D 5,03.1011Bq 34 Chất phóng xạ 21084 Po phát tia và biến đổi thành
206
82 Pb Chu kỳ bán rã Po là 138 ngày Ban đầu có
100g Po sau lượng Po 1g ?
A 917 ngày B 834 ngày C 653 ngày D 549 ngày 35 Chu kỳ bán rã 6027CObằng năm Sau 10 năm lượng 6027COcó khối lượng gam lại:
A 0,75g B 0,5g C 0,25g D 0,1g
36 Chu kỳ bán rã đồng vị phóng xạ là T Tại thời điểm ban đầu mẫu chứa N0 hạt nhân Sau khoảng thời gian 3T mẫu:
A lại 25%N0 hạt nhân B bị phân rã 25%N0 hạt nhân C lại 12,5%N0 hạt nhân D bị phân rã 12,5%N0 hạt nhân
37 Chu kỳ bán rã 3890Sr là 20 năm Sau 80 năm sô phần trăm hạt nhân chưa bị phân rã lại là:
A 25% B 12,5% C 50% D 6,25%
38 Trong khoảng thời gian có 75% số hạt nhân ban đầu đồng vị phóng xạ phân rã Chu kỳ bán rã đồng vị này là:
A B C D
39 Chất phóng xạ 2760Co phóng xạ có chu kỳ bán rã T = 5,7 năm Để độ phóng xạ H0 nó giảm e lần (với Lne = 1) phải cần khoảng thời gian là:
A 8,85 năm B năm C 8,22 năm D năm
40 Trong nguồn phóng xạ 1532P với chu kỳ bán rã T = 14 ngày có 108 nguyên tử Bốn tuần lễ trước đó số nguyên
tử 1532Ptrong nguồn đó là:
A 1012 nguyên tử B 2.108 nguyên tử C 4.108 nguyên tử D 16.108 nguyên tử
41 Chất pháng xạ 13153I có chu kỳ bán rã là ngày đêm Ban đầu có g chất này sau ngày đêm lượng chất
bị phân rã là:
A 0,92 g B 0,8 g C 0,08 g C 0,69 g
42 Chất phóng xạ 13153 Icó chu kì bán rã ngày đêm Ban đầu có 1,00 g chất này sau ngày đêm lại ?
(7) Dữ kiện sau dùng để trả lời câu hỏi 47,48
Tại thời điểm ban đầu người ta có 1,2 g 22286Rn Radon là chất phóng xạ có chu kỳ T = 3,8 ngày 43 Sau khoảng thời gian t = 1,4 T, số nguyên tử 22286Rn lại là:
A N 1, 29.1020 B N 1, 23.1020 C N 1, 23.1021 D N 1,93.1021
44 Độ phóng xạ ban đầu lượng Radon là:
A H0 6,868.1021Bq B H0 6,873.1015Bq C H0 6,767.1021Bq D
15 6,767.10
H Bq
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I LÝ THUYẾT VỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
1 Phản ứng hạt nhân
+ Phản ứng hạt nhân là mọi trình dẫn đến biến đổi hạt nhân + Phản ứng hạt nhân thường chia thành hai loại:
- Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt khác: A B + C
- Phản ứng đó hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác: A + B C + D
2 Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân
1 Định luật bảo tồn số nuclơn (số khối A): A1 + A2 = A3 + A4
2 Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z): Z1 + Z2 = Z3 + Z4
3 Định luật bảo toàn động lượng: Pd Ps hay pApB pC pD
4 Định luật bảo toàn lượng toàn phần WT = WS hay WđT + (mA+mB)c2 = WđS + (mC+mD)c2
(WđT ,WđS là tổng động hạt nhân trước và sau phản ứng)
Chú ý: - Năng lượng toàn phần hạt nhân 1 2 W mc mv
- Liên hệ giữa động lượng và động năng: p2 = 2mW
đ hay Wđ =
2
2 P
m 3 Năng lượng phản ứng hạt nhân
Gọi W là lượng phản ứng hạt nhân ta có W = (m0 – m)c2.Với m0 = mA + mB; m = mC + mD + Nếu m0 > m W > phản ứng tỏa lượng
+ Nếu m0 < m W < phản ứng thu lượng
Từ định luật bảo toàn lượng toàn phần ta suy ra: W = WđS – WđT = WđC + WđD – (WđA + WđB) 4 Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa lượng
+ Phản ứng nhiệt hạch: Hai hạt nhân nhẹ (có số khối A < 10) hiđrô, hêli, … kết hợp với thành hạt nhân nặng
Ví dụ: 12H13H 24He01n
+ Phản ứng phân hạch: Một hạt nhân nặng vỡ thành hai mãnh nhẹ (có khối lượng cùng cỡ) Ví dụ: 01n23592U 3894Sr14054Xe201n
II CÁC DẠNG BÀI TẬP
1 Dạng 1: Xác định hạt nhân chưa biết, số hạt α,β
Phương pháp: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối nhớ hạt thường gặp hạt (24He);
hạt - (
1e
- ); hạt + (
1e), hạt nơ tron n ( n
1
0 ); hạt prton p (11H )
2 Bài tập:
Bài Tìm hạt nhân X phản ứng sau: 105 48 A
Z
Bo X Be
A T B D C n D p
Bài Trong phản ứng sau đây: n 23592U 4295Mo 13957La 2X
(8)A e B p C α D n Bài Urani 238 sau loạt phóng xạ α biến thành hạt nhân chì Phương trình phản ứng là
206
82 238
92U Pb x y y có giá trị là
A y = B y = C y = D y =
Bài Sau lần phóng xạ α và phóng xạ β- hạt nhân 232Th
90 biến đổi thành hạt nhân Pb 208
82 ? 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- Bài Cho phản ứng hạt nhân 199Fp 168O X , hạt X là hạt nhân nào sau ?
A α B β C β+ D n
Bài Cho phản ứng hạt nhân : 1737Cl X 1837Ar n hạt X là hạt nhân nào sau ?
A 1H
1 B
2
1D C
3
1T D
4 2He
Bài Trong dáy phóng xạ 23592X 20782Y có hạt α và β- phát ?
A α và β B α và β C α và β D α và β Bài Đồng vị 23492U sau chuỗi phóng xạ α và β- biến đổi thành
206
82Pb Số phóng xạ α và β- chuổi là
A phóng xạ α và phóng xạ β- B phóng xạ α và phóng xạ β -C 10 phóng xạ α và phóng xạ β- D 16 phóng xạ α và 12 phóng xạ β -Bài Hạt nhân 22688Ra biến đổi thành hạt nhân 22286Rn phóng xạ
A α và β- B β-. C α. D β+
2 Dạng 2: Tìm lượng tỏa phản ứng phân hạch, nhiệt hạch Phương pháp:
Dùng cơng thức tính lượng phản ứng hạt nhân : W = (m0 – m)c2 + Nếu m0 > m W > phản ứng tỏa lượng + Nếu m0 < m W < phản ứng thu lượng
Hoặc dùng công thức : W ( mC mD mA m cB) W W lkC WlkD WlkA WlkB
W3.A34.A4 1.A1 2.A2
W = WđC + WđD – (WđA + WđB)
Bài tập:
Bài 1: 01n 23592U 4295Mo 13957La 201n
là phản ứng phân hạch Urani 235 Cho biết mU = 234,99u; mLa = 138,87u; mMo = 94,88u; mn = 1.0087u Cho suất tỏa nhiệt xăng là 46.106J/kg.Khối lượng xăng cần dùng để có thể tỏa lượng nhiệt tương đương với phân hạch 1g Urani 235
A 1616kg B.1717kg C 1818kg D 1926kg
Bài Cho phản ứng hạt nhân: 2D
1 + T He
4
1 +X Lấy độ hụt khối hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He
lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u và 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng xấp xỉ :
A 15,017 MeV B 17,498 MeV C 21,076 MeV D 200,025 MeV Bài Tìm lượng tỏa hạt nhân 234U
92 phóng xạ tia α và tạo thành đồng vị Thôri Th 230
90 Cho nănglượng liên kết riêng hạt α là 7,1 MeV, 234U là 7,63 MeV, 230Th là 7,7 MeV.
A 10,82 MeV B 13,98 MeV C 11,51 MeV D 17,24 MeV
Bài Cho phản ứng hạt nhân sau: 12D12D 24He01n+ 3,25MeV Biết độ hụt khối mD = 0,0024u và 1u = 931MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân 4
2Helà
A 7,7188MeV B 77,188 MeV C 771,88 MeV D 7,7188 eV
Bài Cho phản ứng hạt nhân: 12H13H 24He01n+17,6MeV Tính lượng toả từ phản ứng tổng hợp 2g Hêli
(9)TRẮC NGHIỆM Câu Chất phóng xạ 21084Po phát tia α và biến đổi thành
206
82Pb Biết khối lượng hạt là mPb = 205,9744u; mPo = 209,9828u; mα = 4,0026u Năng lượng tỏa 10g Po phân rã hết là
A 2,2.1010 J; B 2,5.1010 J; C 2,7.1010 J; D 2,8.1010 J
Câu Cho phản ứng 12H13H n+17,6MeV Biết số Avogadro là NA = 6,2.1023 Năng lượng tỏa tổng hợp 1g khí Heeli là bao nhiêu?
A E = 423,808.103 J. B E = 503,272.103 J. C E = 423,808.109 J. D E = 503,272.109 J.
Câu Cho phản ứng hạt nhân 1737Cl p n1837Ar Khối lượng cac hạt nhân là m(Ar) = 36,956889u; m(Cl) =
36,956563u; m(n) = 1,008670u; 1u = 931Mev/c2 Năng lượng mà phản ứng này tỏa thu vào là bao nhiêu? A.Toả 1,60132MeV B Thu vào 1,60132MeV
C Toả 2,562112.10-19J. D Thu vào 2,562112.10-19J.
Câu Trong phản ứng vỡ hạt nhân U235 lượng trung bình tỏa phân chia hạt nhân là 200MeV Khi 1kg U235 phân hạch hoàn toàn tỏa lượng là
A 8,21 1013J; B 4,11 1013J; C 5,25 1013J; D 6,23.1013 J
Câu Phản ứng hạt nhân : 37Li11H Biết m(Li) = 7,0144u; m(H) = 1,0073u; m(α) = 4,0015u; 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng là
A 7,26MeV; B 17,42MeV; C 12,6MeV; D 17,25MeV
Câu Cho phản ứng hạt nhân : 12D32T 11H Biết m(H) = 1,0073u; m(D) = 2,0136u; m(T) = 3,0149u;
m(α) = 4,0015u; 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng là
A 18,35MeV; B 17,6MeV; C 17,25MeV; D 15,5MeV
Câu Cho phản ứng hạt nhân : 36Li12H Biết m(Li) = 6,0135u; m(D) = 2,0136u; m(α) = 4,0015u;
1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng là
A 17,26MeV; B 12,25MeV; C 15,25MeV; D 22,45MeV
Câu Cho phản ứng hạt nhân : 36Li11H 23He24He Biết m(Li) = 6,0135u; m(H) = 1,0073u; m(α) = 4,0015u; m(He3) = 3,0096u1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng là
A 9,04MeV; B 12,25MeV; C 15,25MeV; D 21,2MeV
Câu Hạt nhân Titri (T) và Đơterri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh hạt α và hạt notron Cho biết độ hụt khối lượng T là m(T) = 0,0087u, hạt nhân ddowterri là m(D) = 0,0024u, hạt nhân X là m(X) = 0,0305u; 1u = 931MeV/c2 Năng lượng tỏa từ phản ứng là
A E = 18,0614MeV B E = 38,7296MeV C E = 18,0614J D E = 38,7296J
Câu 10 Trong phản ứng vỡ hạt nhân U235, lượng trung bình tỏa phân chia hạt nhân là 200MeV Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu Urani phát công suất 500.000kW, hiệu suất 20% Lượng Urani mà nhà máy tiêu trụ năm là
A 961kg; B 1121kg; C 1352,5kg; D 1421kg
Câu 11 Trong phản ứng tổng hợp Heli : 37Li11H 24He24He Biết m(Li) = 7,0144u; m(H) = 1,0073u;
m(He4) = 4,0015u; 1u = 931,5MeV/c2 Nếu tổng hợp Heli từ 1g Liti lượng tỏa có thể đun sôi lượng nước từ 00C là Biết c = 4,19kJ/kg.K
A 4,25.105 kg; B 5,7. 105kg; C 7,25 105kg; D 9,1 105kg
Bài Cho phản ứng hạt nhân: 1327Al 1530P n Khối lượng hạt nhân là mα = 4,0015u; mAl = 26,97435u; mP = 29,97005u; mn = 1,008670u, 1u = 931MeV/c2 Năng lượng mà phản ứng này tỏa hay thu vào là bao nhiêu?
(10)C Toả 4,28.10-13 J D Thu vào 2,72.10-13 J
Bài Một hạt proton có động Kp = 1,8MeV đập vào hạt nhân Li37 đứng yên, phản ứng sinh hai hạt α có cùng vận tốc và không sinh tia Cho mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 Phản ứng này thu hay tỏa lượng?
A Toả 17,4097MeV B Thu vào 17,4097MeV C Toả 2,7855.10-19 J. D Thu vào 2,7855.10-19 J.
Dạng 3: ĐỘNG NĂNG VÀ VẬN TỐC CỦA CÁC HẠT Phương pháp:
Áp dụng định luật bảo toàn lượng toàn phần: WT = WS - W = WđS – WđT = WđC + WđD – (WđA + WđB)
(WđT ,WđS là tổng động hạt nhân trước và sau phản ứng)
- Định luật bảo toàn động lượng: p1p2 p3p4
với p mv
- Liên hệ giữa động lượng và động năng: p2 = 2mW
đ hay Wđ =
2
2 P
m 2 Bài tập
Bài Dùng hạt proton có động Kp = 2,69MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên thu α hạt có cùng động Cho mp = 1,0073u; mLi = 7,0144u; mα = 4,0015u; 1u = 931MeV/c2 Tính động và vận tốc hạt α tạo thành
A 9,755 MeV ; 3,2.107m/s B.10,05 MeV ; 2,2 107m/s C 10,05 MeV ; 3,2 107 m/s D 9,755.107 ; 2,2 107m/s Bài Cho phản ứng hạt nhân: Th Ra 4He 4,91MeV
2 226
88 230
90 Tính động hạt Ra Biết ban đầu hạt Th đứng yên Lấy khối lượng gần hạt nhân đơn vị u gần số khối chúng
Bài Hạt đứng 226Ra
88 yên phân rã thành hạt α và hạt nhân X (không kèm theo tia ) Biết lượng mà phản ứng tỏa là 3,6MeV và khối lượng hạt nhân gần số khối chúng Tính động hạt α và hạt nhân X
Bài Dùng proton có động Kp = 5,5meV bắn vào hạt nhân 8Be đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X và hạt α Hạt α bay theo phương vuông góc với phương tới hạt proton và có động 4MeV Tính động hạt nhân X và lượng tỏa phản ứng này Lấy khối lượng hạt nhân gần số khối chúng
Bài Cho proton có động 1,46MeV bắn phá hạt nhân Li7
3 đứng yên, phản ứng sinh hai hạt α có cùng động Xác định góc hợp hai hạt α sau phản ứng biết mp = 1,0073u; mLi = 7,0142u; mα = 4,0015u và 1u = 931,5MeV/c2.
Bài Hạt nhân 210Po
84 đứng yên, phóng xạ α chuyển thành hạt nhân X Chu kì bán rã Po là t =138 ngày Mẫu Po nguyên chất ban đầu có m0 = 2g
a Viết phương trình phóng xạ Tính thể tích khí khí He sinh đkc sau 276 ngày b Tính lượng phản ứng tỏa lượng chất phóng xạ hết
c Tính động hạt α
Cho mPo = 209,9828u ; mα= 4,0015u ; mX = 205,9744u Bài Hạt nhân 210Po
84 đứng yên, phóng xạ α chuyển thành hạt nhân ZAPbcó kèm theo hạt photon Chu kì bán
rã Po là t =138 ngày
a Viết pt phản ứng, tìm A, Z
b Biết Kα = 6,18MeV Tính động hạt nhân Pb
c Tính bước sóng xạ Cho mPo = 209,9828u; mHe = 4,0015u; mPb = 205,9744u; 1u = 931MeV/c2 3 TRẮC NGHIỆM
Câu Chất phóng xạ 210Po
84 phát tia α và biến đổi thành chì
206
82Pb Biết khối lượng hạt là mPo =
(11)A 0,1MeV; B 0,1MeV; C 0,1MeV; D 0,2MeV Câu Hạt có động Kα= 3,1MeV đập vào hạt nhân nhôm gây phản ứng 2713Al
30
15P n , khối
lượng hạt nhân là m= 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn = 1,008670u, 1u = 931Mev/c2 Giả sử hai hạt sinh có cùng vận tốc Động hạt n là
A Kn = 8,8716MeV B Kn = 8,9367MeV C Kn = 9,2367MeV D Kn = 10,4699MeV
Câu Cho hạt prôtôn có động Kp = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 73Li đứng yên, sinh hai hạt có cùng độ
lớn vận tốc và không sinh tia và nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; m= 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10-27 kg Động hạt sinh bao nhiêu?
A K= 8,70485MeV B K= 9,60485MeV
C K= 0,90000MeV D K= 7,80485MeV
Câu Cho hạt prôtôn có động Kp = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 73Li đứng yên, sinh hai hạt có cùng độ lớn vận tốc và không sinh tia và nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; m= 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10-27 kg Độ lớn vận tốc hạt sinh là:
A vα = 2,18734615m/s B vα = 15207118,6m/s C vα= 21506212,4m/s D vα = 30414377,3m/s
Câu Cho hạt prôtôn có động Kp = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 73Li đứng yên, sinh hai hạt có cùng độ lớn vận tốc và không sinh tia và nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; m= 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10-27 kg Góc giữa vận tốc cảu hạt là bao nhiêu?
A 83045’; B 167030’; C 88015’. D 1780 30’
Câu 6(CĐ-2011) : Dùng hạt bắn phá hạt nhân nitơ đứng yên thu hạt proton và hạt nhân ôxi theo phản ứng 147N178O p Biết khối lượng hạt phản ứng là mα = 4,0015u mN 13, 9992 u; mO 16, 9947 u; mp= 1,0073 u Nếu bỏ qua động hạt sinh động tối thiểu hạt là
A 1,503 MeV B 29,069 MeV C 1,211 MeV D 3,007 MeV
DẠNG 5: XÁC ĐỊNH TUỔI CỔ VẬT Từ m = m0.e-t; N = N0.e-t ta suy : t = ln ln
ln 2 ln 2
m N
T T
m N t =
0
1 1
lnm lnN
m N
BÀI TẬP
Bài : Lúc đầu mẫu Ploni 21084Ponguyên chất có khối lượng 2g, chất phóng xạ này phát hạt α và biến thành hạt nhân X
a) Viết pt phản ứng, xác định X
b) Tại thời điểm khảo sát, người ta biết tỉ số khối lượng giữa X và Po lại mãu là 0,6 Tính tuổi mẫu vật Cho biết chu kì bán rã Poloni là T = 138 ngày
Bài : Độ phóng xạ tượng gỗ 0,8 lần độ phóng xạ mẫu gỗ cùng loại vừa chặt Biết chu kì bán rã 14C là 5600 năm Tuổi tượng gỗ đó là
A 1900 năm B 2016 năm C 1802 năm D 1890 năm
Bài : Chất phóng xạ Urani 238 sau loạt phóng xạ α và β biến thành chì 206 Chu kì bán rã biến đổi tổng hợp này là 4,6.109 năm Giả sử ban đầu loại đá chứa Urani khơng chứa chì Nếu tỉ lệ các
khối lượng Urani và chì đá là U 37
Pb
m
m tuổi đá là ?
Bài : Tính tuổi tượng gỗ, biết độ phóng xạ 14C tượng băng 0,707 lần độ phóng xạ khúc gỗ có cùng khối lượng vừa chặt Biết chu kì bán rã 14C là 5600 năm.
TRẮC NGHIỆM
Câu Trong quặng Urani tự nhiên gồm hai đồng vị U238 và U235 U235 chiếm tỉ lệ 7,143%0 Giả sử lúc đầu Trái Đất hình thành tỉ lệ hai đồng vị này là 1:1 Xác định tuổi trái đất chu kì bán rã U238 là T1 = 4,5.109 năm, U235 là T2 = 0,713.109 năm
A 6,04 tỉ năm B 6,04 triệu năm C 604 tỉ năm D 60,4 tỉ năm
(12)A 1800 năm B 2600 năm C 5400 năm D 5600 năm
Câu Có hai mẫu chất phóng xạ A và B thuộc cùng chất có chu kỳ bán rã T = 138,2 ngày và có khối lượng ban đầu Tại thời điểm quan sát , tỉ số số hạt nhân hai mẫu chất B 2,72
A
N
N Tuổi mẫu A nhiều mẫu B là
A 199,8 ngày B 199,5 ngày C 190,4 ngày D 189,8 ngày
Câu Đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã 14,3 ngày tạo thành lò phản ứng hạt nhân với tốc độ không đổi q = 2,7.109 hạt/s Hỏi kể từ lúc bắt đầu tạo thành P32, sau tốc độ tạo thành hạt nhân hạt nhân đạt giá trị N= 109 hạt/s (hạt nhân không phóng xạ)
A 9,5 ngày B 5,9 ngày C 3,9 ngày D Một giá trị khác
* Poloni 21084Po phóng xạ biến thành hạt nhân Pb với chu kỳ bán rã 138 ngày Lúc đầu có 1g Po cho
NA= 6,02.1023 hạt Trả lời câu 5,6,
Câu Tìm tuổi mẫu chất biết thời điểm khảo sát tỉ số giữa khối lượng Pb và Po là 0,6.
A 95 ngày B 110 ngày C 85 ngày D 105 ngày
Câu Sau năm thể tích khí He giải phóng ĐKTC
A 95cm3 B 103,94 cm3 C 115 cm3 D.112,6 cm3
Câu ( ĐH- CĐ-2010) Biết đồng vị phóng xạ 146C có chu kì bán rã 5730 năm Giả sử mẫu gỗ cổ có độ phóng xạ 200 phân rã/phút và mẫu gỗ khác cùng loại, cùng khối lượng với mẫu gỗ cổ đó, lấy từ chặt, có độ phóng xạ 1600 phân rã/phút Tuổi mẫu gỗ cổ cho là
A 1910 năm B 2865 năm C 11460 năm D 17190 năm
Câu Để đo chu kì bán rã chất phóng xạ ß- người ta dùng máy đếm electron Kể từ thời điểm t=0 đến t 1= máy đếm ghi N1 phân rã Đến thời điểm t2 = máy đếm N2 phân rã, với N2 = 2,3N1 Tìm chu kì
bán rã
A 3,31 B 4,71 C 14,92 D 3,95
Câu Để đo chu kỳ bán rã chất phóng xạ, người ta dùng máy đếm xung Ban đầu phút máy đếm 14 xung, sau đo lần thứ nhất, máy đếm 10 xung phút Tính chu kỳ bán rã chất phóng xạ Lấy 1,4
A B 4giờ C 4,92 D 3,95
Câu 10 Để xác định chu kỳ bán rã T đồng vị phóng xạ, người ta thường đo khối lượng đồng vị phóng xạ đó mẫu chất khác ngày thơng số đo là 8µg và 2µg.Tìm chu kỳ bán rã T đồng vị đó?
A ngày B ngày C ngày D ngày Câu 11 (ĐH-2011): Chất phóng xạ pôlôni 210Po
84 phát tia và biến đổi thành chì 20682Pb Cho chu kì
Po
210
84 là 138 ngày Ban đầu (t = 0) có mẫu pôlôni chuyên chất Tại thời điểm t1, tỉ số giữa số hạt nhân pơlơni
và số hạt nhân chì mẫu là
3
Tại thời điểm t2 = t1 + 276 ngày, tỉ số giữa số hạt nhân pơlơni và số hạt nhân
chì mẫu là A
9
B
16
C
15
D
25
Câu 12 Giả sử ban đầu có mẫu phóng xạ X nguyên chất, có chu kỳ bán rã T và biến thành hạt nhân bền Y Tại thời điểm t1 tỉ lệ giữa hạt nhân Y và hạt nhân X là k Tại thời điểm t2 t1 2T tỉ lệ đó là
(13)HD câu 2: gọi H’ là độ phóng xạ 1,5M khối gỗ cổ Vì H = A
m
N N
A
suy H tỉ lệ với m
Do đó : H’ = 1,5H = 12Bq Dùng
0.2 t T
H H