A. Hiện tượng phóng xạ không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài. Hiện tượng phóng xạ do các nguyên nhân bên trong gây ra. Hiện tượng phóng xạ luôn tuân theo định luật phóng xạ. Toả năn[r]
(1)Tuyensinh247.com ĐẠI CƯƠNG VỀ PHÓNG XẠ
1 Hiện tượng phóng xạ: trình phân hủy tự phát hạt nhân khơng bền vững (tự nhiên hay nhân tạo) Quá trình phân hủy kèm theo tạo hạt kèm theo phát xạ địên từ Hạt nhân tự phân hủy gọi hạt nhân mẹ, hạt nhân tạo thành sau phân hủy gọi hạt nhân 2 Đặc tính:
+ Phóng xạ phản ứng hạt nhân tỏa lượng
(2)Tuyensinh247.com + Phóng xạ mang tính tự phát khơng phụ thuộc vào yếu tố bên ngồi như: nhiệt độ, áp suất
3 Các dạng tia phóng xạ:
4 Chu kì bán rã: khoảng th i gian để số hạt nhân nguyên t biến đ i thành hạt nhân khác
T ln2 0,693 : Hằng số phóng xạ (
s )
T khơng phụ thuộc vào tác động bên ngồi mà phụ thuộc chất bên chất phóng xạ
5 Định luật phóng xạ: ố hạt nhân (khối lượng) phóng xạ giảm theo qui luật hàm số mũ
N = t N e =
2 t T N
; m = t e
m0 =
t T m
N0, m0: số hạt nhân khối lượng ban đ u t =
, m: số hạt nhân khối lượng c n lại vào th i điểm t
0
m m m
N N N
m, N: số hạt nhân khối lượng bị phân r (thành chất khác)
Bảng quy luật phân rã
t = T 2T 3T 4T 5T
ố hạt c n lại N0/2 N0/4 N0/8 N0/16 N0/32
ố hạt đ phân
rã N0/2 3N0/4 7N0/8 15N0/16 31N0/32 Tỉ lệ % đ r 50% 75% 87.5% 93.75% 96.875% Tỉ lệ đ r
&c n lại 15 31
Chú ý:
+ Khối lượng hạt nhân tạo thành:m'= '.A'
N N
A
A’ số khối hạt nhân tạo thành
(3)Tuyensinh247.com
con con
A
m m m
A
c.lại mẹ
Hoặc con. 0
con A A
m N N
N
c.laïi
+ Trong phóng xạ , xác định thể tích (khối lượng) khí Heli tạo thành sau thời gian t phóng xạ
' N
He =N = N0 – N = N0(1-e.t) = N0(1- T t
2 )
+ Khối lượng khí Heli tạo thành sau th i gian t phóng xạ: mHe =
A He N
N
+ Thể tích khí Heli tạo thành (đktc) sau th i gian t: V = 22,4
A He N
N
+
0
A A
m V
N N N
A V
V0 22, 4dm3
+ ếu t << T et 1, ta có: N N0(1 1 t)N0t + Thời gian chiếu xạ cho bệnh nhân: t e T .t
2 ln ,
+ Phần trăm số nguyên tử (khối lượng) chất phóng xạ bị phóng xạ sau thời gian t phân rã là:
%N =
N N
.100% = (1- t
e ).100% %m =
0
m m
.100% = (1- t
e ).100%
+ Phần trăm số nguyên tử (khối lượng) cịn lại chất phóng xạ sau thời gian t
%N =
N N
.100% = t
e .100% %m =
0
m m
.100% = t
e .100%
6 Bài tập
Câu 1: Chu kì bán r chất phóng xạ khoảng th i gian để A trình phóng xạ lặp lại lúc đ u
B n a số nguyên t chất biến đ i thành chất khác
C khối lượng ban đ u chất giảm ph n tư D số phóng xạ chất giảm c n n a
Câu 2: Một chất phóng xạ ban đ u có 0 hạt nhân au năm, c n lại ph n ba
(4)Tuyensinh247.com
A B C D
Câu 3: Ban đ u chất phóng xạ có N0 nguyên t au chu kỳ bán r , số hạt nhân c n lại
A
8
N
N B
3
N
N C
8
N
N D
8
N N
Câu 4: Chọn phát biểu nói tượng phóng xạ ?
A Hiện tượng phóng xạ khơng phụ thuộc vào tác động bên B Hiện tượng phóng xạ nguyên nhân bên gây
C Hiện tượng phóng xạ ln tn theo định luật phóng xạ
D Cả A, B, C
Câu 5: H y chọn câu Liên hệ số phân r chu kì bán rã T A
T const
B
T ln
C
T const
D 2
T const
Câu 6: ự phóng xạ phản ứng hạt nhân loại ?
A Toả lượng B Không toả, không thu
C Có thể toả thu D Thu lượng Câu 7: Khi nói phóng xạ, phát biểu đúng?
A ự phóng xạ phụ thuộc vào áp suất tác dụng lên bề mặt khối chất phóng xạ B Chu kì phóng xạ chất phụ thuộc vào khối lượng chất
C Phóng xạ phản ứng hạt nhân toả lượng
D ự phóng xạ phụ thuộc vào nhiệt độ chất phóng xạ Câu 8: Chọn phát biểu sai
A Phóng xạ q trình hạt nhân tự phát tia phóng xạ biến đ i thành hạt nhân khác
B Phóng xạ q trình tu n hồn có chu kì T gọi chu kì bán r
C Phóng xạ trư ng hợp riêng phản ứng hạt nhân D Phóng xạ tuân theo định luật phóng xạ
Câu 9: Điều sau sai nói tượng phóng xạ?
A Hiện tượng phóng xạ chất xảy nhanh cung cấp cho nhiệt độ cao
B Hiện tượng phóng xạ nguyên nhân bên hạt nhân gây C Hiện tượng phóng xạ tuân theo định luật phóng xạ
D Hiện tượng phóng xạ trư ng hợp riêng phản ứng hạt nhân Câu 10: Chọn câu sai:
0
16
N
9
N
4
N
6
(5)Tuyensinh247.com A Sau khoảng th i gian l n chu kỳ bán r , chất phóng xạ c n lại ph n tám
B au khoảng th i gian l n chu kỳ bán r , chất phóng xạ bị phân r ba ph n tư
C au khoảng th i gian l n chu kỳ bán r , chất phóng xạ c n lại ph n tư
D Sau khoảng th i gian l n chu kỳ bán r , chất phóng xạ c n lại ph n chín
Câu 11: Tìm phát biểu đúng:
A Phản ứng hạt nhân tn theo định luật bảo tồn điện tích nên bảo tồn số proton
B Hạt nhân khơng chứa electron phóng xạ
electron phóng từ lớp vỏ nguyên t
C Phóng xạ phản ứng hạt nhân tỏa hay thu lượng tùy thuộc vào loại phóng xạ (; ; )
D Hiện tượng phóng xạ tạo hạt nhân bền vững hạt nhân phóng xạ
Câu 12: Chu kì bán rã T chất phóng xạ khoảng th i gian nào?
A au đó, số nguyên t phóng xạ giảm n a
B Bằng qu ng th i gian khơng đ i, sau đó, phóng xạ lặp lại ban đ u C au đó, chất hồn tồn tính phóng xạ
D au đó, độ phóng xạ chất giảm l n
Câu 13: Một lượng chất phóng xạ có khối lượng m0 au chu kỳ bán r khối
lượng chất phóng xạ c n lại
A m0/5; B m0/25; C m0/32; D m0/50
Câu 14: Đồng vị 234U
92 sau chuỗi phóng xạ
biến đ i thành 206Pb
82 ố phóng xạ chuỗi
A phóng xạ , phóng xạ ; B phóng xạ , phóng xạ C 10 phóng xạ , phóng xạ
; D 16 phóng xạ , 12 phóng xạ Câu 15: Phốt phóng xạ - với chu kỳ bán r T = 14,2 ngày biến đ i thành lưu huỳnh ( ) Viết phương trình phóng xạ nêu cấu tạo hạt nhân lưu huỳnh au 42,6 ngày kể từ th i điểm ban đ u, khối lượng khối chất phóng xạ c n lại 2,5 g Tính khối lượng ban đ u
A 15g B 20g C 25g D 10g
P 32 15
(6)Tuyensinh247.com Câu 16: Hạt nhân chất phóng xạ, phóng xạ tia - có chu kì bán rã 5730 năm au lượng chất phóng xạ mẫu c n 1/8 lượng chất phóng xạ ban đ u mẫu
A 15190 năm B 16190 năm C 17190 năm D 18190 năm Câu 17: Côban 60
27Colà đồng vị phóng xạ phát tia
với chu kì bán r T=71,3 ngày Có hạt giải phóng sau 1h từ 1g chất Co tinh khiết
A 4,06.1018 hạt B 5,06.1018 hạt
C 7,06.1018 hạt D 8,06.1018 hạt Câu 18: Hạt nhân 224
88Ra phóng hạt , photon tạo thành A
ZRn Một nguồn phóng xạ 224
88Ra có khối lượng ban đ u m0 sau 14,8 ngày khối lượng nguồn c n lại 2,24g Cho biết chu kỳ phân r 224
88Ra 3,7 ngày Hãy tìm m0 A 35g B 35g C 35,84 g D 35,44 g
Câu 19: Hạt nhân 224
88Ra phóng hạt , photon tạo thành A ZRn Một nguồn phóng xạ 224
88Ra có khối lượng ban đ u m0 sau 14,8 ngày khối lượng nguồn c n lại 2,24g Cho biết chu kỳ phân r 224
88Ra 3,7 ngày số Avôgađrô A=6,02.10
23
mol-1 Hãy tìm số hạt nhân Ra đ bị phân r ?
A 0,903.1022nguyên t B 0,903.1021nguyên t
C 0,903.1023nguyên t D 0,903.1024nguyên t
Câu 20: Hạt nhân 224
88Ra phóng hạt , photon tạo thành A
ZRn Một nguồn phóng xạ 224
88Racó khối lượng ban đ u m0 sau 14,8 ngày khối lượng nguồn c n lại 2,24g Cho biết chu kỳ phân r 224
88Ralà 3,7 ngày số Avôgađrô A = 6,02.10
23
mol-1 Hãy tìm khối lượng hạt nhân tạo thành?
A 11g B 22g C 33,6g D 44,6g Câu 21: Hạt nhân 224
88Ra phóng hạt , photon tạo thành A
ZRn Một nguồn phóng xạ 224
88Ra có khối lượng ban đ u m0 sau 14,8 ngày khối lượng nguồn c n lại 2,24g H y tìm thể tích khí Heli tạo thành (đktc) ? Cho biết chu kỳ
phân r 224
88Ra 3,7 ngày số Avôgađrô A = 6,02.10
23
mol-1 A 1,36 (lit) B 3,36 (lit) C 2,36 (lit) D 4,36 (lit)
Câu 22: Một chất phóng xạ có chu kì bán T au th i gian t = 3T kể từ th i điển ban đ u, tỉ số số hạt nhân bị phân r thành hạt nhân nguyên tố khác với số hạt nhân chất phóng xạ c n lại
A B C 1/3 D 1/7
C
(7)Tuyensinh247.com Câu 23: Đồng vị 24
11 a chất phóng xạ β
tạo thành hạt nhân magiê 24
12Mg Ban đ u có 12gam a chu kì bán r 15 gi au 45 h khối lượng Mg tạo thành
A 10,5g B 5,16 g C 51,6g D 0,516g
Câu 24: Chất phóng xạ Poloni 21084Pocó chu kì bán rã T = 138 ngày phóng tia biến thành đồng vị chì 20682Pb,ban đ u có 0,168g poloni Hỏi sau 414 ngày đêm
có nguyên t poloni bị phân r ?
A 4,2.1020nguyên t B 3,2.1020nguyên t
C 2,2.1020nguyên t D 5,2.1020nguyên t
Câu 25: Chất phóng xạ Poloni 21084Pocó chu kì bán rã T = 138 ngày phóng tia
và biến thành đồng vị chì 20682Pb, ban đ u có 0,168g poloni Hỏi sau 414 ngày đêm
khối lượng chì hình thành
A 0,147g B 0,244g C 0,344g D 0,544g
Câu 26: Một lượng chất phóng xạ sau 12 năm c n lại 1/16 khối lượng ban đ u Chu kì bán r chất
A năm B 4,5 năm C năm D 48 năm
Câu 27: au th i gian t, lượng chất phóng xạ chất phóng xạ
giảm 128 l n Chu kì bán r chất phóng xạ
A 128t B
128
t
C.
t
D 128t Câu 28: Chất Iốt phóng xạ 131
53I dùng y tế có chu kỳ bán r ngày đêm ếu nhận 100g chất sau tu n lễ c n bao nhiêu?
A 0,87g B. 0,78g C 7,8g D 8,7g
Câu 29: Tính số hạt nhân bị phân r sau 1s 1g Rađi 226Ra Cho biết chu kỳ bán r 226Ra 1580 năm Cho N
A = 6,02.1023 mol-1
A 3,55.1010 hạt B 3,40.1010 hạt C.3,75.1010 hạt D.3,70.1010 hạt
Câu 30: Ban đ u (t = 0) có mẫu chất phóng xạ X nguyên chất Ở th i điểm t1
mẫu chất phóng xạ X c n lại 20% hạt nhân chưa bị phân r Đến th i điểm t2 = t1 +
100 (s) số hạt nhân X chưa bị phân r c n 5% so với số hạt nhân ban đ u Tính chu kì bán r chất phóng xạ
A 50s B 40s C 30s D 10s
Câu 31: Chất phóng xạ pơlơni 21084Po phát tia biến đ i thành chì Pb
206
(8)Tuyensinh247.com số hạt nhân pơlơni số hạt nhân chì mẫu
3
Tại th i điểm t2 = t1 +
276 ngày
A
15
B
4 C D
Câu 32: Cơban 60
27Colà đồng vị phóng xạ phát tia
và với chu kì bán rã
T=71,3 ngày Xác định tỷ lệ ph n trăm chất Co bị phân r tháng (30 ngày) A 27,3% B 28,3% B 24,3% D 25,3%
Câu 33: Gọi t khoảng th i gian để số hạt nhân lượng chất phóng xạ giảm e l n (e số tự nhiên với lne=1), T chu kỳ bán r chất phóng xạ Hỏi sau khoảng th i gian 0,51t chất phóng xạ c n lại ph n trăm lượng ban đ u ? Cho biết e0,51=0,6
A 60% B 70% C 80% D 90%
Câu 34: Giả s ban đ u có mẫu phóng xạ X nguyên chất, có chu kỳ bán r T biến thành hạt nhân bền Y Tại th i điểm t1 tỉ lệ hạt nhân Y hạt nhân X k Tại th i điểm t2 t1 2T tỉ lệ
A k + B 4k/3 C 4k D 4k+3 Câu 35: Chất phóng xạ pơlơni 21084Po phát tia biến đ i thành chì Pb
206
82 Cho chu kì 21084Po 138 ngày Ban đ u (t = 0) có mẫu pơlơni chun chất Tìm tỉ số số hạt nhân pơlơni số hạt nhân chì mẫu Tại th i điểm t1, tỉ số
giữa số hạt nhân pơlơni số hạt nhân chì mẫu
3
Tại th i điểm t2 = t1 +
276 ngày
A
15
B
4 C D
Câu 36: Một bệnh nhân điều trị đồng vị phóng xạ, dùng tia để diệt tế bào bệnh Th i gian chiếu xạ l n đ u t 20phút, sau tháng bệnh nhân phải tới
bệnh viện khám bệnh tiếp tục chiếu xạ Biết đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán r T = tháng (coi t T) dùng nguồn phóng xạ l n đ u Hỏi l n chiếu xạ
thứ phải tiến hành để bệnh nhân chiếu xạ với lượng tia
l n đ u?
A 28,2 phút B 24,2 phút C 40 phút D 20 phút
(9)Tuyensinh247.com lâu để bệnh nhân nhận tia gama l n đ u tiên Cho chu kỳ bán r T = 70 ngày coi t << T
A 17phút B 20phút C 14phút D 10 phút
Câu 38: Một khối chất phóng xạ hỗn hợp gồm hai đồng vị với số lượng hạt nhân ban đ u Đồng vị thứ có chu kì T1 = 2,4 đồng vị thứ hai
có T2 = 40 au th i gian t1 có 87,5% số hạt nhân hỗn hợp bị
phân r ,sau th i gian t2 có 75% số hạt nhân hỗn hợp bị phân r Tỉ số
2 t t
A t1 = 1,5 t2 B t2 = 1,5 t1 C t1 = 2,5 t2 D t2 = 2,5 t1
Câu 39: X hạt nhân đồng vị chất phóng xạ biến thành hạt nhân Y Ban đ u có mẫu chất phóng xạ X tinh khiết Tại th i điểm t tỉ số hạt nhân X số hạt nhân Y mẫu 1/3 Đến th i điểm sau 22 năm tỉ số 1/7 Chu kì bán r hạt nhân X là:
A 110 năm B 8,8 năm C 66 năm D 22 năm DẠNG 2: TÍNH CHU KỲ BÁN RÃ CỦA CÁC CHẤT PHÓNG XẠ
I Công thức cần nhớ
1 Biết tỉ số: N N0 N N t T ln ln
2 Biết tỉ số: N N ln ln(1 ) t T N N
3 Biết tỉ số số hạt nhân thời điểm t1 t2:
2 N N 1 ln ln ) ( N N t t
T
4 Biết tỉ số số hạt nhân bị phân rã thời gian khác N N N
số hạt nhân bị phân r th i gian t1
au t (s):N2 số hạt nhân bị phân r th i gian t2=t1
2 ln ln N N t T
5 Biết thể tích khí Heli tạo thành sau thời gian phóng xạ t:
(10)Tuyensinh247.com 10
II Bài tập
Câu 1: Silic31
14Si chất phóng xạ, phát hạt
và biến thành hạt nhân X Một mẫu phóng xạ 31
14Si ban đ u th i gian phút có 190 nguyên t bị phân r , sau gi th i gian phút có 85 nguyên t bị phân r H y xác định chu kỳ bán r chất phóng xạ
A 2gi B 2,595 gi C 3gi D 2,585 gi
Câu 2: Ra224 chất phóng xạ Lúc đ u ta dùng m0 = 1g Ra224 sau 7,3 ngày
ta thu V = 75cm3
khí Heli đktc Tính chu kỳ bán r Ra224
A 3,65 ngày B 36,5 ngày C 365 ngày D 300 ngày
Câu 3: Để xác định chu kỳ bán r T đồng vị phóng xạ, ngư i ta thư ng đo khối lượng đồng vị phóng xạ mẫu chất khác ngày thơng số đo 8µg 2µg.Tìm chu kỳ bán r T đồng vị đó?
A ngày. B ngày C ngày D ngày
Câu 4: Ban đ u (t = 0) có mẫu chất phóng xạ X nguyên chất Ở th i điểm t1
mẫu chất phóng xạ X c n lại 20% hạt nhân chưa bị phân r Đến th i điểm t2 = t1 +
100 (s) số hạt nhân X chưa bị phân r c n 5% so với số hạt nhân ban đ u Chu kì bán r chất phóng xạ
A 50 s. B 25 s C 400 s D 200 s DẠNG 3: TÍNH TUỔI CỦA CÁC MẪU CỔ VẬT
I Các công thức
1 Biết tỉ số khối lượng (số nguyên tử) lại khối lượng (số nguyên tử) ban đầu lượng chất phóng xạ
0
m m
t =
2 ln ln m m T hay N N
t =
2 ln ln N N T
2 Nếu biết tỉ số khối lượng (số nguyên tử) bị phóng xạ khối lượng (số nguyên tử) cịn lại lượng chất phóng xạ
m m' t = ln ) ' ' ln( A m m A T Hoặc N N t = ln ) ln( N N
T
3 Nếu biết tỉ số khối lượng (số ngun tử) cịn lại hai chất phóng xạ có trong mẫu vật cổ
2 N N
t =
(11)Tuyensinh247.com 11 mX: khối lượng chất tạo thành sau phân r
m: khối lượng chất ban đ u
Ta có: (1 ) 1
0
0
t
t t X e e m e m m m m m
+ Nếu 1ln2
t
m
mX + Nếu 3 1ln4
t m mX Ta có: A A e A e N A e N N N m
m t X
t X t
X (1 ) ( 1)
0
0
5 Gọi k tỉ số số nguyên tử chất tạo thành số nguyên tử ban đầu, tuổi mẫu chất xác định:
2 ln ) ln( k T
t
II Bài tập
Câu 1: Phương trình phóng xạ Pơlơni có dạng:210 84Po
A ZPb
Cho chu kỳ bán r Pôlôni T = 138 ngày Giả s khối lượng ban đ u m0 = 1g Hỏi sau
khối lượng Pôlôni c n 0,707g?
A 59 ngày B 69 ngày C 79 ngày D 89 ngày Câu 2: Hiện quặng thiên nhiên có chứa cả238
92U 235
92U theo tỉ lệ nguyên t 140:1 Giả s th i điểm tạo thành Trái Đất, tỷ lệ 1:1 H y tính tu i Trái Đất Biết chu kỳ bán r của238
92Ulà 4,5.10
9
năm235
92Ucó chu kỳ bán rã 7,13.108năm
A 60,4.108năm B 60,4năm C 60,4.108ngày D 60,4ngày
Câu 3: Trong mẫu quặng Urani ngư i ta thư ng thấy có lẫn chì Pb206 với Urani U238 Biết chu kỳ bán r U238 4,5.109
năm, h y tính tu i quặng trư ng hợp tỷ lệ khối lượng hai chất 1g chì /5g Urani
A 1,18.1010 năm B 1,18.1011 năm
C 1,18.109 năm D 1,18.108 năm
Câu 4: Hạt nhân 1124Naphân rã tạo thành hạt nhân X Biết chu kì bán r 1124Na
là 15 gi Th i gian để tỉ số khối lượng X a có mẫu chất a (lúc đ u nguyên chất) 0,75 là:
(12)Tuyensinh247.com 12 Câu 5: Có hai mẫu chất phóng xạ A B thuộc chất có chu kỳ bán r T = 138,2 ngày có khối lượng ban đ u Tại th i điểm quan sát , tỉ số số hạt nhân hai mẫu chất B 2, 72
A N
N Tu i mẫu A nhiều mẫu B
A 199,8 ngày B 199,5 ngày C 190,4 ngày D 189,8 ngày Câu 6: gày tỉ lệ U235 0,72% urani tự nhiên, c n lại U238 Cho biết chu kì bán r chúng 7,04.108
năm 4,46.109 năm Tỉ lệ U235 urani tự nhiên vào th i kì trái đất tạo thánh cách 4,5 tỉ năm là:
A.32% B.46% C.23% D.16% MỘT SỐ CƠNG THỨC TÍNH NHANH PHĨNG XẠ
Giả sử phương trình phóng xạ: X Y Cơng thức 1: tTlog2(1a) với
x x x
x
N N a aN
N
Công thức 2: tTlog2(1a) với
x y N N a Công thức 3: tTlog2(1a) với
x x x
x m
m N
N a
0
Công thức 4: tTlog2(1ab) với
x x x
y
A A b m m
a ;
Công thức 5: tTlog2(n) với
0
0 m
m N
N
n
Câu 1: Một đồng vị phóng xạ có chu kì bán r T Cứ sau khoảng th i gian số hạt nhân bị phân r khoảng th i gian ba l n số hạt nhân c n lại đồng vị ấy?
A 0,5T B 3T C 2T D T Câu 2: Hạt nhân urani 238
92U sau chuỗi phân r , biến đ i thành hạt nhân chì 206
82Pb Trong trình đó, chu kì bán r 238
92U biến đ i thành hạt nhân chì 4,47.109 năm Một khối đá phát có chứa 1,188.1020 hạt nhân 238
92U 6,239.1018 hạt nhân 206
82Pb Giả s khối đá lúc hình thành khơng chứa chì tất lượng chì có mặt sản phẩm phân r 238
92U Tu i khối đá phát
(13)Tuyensinh247.com 13 Câu 3: Chất phóng xạ pơlơni 210
84Po phát tia biến đ i thành chì 206
82Pb Cho chu kì bán r 210
84Po 138 ngày Ban đ u (t = 0) có mẫu pôlôni nguyên chất Tại th i điểm t1, tỉ số số hạt nhân pôlôni số hạt nhân chì
mẫu
3 Tại th i điểm t2 = t1 + 276 ngày, tỉ số số hạt nhân pôlôni số
hạt nhân chì mẫu A
15 B
16 C
9 D 25
Câu 4: Giả s sau gi phóng xạ (kể từ th i điểm ban đ u) số hạt nhân đồng vị phóng xạ c n lại 25% số hạt nhân ban đ u Chu kì bán r đồng vị phóng xạ