Bài giảng chương 7

VẬT LÝ HẠT NHÂN. Bài số 1: Chất phóng xạ pôlôni 210 84 Po phóng ra tia α và biến thành chì 206 82 Pb . a- Trong 0,168(g) pôlôni có bao nhiêu nguyên tử bò phân rã sau 414 ngày đêm? Xác đònh lượng chì được tạo thành trong khoảng thời gian nói trên. b- hỏi bao nhiêu lâu lượng pôlôni chỉ còn 10,5(mg)? Cho biết chu kì bán rã của pôlôni là 138 ngày đêm. Bài số 2: Một chất phóng xạ α cứ 1 hạt α phát ra thì có 1 hạt X phóng xạ bò phân rã. Vào đầu lần đo thứ nhất sau thời gian 1 phút có 320 hạt α phát ra, vào đầu lần đo thứ 2 sau đầu lần đo thứ nhất 2 giờ trong 1 phút có 80 hạt α phát ra. Tính chu kỳ bán rã của chất phóng xạ đó. Bài số 3: Để đo chu kỳ bán rã của 1 chất phóng xạ β − người ta dùng "máy đếm xung". Khi hạt β − đập vào máy, trong máy xuất hiện 1 xung điện, hệ đếm của máy tăng số đếm thêm 1 đơn vò. Ban đầu máy đếm được 960 xung trong 1 phút. Sau 3 giờ, máy đếm được 120 xung trong 1 phút (trong cùng điều kiện đo). Xác đònh chu kỳ phân rã của chất phóng xạ. Bài số 4: 0,2mg 226 88 Ra phóng ra 4,35.10 8 hạt α trong 1 phút. Hãy tìm chu kỳ bán rã của Ra( cho biết cuu kỳ này là khá lớn so với thời gian quan sát). Bài số 5: Vào đầu năm, phòng thí nghiệm nhận được 1 mẫu quặng có chứa chất phóng xạ xêsi 137 55 Cs , khi đó độ phóng xạ của mẫu là H 0 =1,8.10 5 (Bq). a- Tính khối lượng của xêsi chứa trong mẫu quăïng đó. Cho biết chu kỳ bán rã của xêsi là30 năm. b- Tính độ phóng xạ của mẫu quăïng sau 10 năm theo đơn vò Bq và Ci. c- Vào thời gian nào độ phóng xạ của mẫu bằng 3,6.10 4 (Bq). Bài số 6: 1/ Sau mỗi giờ số nguyên tử của đồng vò Co55 giảm đi 3,8%. Hãy xác đònh hằng số phóng xạ của đồng vò đó. 2/ Hãy tìm độ phóng xạ của 1 lượng bằng 0,248mg đồng vò phóng xạ Na25 có chu kỳ bán rã 62s. Tính độ phóng xạ của nó sau 10 phút. Bài số 7: 1/So sánh hiện tượng phóng xạ và hiện tượng phân hạch. 2/ Hạt nhân Pôlôni 210 84 Po phát ra hạt α và tạo thành hạt nhân 206 82 Pb . Một mẫu 210 84 Po nguyên chất có khối lượng m 0 =1g, sau thời gian 365 ngày tạo ra được thể tíchV=89,5cm 3 khí Hêli ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính chu kỳ bán rã của Poloni. Bài số 8: Đồng vò 24 11 Na phóng xạ β - tạo hạt nhân con Magiê(Mg). 1/ Viết phương trình của phản ứng phóng xạ và nêu thành phần cấu tạo của hạt nhân con. 2/ Ở thời điểm ban đầu t=0, Na24 có khối lượng m 0 =2,4g thì sau thời gian t=30giờ khối lượng Na24 chỉ còn lại m=0,6g chưa bò phân rã. Tính chu kỳ bán rã của Na24 và độ phóng xạ của lượng Na24 nói trên ở thời điểm t=0. 3/ Khi ngiên cứu 1 mẫu chất người ta thấy ở thời điểm bắt đầu khảo sát thì tỉ số khối lượng Mg24 và Nã là 0,25. Hỏi sau bao lâu thì tỉ sốấy bằng 9. Bài số 9: Urani 238 sau 1 loạt phóng xạ α và β biến thành chì: 238 206 92 82 8 6U Pb e α − → + + . Chu kỳ bán rã của sự sự biến đổi tổng hợp này là 4,6.10 9 năm. Giả sử ban đầu 1 loại đá chỉ chứa urani và không chứa chì. Nếu hiện nay tỷ lệ các khối lượng của urani và chì trong đá ấy là ( ) ( ) m U m Pb =37 thì tuổi của đá ấy là bao nhiêu? Bài số 10:Lúc đầu có 1 mẫu 210 84 Po nguyên chất là chất phóng xạ có chu kỳ bán rã 138 ngày. Các hạt Po phát ra tia phóng xạ và chuyển thành hạt nhân chì 206 82 Pb . Hỏi Po phát ra tia phóng xạ nào? Tính tuổi của mẫu chất trên nếu lúc khảo sát khối lượng chất Po lớn gấp 4 lần khối lượng chì. Bài số 11: Chu kỳ bán rã của U 238 là 4,5.10 9 năm. a- Tính số nguyên tử bò phân rã trong 1 năm trong 1(g) U 238 . b- Hiện nay trong quăïng urani thiên nhiên có lẫn U 238 và U 235 theo tỉ lệ nguyên tử 140 1 , giả thiết ở thời điểm tạo thành Trái Đất tỉ lệ trên là 1 1 . Hãy tính tuổi của Trái Đất, biết rằng chu kì bán rã của U 235 là 7,13.10 8 năm. Bài số 12: 1/ Urani phân rã thành ri theo chuỗi phóng xạ sau đây: 238 92 U Th Pa U Th Ra α β β α α − − → → → → → . a- Viết đẩy đủ chuỗi phóng xạ này(ghi thêm Z và A của các hạt nhân). b- Chuỗi phóng xạ trên còn tiếp tục cho đến khi hạt nhân con là đồng vò bền 206 82 Pb (chì). Hỏi 238 92 U biến thành 206 82 Pb sau nhiêu phóng xạ α và β − . 2/ Hạt nhân 235 92 U hấp thụ hạt n sinh ra x hạt α , y hạt β , một hạt 208 82 Pb và 4 hạt n. Hãy xác đònh: Số hạt x và y bản chất hạt β trong phản ứng. Viết phương trình đầy đủ các phản ứng này. 3/ Hãy cho biết bản chất các tia phóng xạ, viết các phương trình mô tả qui tắc dòch chuyển trong các phóng xạ trên khi biết hạt nhân mẹ là A z X . Bài số 13: 1/ Phát biểu đònh nghóa và cho ví dụ về phản ứng nhiệt hạch. Nêu điều kiện xẩy ra phản ứng nhiệt hạch và giải thích tại sao cần điều kiện đó. 2/ Hạt nhân Triti T và Đơtơri D tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh ra hạt nhân X và hạt Nơtron. Viết phương trình phản ứng và tìm năng lượng toả ra từ phản ứng. Cho biết độ hụt khối của các hạt nhân là: ∆ m T =0,0087u, ∆ m D =0,0024u, ∆ m X =0,0305u. Bài số 14: Hạt α có động năng 4(Mev) bắn vào hạt nhân Al đang đứng yên gây ra phản ứng: 27 30 13 15 A z Al P X α + → + . Cho biết khối lượng các hạt nhân: 4,0015 ; 26,97435 ; 1,0087 ; 29,97005 . Al n P m u m u m u m u α = = = = 1/ Viết phương trình phản ứng. 2/ Phản ứng trên thuộc toả hay thu năng lượng. Tính năng lượng của phản ứng. 3/ Biết hạt notron sinh ra sau phản ứng chuyển động theo phương vuông góc với phương chuyển động của hạt α . Hãy tính động năng của hạt notron và của hạt nhân phốt pho, tìm góc giữa phương chuyển động của notron và hạt nhân phốt pho. Bài số 15: 1/ Hạt α có động năng K α =4(Mev) đến tương tác với hạt nhân 14 7 N (nitơ) đang đứng yên. Sau phản ứng có hạt proton và hạt nhân X. Cho biết: 4,0015 ; 1,0073 ; 13,9992 ; 16,99456 . P N X m u m u m u m u α = = = = a- Viết phương trình phản ứng và tính năng lượng của phản ứng. b- Cho động năng của proton: K P =2,09(Mev). Xác đònh góc giữa phương chuyển động của hạt α và proton? 2/ Cho phản ứng: 2 3 1 1 D T+ =n+X. a- Hạt nhân X là hạt nhân gì? Tính năng lượng của phản ứng. Cho biết: m D =2,0136u; m T =3,0160u; m n =1,0087u; m X =4,0015u. b- Nước trong thiên nhiên có chứa 0,015% nước nặng D 2 0. Hỏi nếu dùng toàn bộ đơtơri có trong 1m 3 nước để làm nhiên liệu cho phản ứng thì năng lượng thu được( tính ra KJ) là bao nhiêu? Bài số 16: Dưới tác dụng của bức xạ γ , Hạt nhân của đồng vò bền Beri 9 4 Be và Cacbon 12 6 C có thể tách ra thành các hạt nhân 4 2 He và có thể sinh ra hoạc không sinh ra các hạt khác kèm theo. Cho biết: m Be =9,01219u; m He =4,002604u; m c =12u; m n =1,008670u. 1/ Viết phương trình của các phản ứng biến đổi đó. 2/ Xác đònh tần số tối thiểu của các lượng tử γ để thực hiện các phản ứng đó. Bài số 17: Hạt Proton có động năng K P =1MeV bắn vào hạt nhân 7 3 Li đang đứng yên thì sinh ra phản ứng tạo thành 2 hạt X có bản chất giống nhau và không kèm theo bức xạ γ . Cho biết: m Li =7,0144u; m p =1,0073u; m X =4,0015u. 1/ Viết phương trình phản ứng và cho biết phản ứng toả hay thu bao nhiêu năng lượng. 2/ Tìm động năng của mỗi hạt X được tạo ra, biết rằng chúng có cùng vận tốc. 3/ Tìm góc giữa phương chuyển động của 2 hạt X, biết rằng chúng bay ra đối xứng với nhau qua phương tới của Proton. Bài số 18: Cho phản ứng hạt nhân: 10 8 5 4 23 1 20 11 1 10 37 1 37 17 0 18 3 4 1 1 2 0 17,6 B X Be Na P X Ne cl X n Ar T X He N MeV α + → + + → + + → + + → + + a-Viết đầy đủ các phản ứng đó. b-Tính năng lượng toả ra từ phản ứng (4) khi tổng hợp được 1g He Bài số 19: 1/ Máy gia tốc dùng để làm gì? Nêu nguyên tắc hoạt động của máy Xiclôtrôn. 2/ Nếu 1 hạt(có khối lượng m, điện tích q) quay nhiều lần trên q đạo tròn vuông góc với từ trường có cảm ứng từ B, thì tần số quay gọi là tần số Xiclôtrôn. Nó có phụ thuộc vào bán kính q đạo và vận tốc của hạt không? 3/ Tính tuổi của 1 cái tượng cổ biết rằng độ phóng xạ β − của nó bằng 0,77 lần độ phóng xạ của 1 khúc gỗ vừa mới chặt. Bài số 20: Giữa 2 phần hộp chữ D của 1 máy Xiclôtrôn có bán kính R=1m, người ta ta đặt 1 hiệu điện thế xoay chiều 80KV, tần số f=10MHz. Một chùm hạt Proton được gia tốc trong máy này, cho m p =1,007276u=1,67.10 -27 kg. 1/ Xác đònh cảm ứng từ B để máy hoạt động bình thường. 2/ Tìm vận tốc và động năng của mỗi hạt bay ra khỏi máy. 3/ Tính số vòng quay của mỗi hạt trước khi bay ra khỏi máy. Bài số 21: 1/ Thế nào là phản ứng hạt nhân?Phát biểu các đònh luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân. 2/ Sau 2 giờ độ phóng xạ của 1 chất giảm đi 4 lần. a- Xác đònh λ và T của chất phóng xạ. b- Hỏi sau 6 giờ độ phóng xạ của chất đó còn bao nhiêu phần trăm. 3/ Cho phản ứng hạt nhân: 230 226 90 88 4,91( )Th Ra Mev α → + + . a- Cho biết cấu tạo của hạt α . b- Phản ứng trên nói lên điều gì. c- Tính động năng của hạt nhân ri. Biết rằng hạt nhân Th đứng yên( lấy khối lượng gần đúng của các hạt nhân tính bằng đơn vò u có giá trò bằng số khối của chúng). 4/ Nếu một hạt m có điện tích q quay nhiều lần trên q đạo tròn vuông góc với từ trường có cảm ứng từ B thì tần số quay gọi là tần số xiclôtrôn. Tính tần số này? Nó có phụ thuộc vào bán kính q đạo và vận tốc của hạt không. Bài số 22: 1/ Tia Rơn ghen cứng là tia có bước sóng ngắn, tia rơn ghen mềm là tia có bước sóng dài. Các tia Rơn ghen cứng đâm xuyên rất mạnh, các tia Rơn ghen mềm có khả năng đâm xuyên yếu. a- Tại sao khi chiếu điện người ta phải dùng tia Rơn ghen cứng còn nếu dùng tia Rơn ghen mềm thì nguy hiểm cho bệnh nhân. b- Để lọc hết các tia Rơn ghen mềm thì phải làm thế nào? 2/ Hạt tích điện được gia tốc trong xiclôtrôn có từ trường đều B=1(T), tần số của hiệu điện thế f=7,5(MHz). Dòng hạt có cường độ trung bình I=1(mA) từ vòng cuối có bán kính 1(m) đập vào bia, bia này được làm lạnh bằng dòng nước có lưu lượng N=1kg/s. Tính độ tăng nhiệt độ của nước, nhiệt dung của nước. Biết C=4200J/kg.k. 3/ Tìm năng lượng toả ra khi một hạt nhân U234 phóng xạ tia α tạo thành đồng vò Th230. Cho năng lượng liên kết riêng của các hạt: δ U234 =7,63Mev, δ α =7,10Mev, δ Th =7,70ev. Bài số 23: 1/ Trong phản ứng vỡ hạt nhân 235 92 U năng lượng trung bình toả ra khi phân chia 1 hạt nhân là 200(Mev). a/ Tìm năng lượng toả ra trong quá trình phân chia hạt nhân của 1 (Kg) Urani trong lò phản ứng. b/ Cần phải đốt 1 lượng than bao nhiêu để có được lượng than như trên, biết rằng năng suất toả nhiệt của than là 2,93.10 7 J/kg. 2/ Một nhà máy điện nguyên tử dùng nhiên liệu Urani trên có công suất 500000(KW) hiêu suất 20%. a- Tính lượng tiêu thụ hằng năm của chất đốt Urani. b- Để có cùng công suất thì lượng than tiêu thụ hằng năm của nhà máy nhiệt điện là bao nhiêu. Biết rằng hiệu suất của nhà máy nhiệt điện là 75%. Bài số 24: Hạt nhân U235 kết hợp với hạt nơtron theo phương trình: 235 1 95 138 1 92 0 42 57 0 2U n Mo La n ze − + → + + + Biết khối lượng m U =234,99u, m Mo =94,88u, m La =138,87u. a- Tính năng lượng toả ra khi phân hạch hạt nhân U235. b- Tính năng lượng toả ra khi phân hạch hoàn toàn 1g U235. c- Tính khối lượng của ét xăng để khi đốt xăng này sẽ toả ra một năng lượng như ở câu b, Cho biết năng suất toả nhiệt của xăng là Q=4,6.10 7 J/kg. Bài số 25: Xét phản ứng nhiệt hạch: 2 1 D + 2 1 D 3 1 1 1 T P→ + . Cho biết m D =2,0136u, m T =3,0160u, m P =1,0073u. Tính năng lượng của phản ứng. Câu 1.Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ A. các prôtôn B. các nơtrôn C. các electron D. các nuclôn Câu .Phát biểu nào sau đây là SAI khi nói về cấu tạo hạt nhân Triti ( T 3 1 ) A. Gồm 3 proton và 1 nơtron B. Gồm 1 proton và 2 nơtron C. Gồm 1 nơtron và 2 nơtron D. Gồm 3 proton và 1 nơtron Câu 2.Tìm câu ĐÚNG trong số các câu sau: A. Hạt nhân nguyên tử nào cũng gồm các prôtôn và nơtrôn; số prôtôn luôn luôn bằng số nơtrôn và bằng số electron. B. Hạt nhân nguyên tử có đường kính vào cở phần vạn lần đường kính của nguyên tử. C. Hạt nhân nguyên tử có điện tích bằng tổng điện tích của các proton trong nguyên tử. D. Hạt nhân nguyên tử có khối lượng bằng tổng khối lượng của tất cả các nuclôn và các electron trong nguyên tử. Câu 3.Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về hạt nhân đồng vị ? A. Các hạt nhân đồng vị có cùng số Z nhưng khác nhau số A B. Các hạt nhân đồng vị có cùng số A nhưng khác nhau số Z C. Các hạt nhân đồng vị có cùng số nơtron D. Các hạt nhân đồng vị có cùng số Z; cùng số A Câu 4.Đồng vị của một nguyên tử đã cho khác với nguyên tử đó về . A. số prôtôn. B. số electron. C. số nơtrôn. D. số nơtrôn và số electron Câu 5.Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về lực hạt nhân ? A. Lực hạt nhân là loại lực mạnh nhất trong các loại lực đã biết hiện nay B. Lực hạt nhân chỉ có tác dụng khi khoảng cách giữa hai nuclon bằng hoặc nhỏ hơn kích thước hạt nhân C. Lực hạt nhân có bản chất là lực điện D. Lực hạt nhân là lực hút Câu 6.Cấu tạo của hạt nhân Al 27 13 có số nơtrôn là . A. N = 13 B. N = 27 C. N = 14 D. N = - 14 Câu 7.Ký hiệu của các nguyên tử mà hạt nhân chứa 3 proton và 4 nơtron A. X 3 7 B. X 4 3 C. X 7 3 D. X 3 4 Câu 8.Cấu tạo của hạt nhân Al 27 13 có . A. Z = 13, A = 27 B. Z = 27, A = 13 C. Z =13, A = 14 D. Z = 27, A = 14 Câu 9.Số phân tử oxy trong một gam khí oxy O 2 ( O =15,999 ) A/ 376.10 20 B/ 188.10 20 C/ 99.10 20 D/ Một giá trị khác Câu .Khối lượng proton m p = 1,007276u. Khi tính theo đơn vị kg là . A. m p = 1,762.10 -27 kg B. m p = 1,672.10 -27 kg C. m p = 16,72.10 -27 kg D. m p = 167,2.10 -27 kg Câu 10.Số nguyên tử Oxy trong một gam khí CO 2 là (C=12,011 ; O=15,999) A. 137.10 20 B. 548.10 20 C. 274.10 20 D. Một giá trị khác Câu 11.Khối lượng nơtron m n = 1,008665u. Khi tính theo đơn vị kg là . A. m n = 0,1674.10 -27 kg B. m n = 16,744.10 -27 kg C. m n = 1,6744.10 -27 kg D. m n = 167,44.10 -27 kg Câu 12.Định luật về phân rã phóng xạ không được diễn tả theo công thức nào dưới đây? A. N = t eN λ − 0 B. t emm λ − = 0 C. T t mm − = 2 0 D. t eHH λ 0 = Câu 13.Tìm phát biểu SAI về năng lượng liên kết. A. Muốn phá vỡ hạt nhân có khối lượng m thành các nuclôn có tổng khối lượng m o >m thì cần năng lượng ∆E = (m o – m).c 2 để thắng lực hạt nhân. B. Năng lượng liên kết tính cho một nuclôn gọi là năng lượng liên kết riêng. C. Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng nhỏ thì càng kém bền vững. D. Hạt nhân có năng lượng liên kết ∆E càng lớn thì càng dễ phá vỡ. Câu 14.Số nguyên tử chất phóng xạ bị phân hủy sau khoảng thời gian t được tính theo công thức nào dưới đây? A. T t NN − = 2 0 B. N = t eN λ − 0 C. N’ = )1( 0 t eN λ − − D. N’ = t N 0 Câu 15.Tìm phát biểu sai về phản ứng hạt nhân toả năng lượng hay thu năng lượng. . = 1, 672 .10 - 27 kg C. m p = 16 ,72 .10 - 27 kg D. m p = 1 67, 2.10 - 27 kg Câu 10.Số nguyên tử Oxy trong một gam khí CO 2 là (C=12,011 ; O=15,999) A. 1 37. 10 20. Th230. Cho năng lượng liên kết riêng của các hạt: δ U234 =7, 63Mev, δ α =7, 10Mev, δ Th =7, 70ev. Bài số 23: 1/ Trong phản ứng vỡ hạt nhân 235 92 U năng lượng