Với mỗi hạt nhân phóng xạ thì quá trình phân rã xảy ra ngẫu nhiên không biết trước tức là không thể áp dụng định luật cho một lượng không đáng kể chất phóng xạ vì không tạo được một độ p[r]
(1)VẬT LÝ HẠT NHÂN Cấu tạo hạt nhân nguyên tử: * Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ các proton mang điện tích nguyên tố dương, và các nơtron trung hòa điện, gọi chung là nuclon Tổng số nuclon là số khối A Điện tích hạt nhân Z là số proton hạt nhân A Kí hiệu hạt nhân: Z X A = Z + N, đó N là số nơtron * Trừ các đồng vị Hidro và Heli, nói chung các hạt nhân các nguyên tố khác có số proton nhỏ hặc số notron: Z ≤ N ≤ 1,5Z Nếu số notron số proton thì có thể phóng xạ β+ mà không thể phóng xạ β– * Các nuclon liên kết với lực hạt nhân Lực hạt nhân không có cùng chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn, mà là loại lực tương tác mạnh Lực hạt nhân phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân (10–15 m) * Bán kính hạt nhân phụ thuộc vào khối lượng cách gần đúng là: r = ro.A1/3 (m) Trong đó ro = 1,2.10–15 (m) * Đồng vị: là các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôton Z khác số nơtron N và số khối A * Đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u Đơn vị u có giá trị 1/12 khối lượng 12 nguyên tử đồng vị C , cụ thể là: 1u = 1,66055.10–27 kg Khối lượng nuclon gần 1u không cần tính chính xác cao phản ứng hạt nhân khối lượng hạt nhân tính theo u không đúng số khối nó có độ hụt khối Đơn vị khối lượng còn có: MeV/c²; kg với mối quan hệ 1u = 931,5 MeV/c² Hệ thức Anhxtanh * Hạt nhân có khối lượng nghỉ mo, chuyển động với vận tốc v, có lượng toàn phần tính theo công thức: E = moc² + K * Một vật có khối mo trạng thái nghỉ, chuyển động với vận tốc v, khối lượng vật tăng lên mo thành m = 1γ với γ = v/c * Hệ thức Anhxtanh lượng toàn phần: E = mc² Từ đó suy K = mc² – moc² * Hạt photon có khối lượng nghỉ mo = có khối lượng tương đối tính m và động lượng p: m = ε/c²; p = m.c = h/λ * Một hạt có khối lượng nghỉ mo chuyển động với vận tốc v thì có: p.c mo v Động lượng là p = m.v = 1γ Năng lượng toàn phần E = c ; vận tốc v = (m o c) p (mo c) p (m c) p o Động chuyển động K = E – moc² = c – moc².s Câu Phát biểu nào sau đây là đúng nói hạt nhân 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 Cả A, B, C đúng Câu Chọn câu đúng A Khối lượng nguyên tử gần khối lượng hạt nhân B Bán kính nguyên tử bán kính hạt nhân C Điện tích nguyên tử điện tích hạt nhân (2) D Có hai loại nuclon và proton và electron Câu Chọn câu đúng A Trong ion đơn nguyên tử số proton số electron B Trong hạt nhân số proton phải số nơtron C Trong hạt nhân trừ hidro và heli, số proton không nhiều số nơtron D Lực hạt nhân có bán kính tác dụng bán kính nguyên tử Câu Trong hạt nhân đồng vị cacbon 14C có A 14 proton và nơtron B proton và 14 nơtron C proton và 14 nuclon D proton và 14 nơtron 235 Câu Nguyên tử đồng vị phóng xạ 92 U có A 92 nơtron; tổng số nơtron và electron 235 B 92 electron; tổng số proton và nơtron 235 C 92 nơtron; tổng số proton và electron 235 D 92 proton; tổng số nơtron và electron 235 Câu Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ: A Các proton B Các nơtron C Các electron D Các nuclon Câu Đơn vị khối lượng là A MeV B MeV/c C MeV/c² D kg.m.s–1 23 Câu Tính số nguyên tử gam khí O2? Cho NA = 6,022.10 /mol A 376.1020 hạt B 736.1030 hạt C 637.1020 hạt D 367.1020 hạt Câu Một hạt có khối lượng nghỉ mo Theo thuyết tương đối, động hạt này chuyển động với tốc độ 0,6c (c là tốc độ ánh sáng chân không) là A K = 0,36moc² B K = 1,25moc² C K = 0,225moc² D K = 0,25moc² Câu 10 Một hạt có động năng lượng nghỉ Vận tốc nó là: A 0,866c B 0,60c C 0,80c D 0,50c Câu 11 Theo thuyết tương đối, electron có động nửa lượng nghỉ nó thì electron này chuyển động với tốc độ A 2,41.108 m/s B 2,24.108 m/s C 1,67.108 m/s D 2,75.108 m/s Câu 12 Một hạt chuyển động với tốc độ v = 0,8c thì có động là K = 1,2.1017 J Khối lượng nghỉ hạt đó là A 2,37kg B 3,20kg C 2,67kg D 2,00kg Câu 13 Trong ống Culitgio electron tăng tốc điện trường mạnh va trước đập vào đối anot nó có tốc độ 0,8c Biết khối lượng ban đầu electron là 0,511 MeV/c² Bước sóng ngắn tia X có thể phát là A 3,64.10–12 μm B 3,64.10–12 m C 3,79.10–12 μm D 3,79.1012 m PHÓNG XẠ – PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi các hạt nhân Quá trình tự phân rã hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác đồng thời phát các tia phóng xạ gọi là phóng xạ Độ hụt khối, lượng liên kết hạt nhân A Xét hạt nhân Z X tạo thành Z proton và N notron Gọi mo là tổng khối lượng các nuclon: mo = Z.mp + N.mn = Z.mp + (A – Z).mn và m là khối lượng hạt nhân X thì kối lượng các nucleon luôn lớn khối lượng hạt nhân (mo > m) Khi đó Δm = mo – m gọi là độ hụt khối hạt nhân Năng lượng liên kết hạt nhân là lượng tỏa các nuclon riêng rẽ liên kết thành hạt nhân là lượng tối thiểu cần thiết để phá vỡ hạt nhân thành các nuclon riêng rẽ: ΔE = Δm.c² = (mo – m)c² Năng lượng liên kết riêng ε = ΔE/A (3) Năng lượng liên kết riêng là đại lượng đặc trưng cho độ bền vững hạt nhân, lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững và ngược lại Thực tế các hạt nhân có số khối khoảng 50u đến 90u có lượng liên kết riêng lớn Phản ứng hạt nhân – các định luật bảo toàn: A1 A2 Z1 X1 Z2 X A3 Z3 X3 AZ4 X 4 a Phương trình phản ứng: Trong số các hạt này có thể là hạt sơ cấp như: nơtron, proton, electrôn, poziton, photon, alpha Trường hợp đặc biệt là phóng xạ b Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: Bảo toàn số khối: A1 + A2 = A3 + A4 Bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 Bảo toàn động lượng: p1 p p3 p Bảo toàn lượng toàn phần: K1 + K2 + ΔE = K3 + K4 ΔE là lượng phản ứng hạt nhân (ΔE > tỏa lượng, ΔE < thu lượng) ΔE = (m1 + m2 – m3 – m4)c² Phóng xạ hay phản ứng hạt nhân không tuân theo định luật bảo toàn khối lượng c Năng lượng thu – tỏa phản ứng hạt nhân: ΔE = (mo – m).c² Trong đó: mo là tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng; m là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng * Nếu ΔE > phản ứng tỏa lượng ΔE dạng động các hạt X 3, X4 photon γ Trong phản ứng tỏa lượng các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững * Nếu ΔE < phản ứng thu lượng |ΔE| dạng động các hạt X 1, X2 photon γ Trong phản ứng thu lượng các hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên kém bền Phóng xạ, phân hạnh, nhiệt hạch là phản ứng hạt nhân tỏa lượng d Tính lượng thu, tỏa phản ứng hạt nhân theo độ hụt khối và lượng liên kết Giả sử X1, X2, X3, X4 có: Năng lượng liên kết riêng tương ứng là ε 1, ε2, ε3, ε4 Năng lượng liên kết tương ứng là ΔE1, ΔE2, ΔE3, ΔE4 Độ hụt khối tương ứng là Δm1, Δm2, Δm3, Δm4 Khi đó lượng phản ứng hạt nhân: ΔE = A3ε3 +A4ε4 – A1ε1 – A2ε2 = ΔE3 + ΔE4 – ΔE1 – ΔE2 = (Δm3 + Δm4 – Δm1 – Δm2)c² e Áp dụng định luật bảo toàn động lượng để suy động năng: Mối quan hệ động lượng p và động K hạt nhân X là 2mK = p² Khi động lượng ban đầu không và sinh hai hạt thì K1 v1 m2 p1 = p2 suy K v2 m1 Một hạt chất phóng xạ A đứng yên phân rã thành hạt B và C * Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: K C vC m B K B vC mC mBvB = mCvC tương đương 2mBKB = 2mCKC * Áp dụng định luật bảo toàn lượng toàn phần ta có: KB + KC = ΔE mC KΔE; B K m B mC Từ đó suy ΔE C mB mB mC f Các số thường dùng: Số Avôgađrô: NA = 6,022.1023 mol–1 Đơn vị khối lượng nguyên tử: 1u = 1,66055.10–27 kg = 931,5 MeV/c² Điện tích nguyên tố: |e| = 1,6.10–19 C Đơn vị lượng: 1eV = 1,6.10–19 J; 1MeV = 1,6.10–13 J Khối lượng proton: mp = 1,0073u; Khối lượng nơtron: mn = 1,0087u (4) Khối lượng electron: me = 9,1.10–31kg = 0,000548u = 0,511 MeV/c² Khối lượng hạt α: mα = 4,0015u Câu Chọn câu sai các câu sau đây? A Phản ứng hạt nhân là tương tác hai hạt nhân ban đầu dẫn đến biến đổi thành các hạt khác B Định luật bảo toàn số nuclon là đúng với phản ứng hạt nhân C Trong phản ứng hạt nhân tỏa lượng, các hạt nhân sinh kém bền vững D Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì lượng liên kết càng lớn Câu Phản ứng hạt nhân tuân theo các định luật bảo toàn nào? A Bảo toàn điện tích, khối lượng, lượng B Bảo toàn điện tích, số khối, động lượng, lượng C Bảo toàn điện tích, khối lượng, động lượng, lượng D Bảo toàn điện tích, số khối, động lượng, Câu Phát biểu nào sai nói lượng liên kết và lượng liên kết riêng? A Năng lượng liên kết là lượng cần thiết để tách hạt nhân thành các nuclon riêng B Năng lượng liên kết là đại lượng đặc trưng cho mức độ bền vững các hạt nhân C Năng lượng liên kết riêng là lượng liên kết tính cho nuclon D Năng lượng liên kết có trị số tích độ hụt khối hạt nhân với bình phương vận tốc ánh sáng c² Câu Hạt nhân nào bền vững các hạt nhân các nguyên tố sau? A Fe B Pb C U D K Câu Chọn đáp án Sai A Tổng điện tích các hạt vế phương trình phản ứng hạt nhân B Trong phản ứng hạt nhân số nuclon bảo toàn nên khối lượng hạt nhân bảo toàn C Phóng xạ là phản ứng hạt nhân, làm thay đổi hạt nhân nguyên tử nguyên tố phóng xạ D Sự phóng xạ là tượng xảy tự nhiên, không chịu tác động điều kiện bên ngoài Câu Điểm giống phóng xạ và các phản ứng phân hạch là A Đều là phản ứng tỏa lượng B Do các yếu tố bên ngoài chi phối C Các hạt nhân sinh giống D Cả ba đặc điểm nêu trên Câu Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì A Số nuclon càng nhỏ B Năng lượng liên kết càng lớn C Năng lượng liên kết càng bé D Số nuclon càng lớn Câu Hạt nhân poloni A α 210 84 Po phân rã cho hạt nhân là chì 206Pb Đã có phóng xạ tia B β– C β+ D γ 19 16 Câu Trong phản ứng hạt nhân sau: F 1H O X , hạt nhân X là A Nơtron B electron C hạt β+ D hạt α 226 Câu 10 Hạt nhân 88 Ra phóng hạt α và hạt β– chuỗi phóng xạ liên tiếp, thì hạt nhân tạo thành là 224 214 218 224 A 84 X B 83 X C 84 X D 82 X Câu 11 Phản ứng nào sau đây không phải là phản ứng hạt nhân nhân tạo? A 238 92 U n 14 C He N Câu 12 Hạt nhân 238 92 U B 238 92 U 17 O 1H D 27 13 Alα 226 88 Ra phóng xạ α cho hạt nhân là 42 He 234 90Th 30 P 15 n0 (5) A He B 226 87 Fr C Câu 13 Trong các phản ứng hạt nhân: là A proton và β– 25 12 Mg X B electron và D 2 222 86 Ra 22 11 Naα D và C proton và D 23 226 89 Ac 10 B Yα Be 48 Thì X và Y D 1T và proton 20 Câu 14 Trong phản ứng hạt nhân: D D X p và 11 Na p Y 10 Ne Thì X và Y là: A triti và deuteri B α và triti C triti và α D proton và α Câu 15 Phát biểu nào sau đây là sai? A Hệ số nhân nơtron s là số nơtron trung bình còn lại sau phân hạch, gây phân hạch B Hệ số nhân nguồn s > thì hệ thống vượt hạn, phản ứng dây chuyền không kiểm soát được, xảy các vụ nổ bom nguyên tử C Hệ số nhân nguồn s = thì hệ thống tới hạn, phản ứng dây chuyền kiểm soát được, xảy các nhà máy điện nguyên tử D Hệ số nhân nguồn s < thì hệ thống hạn, phản ứng dây chuyền xảy chậm Câu 16 Phát biểu nào sau đây sai nói phản ứng hạt nhân tỏa lượng A Trong phản ứng hạt nhân tỏa lượng tổng khối lượng các hạt sinh bé so với các tổng khối lượng các hạt ban đầu B Trong phản ứng hạt nhân tỏa lượng các hạt sinh kém bền so với các hạt ban đầu C Phản ứng phần hạch và phản ứng nhiệt hạch là các phán ứng hạt nhân tỏa lượng D Phóng xạ là phản ứng hạt nhân tỏa lượng Câu 17 Chọn phát biểu Sai A Một phản ứng phân hạch thường tỏa nhiều lượng phản ứng nhiệt hạch B Với cùng lượng chất tham gia phản ứng thì lượng nhiệt hạch tỏa ít lượng phân hạch C Phân hạch là phản ứng phân chia hạt nhân và có tính chất dây truyền D Nhiệt hạch là phản ứng kết hợp hạt nhân điều kiện phải có nhiệt độ cực lớn Câu 18 Áp dụng hệ thức Anhxtanh hãy tính lượng nghỉ 1,0 kg chất và so sánh với suất tỏa nhiệt xăng q = 45.106 J/kg A E = 9.10–16 J; E/q = 405.10–22 lần B E = 9.1016 J; E/q = 2.109 lần C E = 9.10–16 J; E/q = 405.1022 lần D E = 3.1011 J; E/q = 6700 lần Câu 19 Công suất xạ mặt trời là P = 3,9.10 26 W Mỗi năm 365 ngày, khối lượng mặt trời giảm lượng là A 1,37.1017 kg B 0,434.1020 kg C 1,37.1014 kg D 0,434.1017 kg Câu 20 Cho biết khối lượng proton, notron, hạt nhân deuteri là mp = 1,00728u; mn = 1,00866u; mD = 2,0141u; lấy 1u = 931,5 MeV/c² Tìm lượng liên kết hạt nhân D A 1,7140 MeV B 2,2356 MeV C 1,1714 MeV D 3,7544 MeV Câu 21 Cho khối lượng proton là mp = 1,0073u; khối lượng nơtron là m n = 1,0087u; khối lượng hạt α là mα = 4,0015u; 1u = 931,5MeV/c² Năng lượng liên kết riêng α là A 28,41 MeV B 7,103 MeV C 3,721 MeV D 0,326 MeV Câu 22 Hạt nhân hêli He có lượng liên kết là 28,4 MeV; hạt nhân liti Li có lượng liên kết là 39,2 MeV; hạt nhân đơtêri D có lượng liên kết là 2,24 MeV Hăy theo thứ tự tăng dần tính bền vững ba hạt nhân này A liti, hêli, đơtêri B đơtêri, hêli, liti C hêli, liti, đơtêri D đơtêri, liti, hêli (6) Câu 23 Năng lượng liên kết hạt nhân đơteri là 2,24 MeV và α là 28,41 MeV Nếu hai hạt nhân đơteri tổng hợp thành α thì lượng tỏa là A 30,61 MeV B 25,83 MeV C 23,93 MeV D 19,25 MeV Câu 24 Độ hụt khối tạo thành các hạt nhân deuteri; triti; α là: ΔmD = 0,0024u; ΔmT = 0,0087u; Δmα = 0,0305u Hãy cho biết phản ứng: D 1T He n tỏa hay thu bao nhiêu lượng? Cho 1u = 931 MeV/c² A Thu lượng: 18,06 eV B Tỏa lượng: 18,06 eV C Thu lượng: 18,06 MeV D Tỏa lượng: 18,06 MeV Câu 25 Hạt α có động ban đầu K đến đập vào hạt nhân nito đứng yên gây phản ứng hạt 14 nhân: α + N → p + X Cho mα = 4,0015u; mp = 1,0073u; mN14 = 13,9992u; mX = 16,9947u; 1u = 931,5 MeV/c² Phản ứng này tỏa hay thu bao nhiêu lượng? A Thu 12,1 MeV B Thu 1,21 MeV C Tỏa 12,1 MeV D Tỏa 1,21 MeV Câu 26 Cho khối lượng các hạt nhân: mAl = 26,974u; mα = 4,0015u; mp = 29,970u; mn = 1,0087u 27 30 và 1u = 931,5 MeV/c² Phản ứng: 13 Alα P15 n tỏa hay thu bao nhiêu lượng? A tỏa lượng 2,98MeV B tỏa lượng 2,45MeV C thu lượng 2,98MeV D thu lượng 2,45MeV Câu 27 Cho phản ứng hạt nhân sau: D + D → α + 3,25 MeV Biết độ hụt khối deuteri là ΔmD = 0,0024u và 1u = 931 MeV/c² Năng lượng liên kết hạt α là A 7,719 MeV B 28,41 MeV C 7,188 MeV D 2,824 MeV 27 30 Câu 28 Xét phản ứng bắn phá nhôm hạt α: α 13 Al 15 P n Biết khối lượng các hạt là: mα = 4,0015u; mn = 1,0087u; mAl = 26,974u; mP = 29,97u Tính động tối thiểu hạt α để phản ứng có thể xảy A 0,298 MeV B 0,928 MeV C 2,980 MeV D 29,802 MeV 210 206 Câu 29 Chất phóng xạ Po phát tia α và biến đổi thành Pb Biết khối lượng các hạt là m Pb = 205,9744u, mPo = 209,9828u, mα = 4,0026u Năng lượng tỏa 10 gam Po phân rã hết là A 2,288.1010 J B 2,479.1010 J C 2,789.1010 J D 2,848.1010 J Câu 30 Hạt α có khối lượng 4,0015u Tính lượng tỏa các nuclon tạo thành mol Hêli Cho 1u = 931,5 MeV/c², mp = 1,0073u; mn = 1,0087u; NA = 6,022.1023 mol–1 A 17,1.1025 MeV B 0,46.1025 MeV C 1,71.1025 MeV D 7,11.1025 MeV Câu 31 Tổng hợp hạt α từ phản ứng hạt nhân H Li He X Mỗi phản ứng trên tỏa lượng 17,3 MeV Năng lượng tỏa tổng hợp 0,5 mol heli là A 1,3.1024 MeV B 2,6.1024 MeV C 5,2.1024 MeV D 2,4.1024 MeV Câu 32 Hạt triti (T) và hạt đơtriti (D) tham gia phản ứng kết hợp tạo thành hạt nhân X và notron và tỏa lượng là 18,06 MeV Biết lượng liên kết riêng T, X là 2,7 MeV và 7,1 MeV thì lượng liên kết riêng hạt D là A 4,12MeV B 2,14MeV C 1,12MeV D 4,21MeV 235 Câu 33 Một nhà máy điện hạt nhân dùng nhiên liệu U trung bình phản ứng tỏa 200 MeV Công suất nhà máy là 1000 MW, hiệu suất là 25% Tính khối lượng nhiêu liệu đã làm giàu 235U đến 35% cần dùng năm có 365 ngày? A 5,4 B 4,8 C 4,4 D 5,8 Câu 34 Hạt Đơteri đứng yên hấp thụ photon xạ gamma có bước sóng λ = 4,7.10 –13 m phân hủy thành nơtron và proton Tính tổng động các hạt tạo thành Cho khối lượng mp = 1,00728u, mn = 1,00866u, mD = 2,0141u A 2,263 MeV B 2,643 MeV C 0,389 MeV D 0,929 MeV 210 206 Câu 35 Chất phóng xạ Po phát tia α và biến đổi thành Pb Biết khối lượng các hạt là m Pb = 205,9744u, mPo = 209,9828u, mα = 4,0026u Coi hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên và phân rã không có tia γ thì động hạt α là A 5,3MeV B 4,7MeV C 5,8MeV D 6,0MeV (7) Câu 36 Cho phản ứng hạt nhân xảy sau: n + Li → T + α Năng lượng tỏa từ phản ứng là Q = 4,8MeV Giả sử động các hạt ban đầu là không đáng kể Động nặng hạt α thu sau phản ứng là A Kα = 2,74 MeV B Kα = 2,4 MeV C Kα = 2,06 MeV D Kα = 1,2 MeV Câu 37 Dùng hạt α có động 7,7 MeV bắn vào hạt nhân 14 7N đứng yên gây phản α 147 N 11 p 178 O ứng Hạt proton bay theo phương vuông góc với phương bay tới hạt α Cho khối lượng các hạt nhân là mα = 4,0015u, mp = 1,0073u, mN = 13,9992u, mO = 16,9947u, cho 1u = 931,5 MeV/c² Động hạt nhân oxi là A 6,145 MeV B 2,214 MeV C 1,345 MeV D 2,075 MeV 238 Câu 38 Hạt nhân urani U đứng yên, phân rã α và biến thành hạt nhân thôri 234Th Động hạt α bay chiếm khoảng bao nhiêu phần trăm lượng phân rã? A 1,68% B 98,3% C 16,8% D 96,7% 12 Câu 39 Dưới tác dụng xạ gamma (γ), hạt nhân cacbon C tách thành hạt α Tần số tia γ là 4.1021 Hz Các hạt nhân Hêli sinh có cùng động Tính động hạt hêli Cho mC = 12,0000u mHe = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c² A 7,569.10–13 J B 6,598.10–13 J C 1,979.10–13 J D 4,567.10–13 J 23 Câu 40 Dùng hạt proton có động 5,48 MeV bắn phá vào hạt nhân 11 Na đứng yên sinh hạt α và hạt X Phản ứng không xạ γ Biết động hạt α là 6,66 MeV Tính động hạt X Cho biết mp = 1,0073u, mNa = 22,98503u, mX = 19,9869u, mα = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c² A 2,64MeV B 4,68MeV C 8,52MeV D 3,43MeV Câu 41 Dùng hạt proton có động K1 bắn vào hạt nhân Be đứng yên gây phản ứng hạt Phản ứng này tỏa lượng Q = 2,125MeV Hạt nhân α và hạt Li nhân: p Beα Li bay với các động bằng: K2 = 4MeV và K3 = 3,575MeV Tính góc các hướng chuyển động hạt α và hạt p Biết khối lượng các hạt nhân xấp xỉ số khối nó Cho 1u = 931,5 MeV A 45° B 90° C 75° D 120° Câu 42 Một hạt nhân Deuteri có động MeV bắn vào hạt nhân 6Li đứng yên tạo phản ứng: H Li 2 He Biết vận tốc hai hạt sinh hợp với góc 157° Lấy tỉ số hai khối lượng tỉ số hai số khối Năng lượng tỏa phản ứng là A 22,4MeV B 21,2MeV C 24,3MeV D 18,6MeV Câu 43 Cho hạt proton có động Kp = 1,8 MeV bắn phá hạt nhân Li đứng yên sinh hai hạt nhân X có cùng độ lớn vận tốc Cho biết khối lượng các hạt: m p = 1,0073u, mX = 4,0015u, mLi = 7,0144u, u = 931 MeV/c² Độ lớn vận tốc hạt sinh sau phản ứng là A 6,96.107 m/s B 8,75.106 m/s C 5,9.106 m/s D 2,15.107 m/s Câu 44 Người ta dùng proton có động K p = 5,45 MeV bắn phá vào hạt nhân 9Be đứng yên sinh hạt α và hạt nhân Li Biết hạt α sinh có động 4MeV và chuyển động theo phương vuông góc với phương chuyển động proton ban đầu Động hạt nhân Li sinh là A 3,575 MeV B 3,375 MeV C 6,775 MeV D 4,565 MeV HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ Hiện tượng phóng xạ: Phóng xạ là tượng hạt nhân nguyên tử số nguyên tố tự phóng các xạ biến đổi thành hạt nhân nguyên tử nguyên tố khác Các đồng vị phóng xạ có sẵn tự nhiên gọi là đồng vị phóng xạ tự nhiên Các đồng vị phóng xạ người tạo gọi là đồng vị phóng xạ nhân tạo (8) Các loại tia phóng xạ a Tia alpha (α): thực chất là hạt nhân nguyên tử He – Bị lệch phía (–) tụ điện vì mang q = +2e Phóng với vận tốc 107 m/s Có khả ion hóa chất khí Trong không khí 8cm b Tia Bêta (β): Gồm β+ và β– – β–: lệch (+) tụ điện, thực chất là chùm electron, có điện tích –e Do biến đổi: n → p + e + ν ( ν là phản hạt notrino) – β+ lệch phía (–) tụ điện (lệch nhiều so với tia α), β+ thực chất là electron dương hay pôzitrôn có điện tích +e Do biến đổi: p → n + ν + β+ (ν là hạt notrino) – Phóng với vận tốc gần vận tốc ánh sáng Ion hóa chất khí yếu α Khả đâm xuyên mạnh, vài trăm mét không khí c Tia gammar (γ) – Có chất là sóng điện từ bước sóng ngắn (λ < 0,01 nm), là chùm photon lượng cao Không bị lệch điện trường, từ trường Khả đâm xuyên lớn, có thể qua lớp chì vài cm và nguy hiểm Phóng xạ γ không làm biến đổi hạt nhân phóng xạ γ luôn kèm với các phóng xạ α, β Sự dịch chuyển hạt nhân so với hạt nhân mẹ: Phóng xạ α: So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hoàn và có số khối giảm đơn vị Phóng xạ β–: So với hạt nhân mẹ, hạt nhân tiến ô bảng tuần hoàn và có cùng số khối Phóng xạ β+: So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hoàn và có cùng số khối Thực chất phóng xạ β+ là hạt proton biến thành hạt nơtron, hạt pôzitrôn và hạt nơtrinô, chất tia phóng xạ β+ là dòng hạt pôzitrôn (e+) Phóng xạ γ: Phóng xạ γ không có biến đổi hạt nhân phóng xạ γ thường kèm theo phóng xạ α và β Ứng dụng các đồng vị phóng xạ: Các đồng vị phóng xạ nhân tạo có nhiều ứng dụng Y học chẳng hạn xạ trị Người ta đưa các đồng vị khác vào thể để theo dõi xâm nhập và di chuyển nguyên tố định thể người Gọi là nguyên tử đánh dấu, qua đó có thể theo dõi tình trạng bệnh lí Trong ngành khảo cổ học, sử dụng phương pháp xác định tuổi theo lượng cacbon 14C để xác định niên đại các cổ vật hữu Trong quân các chất phóng xạ ứng dụng để tạo bom nguyên tử có tính hủy diệt lớn, công nghiệp ứng dụng sản xuất điện nguyên tử Định luật phóng xạ: Mỗi chất phóng xạ có chu kì phân rã đặc trưng, đó là khoảng thời gian sau đó lượng chất phóng xạ giảm nửa Định luật phóng xạ có tính thống kê, nó đúng với lượng lớn số hạt chất phóng xạ Với hạt nhân phóng xạ thì quá trình phân rã xảy ngẫu nhiên không biết trước tức là không thể áp dụng định luật cho lượng không đáng kể chất phóng xạ vì không tạo độ phóng xạ ổn định t T λt * Số nguyên tử chất phóng xạ còn lại sau thời gian t: N No N o e * Số nguyên tử bị phân rã số hạt nhân tạo thành và tính theo: ΔN = No – N = No(1 – e–λt) m m o t T λt m o e * Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t: * Khối lượng chất ban đầu sau thời gian t: Δm = mo – m = mo(1 – e–λt) * Khối lượng chất tạo sau thời gian t: m1 A1mo (1 e λt ) A (9) T là chu kỳ bán rã với λ = (ln 2)/T là số phóng xạ Còn A, A là số khối chất phóng xạ ban đầu và chất tạo thành λ và T đặc trưng cho chất phóng xạ, nó không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài mà phụ thuộc loại chất phóng xạ dùng các xạ mạnh gamma hay tia X chiếu vào chất phóng xạ thì phóng xạ có thể thay đổi mà thường là làm tăng tốc độ phóng xạ Độ phóng xạ: H = λ.N là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ, nó phụ thuộc vào loại chất phóng xạ (λ) và lượng chất phóng xạ (N), đo số phân rã giây λt Theo định luật phóng xạ ta có H H o e (Ho = λ.No là độ phóng xạ ban đầu) Becơren (Bq); 1Bq = hạt/giây; 1Curi (Ci), 1Ci = 3,7.1010 Bq * Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, Ho (Bq) thì chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây Với chất phóng xạ có chu kì phân rã T lớn so với thời gian phân rã Δt thì suốt thời gian Δt độ phóng xạ H coi không đổi Câu Phát biểu nào sau đây sai nói tượng phóng xạ? A Phóng xạ là quá trình hạt nhân tự phát tia phóng xạ và biến thành hạt nhân khác B Phóng xạ là trường hợp riêng phản ứng hạt nhân C Phóng xạ tuân theo định luật phóng xạ D Phóng xạ là quá trình tuần hoàn có chu kì T gọi là chu kì bán rã Câu Muốn phát xạ, chất phóng xạ thiên nhiên cần phải kích thích bởi: A Nhiệt độ cao B Tia tử ngoại C Tia X D Tất sai Câu Chọn câu sai Tia γ có A nguy hại cho thể B lượng photon lớn C khả đâm xuyên mạnh D bước sóng lớn tia X Câu Các cặp tia không bị lệch điện trường và từ trường là A tia α và tia β B tia γ và tia β B tia γ và tia X D tia β và tia X – Câu Tia phóng xạ β không có tính chất là A Mang điện tích âm B Bị lệch âm qua tụ điện C Bị lệch vào từ trường D Làm phát huỳnh quang số chất Câu Chọn câu sai nói tia γ A Không có điện tích B Có cùng chất với tia X C Có khả đâm xuyên lớn D Không mang lượng Câu Tính chất nào sau đây không phải là tính chất chung các tia α, β, γ? A Có khả ion hóa B Bị lệch điện trường C Có tác dụng lên phim ảnh D Có mang lượng + Câu Điều nào sau đây là đúng nói tia β ? A Hạt β+ có cùng khối lượng với electron B Tia β+ có tầm bay ngắn so với tia α C Tia β+ có khả đâm xuyên mạnh tia Rơnghen D A, B và C đúng Câu Bức xạ nào sau đây có bước sóng nhỏ nhất? A Tia hồng ngoại B Tia X C Tia tử ngoại D Tia γ Câu 10 Tia nào sau đây không phải là tia phóng xạ? A Tia β– B Tia β+ C Tia X D Tia α Câu 11 Điều nào sau đây là sai nói tia alpha? A Tia α thực chất là chùm hạt nhân nguyên tử hêli B Khi qua điện trường hai tụ điện, tia α bị lệch phía âm tụ điện C Tia α phóng từ hạt nhân với vận tốc vận tốc ánh sáng D Khi không khí, tia α làm ion hóa không khí và dần lượng Câu 12 Tia phóng xạ γ có cùng chất với A Tia Rơnghen B Tia hồng ngoại, tia tử ngoại (10) C Ánh sáng nhìn thấy D Tất các tia trên – Câu 13 Thực chất phóng xạ β là A Sự biến đổi proton thành nơtron, electron và nơtrinô B Sự phát xạ nhiệt electron C Sự biến đổi nơtron thành proton, electron và nơtrinô D Sự bứt electron khỏi kim loại tác dụng ánh sáng 27 Câu 14 Ông bà Curi đã dùng hạt α bắn phá nhôm 13 Al phản ứng tạo hạt nhân X và nơtron Hạt nhân X tự động phóng xạ và biến thành hạt nhân 30Si Có thể kết luận là 30 15 P , A X là 30 sau đó X phát tia β+ B X là 32 15 P : sau đó X phát tia β– 32 C X là 15 P : sau đó X phát tia β+ D X là 15 P : sau đó X phát tia β– Câu 15 Khi hạt nhân nguyên tử phóng xạ tia α tia β– thì A Số khối giảm 4, số proton giảm B Số khối giảm 4, số proton giảm C Số khối giảm 4, số proton tăng D Số khối giảm 2, số proton giảm Câu 16 Khi phóng xạ α, hạt nhân nguyên tử thay đổi nào? A Số khối giảm 2, số proton giảm B Số khối giảm 2, số proton cũ C Số khối giảm 4, số proton giảm D Số khối giảm 4, số proton cũ Câu 17 Chọn phát biểu đúng A Độ phóng xạ phụ thuộc vào chất chất phóng xạ B Độ phóng xạ càng lớn khối lượng chất phóng xạ càng lớn C Có thể thay đổi độ phóng xạ cách thay đổi yếu tố môi trường ngoài D Chỉ có chu kì bán rã ảnh hường đến độ phóng xạ Câu 18 Phát biểu nào sau đây tượng phóng xạ là đúng? A Nhiệt độ càng cao thì phóng xạ xảy càng mạnh B Khi kích thích tia X, tia γ, phóng xạ xảy càng nhanh C Các tia phóng xạ (α, β, γ) bị lệch điện trường và từ trường D Hiện tượng phóng xạ xảy còn phụ thuộc vào các tác động lí hóa bên ngoài Câu 19 Độ phóng xạ chất tỷ lệ với A số hạt đã bị phân rã B số hạt đã bị phân rã và thời gian phân rã C số hạt còn chưa bị phân rã D chu kì bán rã Câu 20 Ban đầu có 5g radon là chất phóng xạ với chu kỳ bán rã T = 3,8 ngày Tính số nguyên tử còn lại sau thời gian 9,5 ngày A 23,9.1021 hạt B 2,39.1021 hạt C 3,29.1021 hạt D 32,9.1021 hạt Câu 21 Chất phóng xạ Coban 60Co dùng y tế có chu kì bán rã T = 5,33 năm và khối lượng nguyên tử là 58,9u Ban đầu có 500g Co Khối lượng Co còn lại sau 12 năm là A 220g B 105g C 196g D 136g 131 Câu 22 Iốt 53 I là chất phóng xạ Ban đầu có 200g chất này thì sau 24 ngày đêm, còn 25g Chu kì bán rã là A ngày đêm B ngày đêm C 12 ngày đêm D ngày đêm Câu 23 Có 100g iôt phóng xạ Biết chu kỳ bán rã iôt phóng xạ trên là ngày đêm Tính khối lượng chất iôt còn lại sau tuần lễ A 8,7 g B 7,8 g C 0,87 g D 0,78 g Câu 24 Một chất phóng xạ sau 10 ngày đêm giảm 3/4 khối lượng đã có Chu kỳ bán rã là A 20 ngày B ngày C 24 ngày D 15 ngày Câu 25 Một chất phóng xạ có chu kì bán rã T = ngày Nếu lúc đầu có 800g chất thì sau bao lâu còn lại 100g? A 14ngày B 21ngày C 28ngày D 56ngày (11) Câu 26 Một nguồn phóng xạ nhân tạo vừa tạo thành có chu kì bán rã là 1giờ có độ phóng xạ lớn mức độ phóng xạ cho phép 16 lần Sau bao lâu thì độ phóng xạ giảm đến độ an toàn? A B C D Câu 27 Một chất phông xạ có chu kì bán rã là 138 ngày đêm, khối lượng ban đầu là 200g Sau 276 ngày đêm, khối lượng chất phóng xạ đã bị phân rã là A 150 g B 50 g C 1,45 g D 0,725 g 210 Câu 28 Chất phóng xạ Pôlôni Po có chu kỳ bán rã T = 138 ngày Hãy tính gần đúng khối lượng Po có độ phóng xạ Ci Sau tháng thì độ phóng xạ khối lượng Po này bao nhiêu? (1,0 Ci = 3,7.1010 Bq) A mo = 0,223mg; H = 0,25 Ci B mo = 2,23mg; H = 1,25 Ci C mo = 0,223mg; H = 1,25 Ci D mo = 2,23mg; H = 0,25 Ci Câu 29 Một mẫu chất có độ phóng xạ thời điểm t là H1 = 105 Bq và thời điểm t2 là H2 = 2.104 Bq Chu kỳ bán rã mẫu là T = 138,2 ngày Số hạt nhân mẫu chất đó bị phân rã khoảng thời gian t2 – t1 là A 1,378.1012 hạt B 1,378.1014 hạt C 1,387.1014 hạt D 1,837.1012 hạt Câu 30 Một khối chất phóng xạ Iôt sau 24 ngày thì độ phóng xạ giảm bớt 87,5% Chu kì bán rã iot là A ngày B 16 ngày C 24 ngày D 32 ngày Câu 31 Sau độ phóng xạ lượng chất giảm lần Sau độ phóng xạ chất đó giảm bao nhiêu lần? A lần B lần C 12 lần D 16 lần Câu 32 Một mẫu gỗ cổ đại có độ phóng xạ ít lần so với mẫu gỗ cùng khối lượng vừa chặt Biết chu kì bán rã 14C là T = 5570 năm Tuổi mẫu gỗ là A 8355,0 năm B 11140 năm C 1392,5 năm D 2785,0 năm Câu 33 Hãy tính tuổi cái tượng cổ gỗ biết độ phóng xạ 0,95 lần khúc gỗ cùng khối lượng và vừa chặt Đồng vị cacbon 14C có chu kì bán rã T = 5600 năm A 412 năm B 280 năm C 285 năm D 198 năm 210 206 Câu 34 Hạt nhân pôlôni phóng xạ α và biến đổi thành chì theo phản ứng: 84 Po He 82 Pb Ban đầu có mẫu pôlôni nguyên chất có khối lượng 1g, sau 365 ngày người ta thu 0,016g He Tính chu kì phân rã Poloni A 138 ngày B 276 ngày C 414 ngày D 552 ngày Câu 35 Một chất phóng xạ sau thời gian t = 4,83giờ có n1 nguyên tử bị phân rã, sau thời gian t = 2t1 có n2 nguyên tử bị phân rã, với n2 = 1,8n1 Xác định chu kì bán rã chất phóng xạ này: A 8,7 B 9,7 C 15 D 18 Câu 36 Một chất phóng xạ X có chu kì phân rã T, nhờ máy đếm phân rã, sau 2h người ta đo có N hạt chất phóng xạ X bị phân rã, sau 3h kể từ thời điểm ban đầu người ta đo có 1,3N hạt chất phóng xạ X bị phân rã Tính chu kì T chất phóng xạ X A 4,71h B 2,09h C 1,5h D 2,5h Câu 37 Chu kì bán rã hai chất phóng xạ A và B là 2h và 4h Ban đầu hai khối chất A và B có số hạt nhân Sau thời gian h thì tỉ số số hạt nhân A và B còn lại là A / B / C / D / Câu 38 Một lượng chất phóng xạ α, ngày đầu tiên phóng N hạt α, ngày thứ phóng xạ 0,8N hạt α Chu kì bán rã chất phóng xạ này là A 1,2 ngày B 3,1ngày C 2,6 ngày D 3,4 ngày Câu 39 Để xác định chu kỳ bán rã T đồng vị phóng xạ, người ta đo khối lượng đồng vị đó mẫu chất hai thời điểm cách ngày các số đo là μg và μg Tìm chu kỳ bán rã T đồng vị đó A ngày B ngày C ngày D ngày (12) Câu 40 Có mẫu chất phóng xạ A và B thuộc cùng chất có chu kỳ bán rã 138,2 ngày và có số lượng hạt nhân ban đầu Tại thời điểm quan sát, tỉ số độ phóng xạ mẫu là H B/HA = 2,72 Tuổi mẫu A nhiều mẫu B là A 199,5 ngày B 199,8 ngày C 190,4 ngày D 189,8 ngày Câu 41 Một chất phóng xạ phát tia α, hạt nhân bị phân rã sinh hạt α Trong thời gian phút đầu, chất phóng xạ sinh 360 hạt α, sau giờ, thì phút chất phóng xạ này sinh 45 hạt α Chu kì chất phóng xạ này là A B C D Câu 42 Người ta tiêm vào máu người lượng nhỏ dung dịch chứa đồng vị phóng xạ 24Na (chu kỳ bán rã 15 giờ) có độ phóng xạ 1,5 μCi Sau 7,5giờ lấy 1,0 cm³ máu người đó thì thấy có độ phóng xạ là 392 phân rã/phút Thể tích máu người đó bao nhiêu? A 5,25 lít B 525 cm³ C 6,0 lít D 600cm³ Câu 43 Chất phóng xạ Rađi có chu kỳ bán rã là 1600 năm Thời gian Δt năm để số hạt nhân Rađi giảm e lần gọi là tuổi sống trung bình hạt nhân Rađi (e là số tự nhiên) Giá trị Δt là A 2178 B 2460 C 2308 D 1890 238 Câu 44 Đồng vị U là chất phóng xạ có chu kỳ bán rã T = 4,5.10 năm Ban đầu phòng thí nghiệm có 40g chất này Tính số hạt nhân 238U bị phân rã sau 60s A 3,72.108 B 29,66.106 C 4,13.107 D 5,29.105 Câu 45 Một bệnh nhân điều trị đồng vị phóng xạ, dùng tia γ để diệt tế bào bệnh Thời gian chiếu xạ lần đầu là Δt = 10 phút, sau tháng thì bệnh nhân phải tới bệnh viện khám bệnh và tiếp tục chiếu xạ Biết đồng vị phóng xạ đó có chu kỳ bán rã T = tháng và dùng nguồn phóng xạ lần đầu Lần chiếu xạ thứ phải tiến hành bao lâu để chiếu xạ với cùng lượng tia γ lần đầu? A 13,68 phút B 16,82 phút C 17,50 phút D 14,14 phút Câu 46 Một chất phóng xạ có chu kì hàng ngàn năm phóng hạt α sau phân rã Độ phóng xạ thời điểm khảo sát là H = 6,03.10 16 Bq Hỏi tháng có 30 ngày có bao nhiêu lít khí He thu điều kiện chuẩn? A 22,4 l B 2,24 l C 0,191 l D 5,72 l 210 206 Câu 47 Hạt nhân pôlôni phóng xạ α và biến đổi thành chì theo phản ứng: 84 Po He 82 Pb Ban đầu có mẫu pôlôni nguyên chất Hỏi sau bao lâu thì tỉ số khối lượng chì tạo thành và khối lượng pôlôni còn lại là 103/35 Biết chu kỳ bán rã pôlôni là 138 ngày A 138 ngày B 276 ngày C 414 ngày D 552 ngày Câu 48 Sau thời gian Δt thì số nguyên tử chất phóng xạ giảm 20% Hỏi sau thời gian 2Δt thì lượng chất phóng xạ giảm bao nhiêu? A 40% B 36% C 30% D 50% 210 Câu 49 Đồng vị 84 Po phóng xạ hạt α có chu kỳ bán rã là 138 ngày Ban đầu giả sử mẫu quặng Po là nguyên chất và có khối lượng 210g, sau 276 ngày người ta đem mẫu quặng đó cân Tính gần đúng khối lượng còn lại mẫu quặng, coi khối lượng các hạt gần số khối A 157,5g B 52,5 g C 210g D 207g 235 238 Câu 50 Hiện urani tự nhiên chứa hai đồng vị phóng xạ U và U, với tỉ lệ số hạt 235U và số hạt 238U là 7/1000 Biết chu kỳ bán rã 235U và 238U là 7.108 năm và 4,5.109 năm Cách đây bao nhiêu năm, urani tự nhiên có tỷ lệ số hạt 235U và số hạt 238U là 3/100? A 2,74 tỉ năm B 1,74 tỉ năm C 2,22 tỉ năm D 3,15 tỉ năm 238 235 Câu 51 Hiện tượng quặng urani thiên nhiên có lẫn U và U theo tỉ lệ số nguyên tử là 140:1 Giả thiết thời điểm hình thành Trái đất tỉ lệ này là 1: Biết chu kỳ bán rã 238U và 235 U là T1 = 4,5.109 năm và T2 = 7,13.108 năm Tuổi Trái đất xấp xỉ A 0,6.109 năm B 1,6.109 năm C 6,0.109 năm D 5,6.109 năm (13) 238 206 Câu 52 Hạt nhân urani 92 U sau chuỗi phân rã, biến đổi thành hạt nhân chì 82 Pb Chu kì bán rã quá trình là 4,47.109 năm Một khối đá phát có chứa 1,188.10 20 hạt nhân 238 U và 6,239.1018 hạt nhân 206Pb Giả sử khối đá lúc hình thành không chứa chì và tất lượng chì có mặt đó là sản phẩm phân rã 238U Tuổi khối đá đó là A 3,3.108 năm B 6,3.109 năm C 3,5.107 năm D 2,5.106 năm (14)