- Định luật bảo toàn năng lượng
BÀI TẬP LÀM THÊM
Bài 1: (ĐH - 2006)
Hạt nhân Poloni ( 210 Po ) phóng ra hạt α và biến thành hạt nhân chì (Pb) bền. a. Viết phương trình diễn tả quá trình phóng xạ và cho biết cấu tạo của hạt nhân chì..
b. Ban đầu có một mẫu Poloni nguyên chất. Hỏi sau bao lâu thì tỉ lệ giữa khối lượng chì và khối lượng Poloni còn lại trong mẫu là n = 0,7? Biết chu kì bán rã của Poloni là 138,38 ngày.
Lấy ln2 = 0,693; ln1,71 = 0,536.
ĐS: a) b) 107ngày
Bài 2: (Đề dự bị TS ĐH&CĐ 2003)
Người ta dùng một hạt α có động năng 9,1 MeV bắn phá hạt nhân nguyên tử N14 đứng yên. Phản ứng sinh ra hạt phôtôn p và hạt nhân nguyên tử ôxy O17
a. Hỏi phản ứng thu hay tỏa bao nhiêu năng lượng (Tính theo MeV)?
b. Giả sử độ lớn vận tốc của hạt prôtôn lớn gấp 3 lần vận tốc của hạt nhân ôxy. Tính động năng của hạt đó? Cho biết khối lượng của hạt là mN = 13,9992u; mα = 4, 0015u; mp = 110073u; mO17 = 16, 9947u; 1u =
7
7
84
ĐS: 1) 1,21MeV 2) 5,16MeV
Bài 3: (Đề dự bị 1 TS ĐH&CĐ năm 2002)
Bắn hạt α vào hạt nhân 14 N thì hạt nhân ôxy và hạt prôtôn sau phản ứng. Viết phương trình của phản ứng và cho biết phản ứng là phản ứng tỏa hay thu năng lượng? Tính năng lượng tỏa ra (hay thu vào) và hãy cho biết nếu là năng lượng tỏa ra thì dưới dạng nào, nếu là năng lượng thu thì lấy từ đâu? Khối lượng của các hạt nhân: mα = 4, 0015u; m N = 13, 9992u; mO = 16, 9947u; mP = 1, 0073u;1u = 931MeV / c2 .
ĐS: 1,2103MeV
Bài 4: (Đề dự bị 2 TS ĐH&CĐ năm 2002)
Đồng vị coban 60 27 27Co là chất phóng xạ β-; hạt nhân con là niken (Ni). Độ phóng xạ của 0.2g 60 Co là H = 225 Ci. Hãy viết phương trình của phóng xạ và nêu rõ thành phần cấu tạo của hạt nhân con. Tìm chu kì bán rã của
60 60 23 -1
27 Co và tìm thời gian để có 75% 27 Co bị phân rã. Biết số Avogadro NA = 6.032 x 10
ĐS: 5,3 năm ; 10,6năm
Bài 5: ( TS CĐSP Hà Nội 2004)
mol .
Hạt nhân 210 84 Po đứng yên phóng xạ ra một hạt X , biến đổi thành hạt nhân AZ Pb có kèm theo một photon a. Viết phương trình phản ứng, xác định A, Z.
b. Bằng thực nghiệm, người ta đo đuợc động năng của hạt X là 6,18 MeV. Tính động năng của hạt nhân Pb theo đơn vị MeV.
c. Tính bước sóng của bức xạ. Biết
rằng mPo = 209, 9828u ; mHe = 4, 0015u ; mPb = 205, 9744u ; h = 6, 625.10 ĐS: 1) 2) 0,12MeV 3) 10pm Bài 6: (TS CĐSP Hà Nội 2005) −34Js ; c = 3108m / s ;1u = 931 MeV . c2
a. Độ phóng xạ là gì? Viết biểu thức và vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ phóng xạ vào thời gian. Chất Poloni P210 có chu kì bán rã là 138 ngày. Tính khối lượng Poloni có độ phóng xạ 1Ci. Cho số Avogaro NA = 6.023 1023 mol-1
b. Bắn hạt α vào hạt Nito (14 N) đứng yên. Sau phản ứng sinh ra 1 hạt proton và 1 hạt nhân oxy. Các hạt sinh ra sau phản ứng có cùng vecto vận tốc và cùng phương vớ vận tốc của hạt . Phản ứng trên thu năng
lượng là1.21MeV. Tính động năng của hạt α , proton, và hạt nhân oxy. Coi khối lượng các hạt xấp xỉ số
khối.
ĐS: 1) 0,222mg 2) Kα =
1,56MeV
; KH = 1,56MeV/81 ; K0 = 26,52MeV/81
Bài 7: ( TS CĐCN Hà Nội 2003)
1. Phóng xạ là gì? Nêu bản chất của tia phóng xạ.
2.Mẫu chất phóng xạ Poloni 210 Po có khối lượng m = 2.1g phóng xạ chuyển thành hạt nhân X. Poloni có chu kì bán rã T = 138 ngày.
a. Sau bao lâu trong mẫu có 38.073.1020 hạt X.
b. Phản ứng không bức xạ điện từ, hạt, Po đứng yên. Tính động năng của hạt X và hạt .
MeV 23 haït
Cho m Po = 209.9373u; m u = 205.9294u ; m = 4.0015u; 1u = 931.5 C2
; NA = 6.032.10 . mol
ĐS: a) 199,1ngày b) Wñα
Bài 8: (TS CĐCNHN 2004)
= 5.848 Mev; Wñx = 0.114 MeV Pôlôni 210 Po là chất phóng xạ α tạo thành hạt nhân A X bền theo phản ứng: 210 Po → 4 He +A X . 84 Z 84 2 Z
Z Z Z 11 11 ( ) 3 3
1) Xác định tên gọi và cấu tạo hạt nhân A X . Ban đầu có 1gPôlôni, hỏi sau bao lâu thì khối lượng Pôlôni chỉ còn lại 0,125g? Cho chu kỳ bán rã của Pôlôni T = 138 ngày.
2) Sau thời gian t bằng bao nhiêu thì tỉ lệ khối lượng giữa A X và Pôlôni là 0,406?
Lấy 2 = 1, 4138 .
ĐS: 1) 414ngày 2) 69ngày
Bài 9: ( TS CĐCN HN 2005)
Hạt nhân Pôlôni 210 84Po đứng yên, phóng xạ à chuểyn thành hạt nhân A X . Chu kì bán rã của Pôlôni là T = 138 ngày. Một mẫu Pôlôni nguyên chất có khối lượng ban
đầu
Z
mo = 2g .
a. Viết phương trình phóng xạ. Tính thể tích khí Heli sinh ra ở điều kiện tiêu chuẩn sau thời gian 276 ngày. b. Tính năng lượng tỏa ra khi lượng chất phóng xạ trên tan rã hết.
c. Tính động năng của hạt .
Cho biết m Po = 209, 9828u , mα = 4, 0015u , m X = 205, 9744u , 1u = 931MeV / c2 .
ĐS: a) 0,16lit b) E = No ∆E = 3, 683.1022 MeV c) Kα
Bài 10: ( TS CĐGTVT 2004)
= 6,3 MeV.
Người ta dùng prôtôn có động năng WP = 5,58MeV bắn phá hạt nhân 23 Na đứng yên, tạo ra phản ứng: p +23 Na → Ne +α
1. Nêu các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân và cấu tạo của hạt nhân Ne.
2. Biết động năng của hạt α ự là W α = 6,6 MeV, tính động năng của hạt nhân Ne. Cho mp = 1,0073u; mNa
= 22,985u; mNe = 19,9869u; mα= 4,9915; lu = 931MeV / c2.
ĐS: 1) SGK 2) 2,61 MeV
Bài 11: (TSĐH&CĐ 2005)
Phốt pho 32 P phóng xạ β- với chu kỳ bán rã T = 14, 2 ngày và biến đổi thành lưu huỳnh (S). Viết phương
15
trình của sự phóng xạ đó và nêu cấu tạo của hạt nhân lưu huỳnh. Sau 42, 6 ngày kể từ thời điểm ban đầu, khối lượng của một khối chất phóng xạ 32 P còn lại là 2, 5g. Tính khối lượng ban đầu của nó.
15
ĐS: 20gam
Bài 12: ( TS CĐGTVT 2005)
1. Thế nào là lực hạt nhân? Lực này có phải lực hấp dẫn không? Vì sao?
2. Chất phóng xạ urani 238 sau một loạt phóng xạ α v β thì biến thành chì 206. Chu kì bán rã của sự biến đổi tổng hợp này là 4,6 x 109 năm. Giả sử ban đầu một loại đá chỉ chứa urani không chứa chì. Nếu hiện nay tỉ lệ các khối lượng của urani và chì trong đá là
ĐS: 1) SGK 2) 0,2 tỉ năm
Bài 13: (TS CĐKT-KTCNI 2004)
m u
m(Pb) = 37 thì tuổi của đá là bao nhiêu?
Hạt proton có động năng Kp = 2 MeV, bắn vào hạt nhân ( 7 Li) đứng yên, sinh ra hai hạt nhân X có cùng động năng, theo phản ứng hạt nhân sau P +7 Li → X + X
2. Tính năng lượng mà một phản ứng tỏa ra. Để tạo thành 1,5g chất X theo phản ứng hạt nhân nói trên thì năng lượng tỏa ra bằng bao nhiêu?
92 a
206
92
84
82
Cho mu = 1,0073u; mLi = 7,0744u; mX = 4,0015u; 1u = 931
Bài 14: ( CĐNL 2003)
MeV C2
; NA = 6.02 x 1023mol-1
1.Urani phân rã theo chuỗi phóng xạ sau đây 238U α→Th
β→ P
Viết đầy đủ chuỗi phóng xạ này (ghi thêm Z và A của các hạt nhân).
β→U α→Th α→ Ra
2. Chuỗi phóng xạ trên còn tiếp tục cho đến khi hạt nhân cuối là đồng vị bền 206 Pb chì. Hỏi 238U biến thành
82 Pb sau bao nhiêu phóng xạ α ,
β−
82 92
ĐS: 2) 8αvà 6β−
Bài 15: ( TS CĐNL 2004) Hạt nhân phóng xạ 234 U phát ra hạt α
a. Viết phương trình phản ứng
b. Tính năng lượng toả ra (dưới dạng động năng của hạt α và hạt nhân con). Tính động năng của hạt α và hạt nhân con
Cho mu x=233,9904u; m=229, 9737u;
m α = 4, 0015u; u =1,66055×10−27 kg =931 MeV C2
ĐS: b) 13,91MeV và 0,24MeV
Bài 16: ( CĐNL 2005)
Đồng vị 235 92 ZU phân rã α thành hạt nhân A Th .
1. Viết đầy đủ phương trình phân rã trên. Nêu rõ cấu tạo của hạt nhân được tạo thành.
2. Chuỗi phóng xạ trên còn tiếp tục cho đến hạt nhân con là đồng vị bền 207 Pb . Hỏi có bao nhiêu hạt nhân Hêli và hạt nhân điện tử được tạo thành trong quá trình phân rã đó.
ĐS: 2) 7 hạt Hêli và 4 hạt điện tử
Bài 17: (CĐXD Số 3 năm 2004)
Đồng vị Pôlôni 210 Po là chất phóng xạ α và tạo thành chì (Pb).
1. Viết phương trình phân rã và nêu thành phần cấu tạo của hạt nhân chì tạo thành.
2. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng trên dưới dạng động năng của hạt α và hạt nhân chì. Tính động năng mỗi hạt.
Giả thiết ban đầu hạt nhân Pôlôni đứng yên. Cho khối lượng hạt nhân mPo = 209,9828u; mHe =4,0015u; mPb = 205,9744u; 1u = 931 MeV . c2 ĐS: 2) KPb = 0,12MeV ; Kα = 6,12MeV Bài 18: ( CĐ CNTT TPHCM 2004) Cho phản ứng hạt nhân: 37 + → +37 17 Cl X n 18 Ar
1. Viết phương trình phản ứng đầy đủ. Xác định tên hạt nhân X.
2. Phản ứng tỏa hay thu năng lượng. Tính năng lượng tỏa (hay thu) ra đơn vị MeV. Cho
m Cl = 36, 9566u ; m Ar = 36, 9569u ; m n = 1, 0087u ;
11 1 1 m = 1, 0073u;1u = 931 MeV X c2 ĐS: Thu 1,58MeV Bài 19: ( CĐ KT KTTM 2004) 1. Nêu bản chất phóng xạ β−.
2. Tính tuổi của một cái tượng cổ bằng gỗ, biết rằng độ phóng xạ của C14 trong tượng gỗ bằng 0.707 lần độ phóng xạ trong khúc gỗ có cùng khối lượng vừa mới chặt. Biết chu kì bán rã C14 là 5600 năm.
ĐS: 2800năm Bài 20: (Dự bị 1 TSĐH&CĐ 2004) Natri ( 24 Na ) là chất phóng xạ β -
với chu kì bán rã T = 15 giờ. Ban đầu có 12g natri. Hỏi sau bao lâu chỉ còn
lại 3g chất phóng xạ trên? Tính độ phóng xạ của 3g natri này. Cho số Avôgađrô NA = 6,022 x 1023 mol-1
ĐS: 30h ; 2,61.106 Ci
Câu hỏi trắc nghiệm lý thuyết
Câu 1: (CĐ 2007)Phóng xạ β- là
A. phản ứng hạt nhân thu năng lượng.
B. phản ứng hạt nhân không thu và không toả năng lượng.
C. sự giải phóng êlectrôn (êlectron) từ lớp êlectrôn ngoài cùng của nguyên tử.
D. phản ứng hạt nhân toả năng lượng.
Câu 2: (CĐ 2007) Hạt nhân Triti ( 3T ) có
A. 3 nuclôn, trong đó có 1 prôtôn. B. 3 nơtrôn (nơtron) và 1 prôtôn. C. 3 nuclôn, trong đó có 1 nơtrôn (nơtron). D. 3 prôtôn và 1 nơtrôn (nơtron).
Câu 3: (CĐ 2007) Các phản ứng hạt nhân tuân theo định luật bảo toàn
A. số nuclôn. B. số nơtrôn (nơtron). C. khối lượng. D. số prôtôn.
Câu 4: (CĐ 2007) Hạt nhân càng bền vững khi có
A. số nuclôn càng nhỏ. B. số nuclôn càng lớn.
C. năng lượng liên kết càng lớn. D. năng lượng liên kết riêng càng lớn.
Câu 5: (CĐ 2007) Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết
A. tính cho một nuclôn. B. tính riêng cho hạt nhân ấy.
C. của một cặp prôtôn-prôtôn. D. của một cặp prôtôn-nơtrôn (nơtron).
Câu 6: (ĐH – 2007): Phát biểu nào là sai?
A. Các đồng vị phóng xạ đều không bền.
B. Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng có số nơtrôn (nơtron) khác nhau gọi là đồng vị.
C. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có số nơtrôn khác nhau nên tính chất hóa học khác nhau. D. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn.
Câu 7: (ĐH – 2007) Phản ứng nhiệt hạch là sự
A. kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn trong điều kiện nhiệt độ rất cao. B. kết hợp hai hạt nhân có số khối trung bình thành một hạt nhân rất nặng ở nhiệt độ rất cao. C. phân chia một hạt nhân nhẹ thành hai hạt nhân nhẹ hơn kèm theo sự tỏa nhiệt. D. phân chia một hạt nhân rất nặng thành các hạt nhân nhẹ hơn.
Câu 8: (CĐ 2008) Trong quá trình phân rã hạt nhân 238 U thành hạt nhân 234 U , đã phóng ra một hạt α và hai hạt
92
2
A. nơtrôn (nơtron). B. êlectrôn (êlectron). C. pôzitrôn (pôzitron). D. prôtôn (prôton).
Câu 9: (CĐ 2008) Khi nói về sự phóng xạ, phát biểu nào dưới đây là đúng?
A. Sự phóng xạ phụ thuộc vào áp suất tác dụng lên bề mặt của khối chất phóng xạ. B. Chu kì phóng xạ của một chất phụ thuộc vào khối lượng của chất đó.
C. Phóng xạ là phản ứng hạt nhân toả năng lượng.
D. Sự phóng xạ phụ thuộc vào nhiệt độ của chất phóng xạ.
Câu 10: (CĐ 2008) Phản ứng nhiệt hạch là
A. nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời.
B. sự tách hạt nhân nặng thành các hạt nhân nhẹ nhờ nhiệt độ cao. C. phản ứng hạt nhân thu năng lượng.
D. phản ứng kết hợp hai hạt nhân có khối lượng trung bình thành một hạt nhân nặng.
Câu 11: (ĐH – 2008) Hạt nhân 226 88 86Ra biến đổi thành hạt nhân 222 Rn do phóng xạ A. α và β-
. B. β-
. C. α. D. β+
Câu 12: (ĐH – 2008) Phát biểu nào sao đây là sai khi nói về độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ)?
A. Độ phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ. B. Đơn vị đo độ phóng xạ là becơren.
C. Với mỗi lượng chất phóng xạ xác định thì độ phóng xạ tỉ lệ với số nguyên tử của lượng chất đó.
D. Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ phụ thuộc nhiệt độ của lượng chất đó.
Câu 13: (CĐ 2009): Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về hiện tượng phóng xạ?
A. Trong phóng xạ α, hạt nhân con có số nơtron nhỏ hơn số nơtron của hạt nhân mẹ. B. Trong phóng xạ β-
, hạt nhân mẹ và hạt nhân con có số khối bằng nhau, số prôtôn khác nhau.
C. Trong phóng xạ β, có sự bảo toàn điện tích nên số prôtôn được bảo toàn. D. Trong phóng xạ β+
, hạt nhân mẹ và hạt nhân con có số khối bằng nhau, số nơtron khác nhau.
Câu 14: (ĐH – 2009) Trong sự phân hạch của hạt nhân 235 U , gọi k là hệ số nhân nơtron. Phát biểu nào sau
đây là đúng?
A. Nếu k < 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra và năng lượng tỏa ra tăng nhanh.
B. Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và có thể gây nên bùng nổ. C. Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra.
D. Nếu k = 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra.
Câu 15: (CĐ 2010) Phóng xạ và phân hạch hạt nhân
A. đều có sự hấp thụ nơtron chậm. B. đều là phản ứng hạt nhân thu năng lượng. C. đều không phải là phản ứng hạt nhân. D. đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.
Câu 16: (CĐ 2010) Khi nói về tia α, phát biểu nào sau đây là sai?
A. Tia α phóng ra từ hạt nhân với tốc độ bằng 2000 m/s.
B. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia α bị lệch về phía bản âm của tụ điện. C. Khi đi trong không khí, tia α làm ion hóa không khí và mất dần năng lượng. D. Tia α là dòng các hạt nhân heli ( 4 He ).
Câu 17: (CĐ 2010) So với hạt nhân 14 2029Si , hạt nhân 40Ca có nhiều hơn A. 11 nơtrôn và 6 prôtôn. B. 5 nơtrôn và 6 prôtôn.
C. 6 nơtrôn và 5 prôtôn. D. 5 nơtrôn và 12 prôtôn.
Câu 18: (CĐ 2010) Phản ứng nhiệt hạch là
A. sự kết hợp hai hạt nhân có số khối trung bình tạo thành hạt nhân nặng hơn. B. phản ứng hạt nhân thu năng lượng .
C. phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.