Vat li hat nhan

vatliphothong.wordpress.com 1

SƠ LƯỢC VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Cấu trúc hạt nhân. Độ hụt khối và năng lượng liên kết

Hạt nhân nguyên tử bao gồm các proton và notron gọi chung là các hạt nuclon. Các nuclon này liên kết bằng lực hạt nhân, là loại lực có cự li tương tác rất nhỏ. Một hạt nhân X có Z proton và N

notron thì sẽ có Z = A + N nuclon, sẽ được kí hiệu là . Z cũng chính là vị trí của nguyên tố

tương ứng trong bảng hệ thống tuần hoàn.

Khối lượng của các nuclon hay các hạt nhân được đo bằng đơn vị Cacbon, là khối lượng bằng 1/12 khối lượng của hạt nhân C12, kí hiệu là u. Khối lượng của proton là 1,0073 u, khối lượng của notron là 1,0087 u. Đơn vị khối lượng u cũng có thể viết là 931 MeV/c2.

Điều đặc biệt là tổng khối lượng m0 của các nuclon cấu thành bao giờ cũng lớn hơn khối lượng m

của hạt nhân. Gọi m = m0 – m là độ hụt khối của hạt nhân. Theo hệ thức năng lượng của

Anhxtanh, ta thấy năng lượng để giải phóng các nuclon trong hạt nhân thành các nuclon riêng rẽ

tối thiểu phải là m.c2. Năng lượng đó gọi là năng lượng liên kết của hạt nhân.

2. Phóng xạ.

Sự phóng xạ là hạt nhân phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. Các tia phóng xạ có thể là tia α gồm các hạt nhân hạt Heli, tia β gồm các electron hoặc phản electron hay các tia gamma là các sóng điện từ mạnh.

Bản chất của phóng xạ β+ là một proton biến thành một notron và một hạt e+:

p n + e+

Bản chất của phóng xạ β- là một notron biến thành một proton và một hạt e-:

n p + e-.

Sự phóng xạ không phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài như áp suất, nhiệt độ, ánh sáng. Cứ sau một khoảng thời gian T gọi là chu kì bán rã thì số lượng hạt nhân phóng xạ giảm đi một nửa. Do dó ta viết:

N = N0.

Hoặc N = N0.e-λt với λ = ln2/T

Từ đó ta cũng có:

m = m0.e-λt = m0. .

n = n0.e-λt = n0. .


Độ phóng xạ hay hoạt độ phóng xạ là số hạt phóng xạ trong một giây. Một phóng xạ trên giây gọi là một Bec-cơ-ren (Bq), 1 Curi (Ci) là 3,7.1010 phóng xạ trên giây: 1 Ci = 3,7.1010 Bq.

Ta cũng có:

H = H0.e-λt = H0. .

3. Phản ứng hạt nhân

Phản ứng hạt nhân là tương tác của các hạt nhân dẫn đến sự tạo thành các hạt nhân khác.

Trong phản ứng hạt nhân, khối lượng có thể thay đổi nhưng các đại lượng sau đây được bảo toàn:

Tổng số khối của các hạt nhân Tổng điện tích của các hạt nhân Năng lượng của các hạt nhân Động lượng của các hạt nhân.

4. Phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch

Phản ứng phân hạch là sự hấp thụ notron của một hạt nhân số khối lớn rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình. Phản ứng này thường kèm theo sự phóng ra các notron khác.

Tùy theo hệ số nhân notron (số notron phát ra trong mỗi phản ứng) và kết cấu của mẫu chất mà phản ứng được duy trì hay không.

Phản ứng nhiệt hạch là sự kết hợp giữa các hạt nhân nhẹ dưới tác dụng của nhiệt độ cao thành các hạt nhân lớn hơn. Nhiệt độ cho phản ứng này xảy ra là hàng triệu độ. Do đó, để phản ứng nhiệt hạch xảy ra, trước đó cần có một phản ứng phân hạch

II. TÓM TẮT CÔNG THỨC

Nội dung Các công thức Ghi chú

Cấu trúc hạt nhân. Độ hụt khối, năng lượng liên kết

n =

N = n.NA.

Δm = Zmp + Nmn – m = Zmp +

(A - Z)mn – m

Elk = Δm.c2

Phóng xạ. Định luật phóng xạ

m = m0.e-λt = m0.

n = n0.e-λt = n0.


H = - = - N’ = λN

H = H0.e-λt = H0.

Phản ứng hạt nhân. Các định luật bảo toàn

Qtỏa = (m1 – m2)c2

Qthu = (m2 – m1)c2

K2 = K1 + Qtỏa = K1 - Qthu P = mv, p2 = 2mK

III. DẠNG BÀI CƠ BẢN

Bài 1: Cấu trúc hạt nhân. Năng lượng liên kết

Phương pháp giải: Số proton trong hạt nhân: Z Số nuclon: A Số notron: A - Z Độ hụt khối: Δm = Zmp + Nmn – m = Zmp + (A - Z)mn - m Năng lượng liên kết: Elk = Δm.c2.

Ví dụ 1: Hạt nhân Natri có kí hiệu và khôí lượng của nó là mNa = 22,983734 u, biết mp =

1,0073 u, mn = 1,0087 u.a. Tính số hạt notron có trong hạt nhân Na.b. Tính số nuclon có trong 11,5 g Na.c. Tính độ hụt khối và năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Na.

Lời giải:

a. Số notron của Na: N* = 23 – 11 = 12.

b. Số mol Na có trong 11,5 g Na: n = = 0,5.

Số nguyên tử chứa trong đó: N = n.NA = 0,5.6,02.1023 = 3,01.1023.Mối nguyên tử Na có 23 nuclon, vậy trong từng đó nguyên tử thì số nuclon là:N1 = N.23 = 69,23.1023.

c. Độ hụt khối: Δm = 11. 1,0073 + 13. 1,0087 - 22,9837 = 0,201 (u)Năng lượng liên kết của Na: Elk = 0,201.931 = 187 (MeV).


Bài 2: Phóng xạ. Hoạt độ phóng xạ

Phương pháp giải:

Hoạt độ phóng xạ hay độ phóng xạ: H = - = - N’ = λN.

Khối lượng của chất phóng xạ phụ thuộc t theo công thức: m = m0.e-λt = m0. .

Số mol của chất phóng xạ phụ thuộc t theo công thức: n = n0.e-λt = n0. .

Độ phóng xạ của chất phóng xạ phụ thuộc t theo công thức: H = H0.e-λt = H0. .

Ví dụ 2: Urani có chu kì bán rã là 4,5.109năm.

a. Giả sử rằng tuổi của Trái Đất là 5 tỉ năm. Hãy tính lượng còn lại của 1 g U238 kể từ khi Trái Đất hình thành.

b. Tính độ phóng xạ của một mol U238 và độ phóng xạ của lượng còn lại sau thời gian 2,25 tỉ năm.

Lời giải:

a. Khối lượng chất phóng xạ được tính theo công thức:

m = m0. .

Thay số m0 = 1g, t = 5.109, T = 4,5.109 ta tính được m = 0,463 g.b. Độ phóng xạ được tính theo công thức: H = λN

Trong đó λ = ln2/T với T tính ra giây.λ = ln2/(4,5.109.365.86400)N = nNA = 6,02.1023.Thay số ta tính được H = 2,94.106 Bq.

Độ phóng xạ phụ thuộc thời gian theo công thức: H = H0.e-λt = H0. .

Với t = 2,25.109 năm thì H = 2,94.106. = 2,1.106 (Bq).

Bài 3: Tìm chu kì phóng xạ. Tìm tuổi của cổ vật

Phương pháp giải: Sử dụng các công thức về sự phóng xạ như dạng 3 nêu ở trên.

Xét công thức: m = m0. .


= -log2

Ta có thể tính t hoặc T. Abc

Ví dụ 3: Khi phân tích một mẫu gỗ, người ta thấy 87,5% số nguyên tử đồng vị phóng xạ đã bị

phân rã thành các nguyên tử . Biết chu kì bán rã của là 5570 năm. Tuổi của mẫu

gỗ này là bao nhiêu?

Lời giải: Khi 87,5% số nguyên tử bị phóng xạ thì số nguyên tử còn lại chỉ là 22,5 % tức là:

N = 0,225N0.

Mà N = N0. => = 0,225 = - log20,225 = 2,15 t = 2,15T.

Thay số ta tính được 11976 (năm).

Bài 4: Chất phóng xạ và chất tạo thành

Phương pháp giải: Lưu ý rằng có bao nhiêu hạt phóng xạ thì có bấy nhiêu hạt tạo thành. Số hạt đã phóng xạ (chính là số hạt tạo thành) được tính:

Nếu thời gian so sánh được với chu kì: ΔN = N0 – N = N0(1 - ).

Nếu thời gian rất nhỏ so với chu kì: ΔN = H.Δt = λN.Δt

Tỉ số số hạt chất còn lại trên số hạt chất tạo thành: = ( )/(1 - ).

Tỉ số khối lượng chất còn lại trên khối lượng chất tạo thành: = . .

Ví dụ 4: Urani có chu kì bán rã là 4,5.109năm. Khi phóng xạ , urani biến thành Thôri

. Ban đầu có 23,8 g urani.

a. Tính số hạt và khối lượng Thori sau 9.109 năm.b. Tính tỉ số số hạt và tỉ số khối lượng sau 4,5,109 năm.

Lời giải: Phương trình phóng xạ: + α


Ta thấy một nguyển tử U phóng xạ cho một nguyên tử Th

Trong 23,8 g U ban đầu tương đương 1 mol thì có 6,02.1022 nguyển tử U.

a. Sau thời gian 9.109 năm tương đương 2 chu kì, số lượng hạt U sẽ giảm đi 4 lần, tức là còn lại ¼, hay số hạt phóng xạ là ¾. Vậy số hạt U phóng xạ hay số hạt Th tạo thành là:NTh = ¾.6,02.1022 = 4,515.1022.Ta cũng thấy rằng ¾ khối lượng U đã phóng xạ hay 17,85 g U đã phóng xạ. Cứ 238 g U phóng xạ thì tạo thành 234 g Th. Vậy khối lượng Th tạo thành là:

mTh = 17,85. = 17,55 (g).

b. Căn cứ lập luận ở trên, ta thấy tỉ số giữa số hạt và hạt là 1/3.

Khối lượng U còn lại là: ¼.23,8 = 5,95.

Tỉ số giữa khối lượng và là: 5,95:17,55 = 0,339 1/2,95.

Ta thấy rằng tỉ số khối lượng khác tỉ số số hạt của các chất urani và thori.

Bài 5: Bài toán hai chất phóng xạ với chu kì bán rã khác nhau

Phương pháp giải: Viết biểu thức số hạt hoặc khối lượng còn lại của các chất phóng xạ Thiết lập tỉ số của số hạt hoặc khối lượng các chất phóng xạ

Ví dụ 5: Cho biết và là các chất phóng xạ có chu kì bán rã lần lượt là T1 = 4,5.109 năm

và T2=7,13.108 năm. Hiện nay trong quặng urani thiên nhiên có lẫn U238 và U 235 theo tỉ lệ 160 : 1. Giả thiết ở thời điểm tạo thành Trái Đất tỉ lệ 1:1. Cho ln10 = 2,3; ln2 = 0,693. Tuổi của Trái Đất là bao nhiêu?

Lời giải: Gọi N0 là số hạt ban đầu (khi Trái Đất hình thành) của U238 và U235.

Số hạt U238 hiện nay là: N1 = N0.

Số hạt U235 hiện nay là: N2 = N0.

=

Ta thấy chu kì bán rã của U235 nhỏ hơn, tức là U235 phóng xạ nhanh hơn, suy ra rằng số hạt còn lại của nó phải ít hơn.


Kết hợp giả thiết ta có = 160.

= 160

t( ) = log2160

t( ) = log216 +

t( ) = 7,32

t = 7,32.

t= 6,2.109 (năm)

Theo tính toán trên, tuổi của Trái Đất là 6,2 tỉ năm.

Bài 6: Tính năng lượng tỏa ra hay thu vào trong phản ứng hạt nhân. Điều kiện phản ứng

Phương pháp giải: Gọi m1, m2 là khối lượng trước và sau phản ứng. Nếu m1 > m2 thì phản ứng tỏa một lượng năng lượng Q = (m1 - m2)c2. Nếu m2 > m1 thì phản ứng thu một lượng năng lượng Q = (m2 – m1)c2. Điều kiện để phản ứng xảy ra là phải nhận đủ năng lượng cần thu vào. Năng

lượng đó có thể là động năng của các hạt đạn.

Ví dụ 6: Xét phản ứng hạt nhân xảy ra khi dùng hạt α bắn phá nhân Al: . Biết

khối lượng hạt nhân: mAl = 26,974 u; mα = 4,0015 u; mp = 29,97 u; mn = 1,0087 u. Động năng tối thiểu của hạt để phản ứng xảy ra là bao nhiêu?

Lời giải: Xét phương trình phản ứng:

Khối lượng trước phản ứng: m1 = mAl + mα = 26,974 + 4,0016 = 30,9756 (u)

Khối lượng sau phản ứng: m2 = mAl + mα = 29,79 + 1,0087 = 30,9787 (u)

Vậy phản ứng trên là phản ứng thu năng lượng.


Wđ1 - Wđ2 = (m2 – m1)c2 = (30,9787 - 30,9756).931 = 2,89 (MeV).

Sau phản ứng, các hạt sinh ra có động năng. Trường hợp tối thiểu các hạt sinh ra có động năng bằng 0, tức là Wđ2 = 0. Khi đó động năng của các hạt ban đầu, hay hạt α là 2,88 MeV.

Ví dụ 7: Cho phản ứng hạt nhân: + p + . Biết khối lượng hạt nhân mNa =

22,983734u, mHe = 4,001151u, mp = 1,007276u, mNe = 19,986950u. Phản ứng này tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng.

Lời giải:

Khối lượng trước phản ứng: m1 = mNa + mp = 22,983734 + 1,007276 = 23,99101 (u)

Khối lượng sau phản ứng: m2 = mHe + mNe = 4,001151 + 19,986950 = 23,988101 (u)

Phản ứng này tỏa ra một nhiệt lượng là: Q = (m1 – m2)c2 = (23,99101 - 23,988101).931 = 2,7 (MeV).

Bài 7: Vận dụng các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

Phương pháp giải: Bảo toàn số khối (số nuclon) Bảo toàn điện tích Bảo toàn năng lượng Bảo toàn động lượng Chú ý: Động lượng là một véc tơ.

Ví dụ 8: Phản ứng phân rã uran có dạng . Tính x và y trong phương

trình trên.

Lời giải:

Theo định luật bảo toàn số khối ta có: 238 = 206 + 4x

Theo định luật bảo toàn điện tích ta có: 92 = 82 + 2x – y

Từ đó suy ra x = 8; y = 6.

Ví dụ 9: Đồng vị phóng xạ pôlôni là chất phóng xạ tạo thành hạt nhân X. Cho

. Giả sử ban đầu hạt

pôlôni đứng yên, động năng của hạt là bao nhiêu?

Lời giải: Ta có phương trình phóng xạ như sau:

+ α

Khối lượng trước phản ứng là m1 = 209,9828 u.


Khối lượng sau phản ứng là m2 = 209,9759 u.

Vậy phản ứng tỏa nhiệt. Nhiệt lượng tỏa ra là Q = (m1 - m2)c2, hay Q = (209,9828 - 209,9759).931 = 6,42 (MeV).

Động năng sau phản ứng bằng động năng trước phản ứng cộng với nhiệt tỏa ra. Theo giả thiết, động năng của Po ban đầu bằng 0, vậy tổng động năng của hạt X và α sinh ra bằng 6,42 MeV.

KX + Kα = 6,42 (*)

Mặt khác theo định luật bảo toàn động lượng ta có:

Po = X + α.

Từ giả thiết suy ra X + α = 0

pX = pα

= (1)

Ta biết rằng biểu thức của động lượng: p = mv, còn biểu thức động năng: K = mv 2/2, suy rap2 = 2mK

Vậy (*) có thể viết lại:

=

Với biểu thức trên, ta có thể lấy gần đúng mα 4, mX 206

Kα = 51,5KX (**) Giải hệ gồm (*) và (**) ta tính được Kα = 6,3 MeV.

Ví dụ 10: Bắn hạt nhân có động năng 18 MeV vào hạt nhân đứng yên ta có phản ứng

. Biết các hạt nhân sinh ra cùng véc tơ vận tốc. Cho m = 4,0015u; m

= 1,0072u; m = 13,9992u; m =16,9947u; cho u = 931 MeV/c2. Động năng của hạt

prôtôn sinh ra có giá trị là bao nhiêu?

Lời giải:

Phương trình phản ứng hạt nhân: + +

Khối lượng trước phản ứng: m1 = mα + mN = 4,0015 + 13,9992 = 18,0007 (u)

Khối lượng sau phản ứng: m2 = mO + mp = 16,9947 + 1,0072 = 18,0019 (u).


Như vậy phản ứng thu năng lượng.

Năng lượng thu vào: Q = (m2 – m1)c2 hay Q = (18,0019 - 18,0007).931 = 1,12 (MeV)

Động năng các hạt sau phản ứng: KO + Kα = 18 – 1,12 = 16,88 MeV (*)

Các hạt O và α có cùng vận tốc nên tỉ số động năng của chúng bằng tỉ số khối lượng. Có thể lấy gần đúng khối lượng bằng số khối (với đơn vị u), ta có:

= = 4,25

Thay vào hệ thức (*) ta tính được Kα = 3,26 MeV và KO = 13,66 MeV.

Chú ý: Chúng ta có hai bài toán phản ứng hạt nhân phổ biến là bài toán một hạt đứng yên vỡ thành hai hạt và bài toán một hạt bay vào va chạm với một hạt đứng yên sinh ra hai hạt.

IV. BÀI TẬP ÔN LUYỆN

Bài tự luận:

9.1. Hạt nhân heli có 4,0015u. Tính năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng của hạt nhân hêli. Tính năng lượng tỏa ra khi tao thành 1g hêli. Cho biết khối lượng của prôton và nơtron là m p = 1,007276u và mn = 1,008665u; 1u = 931,5MeV/c2 và số avôgađrô là NA = 6,022.1023mol-1.

9.2. Tính năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân He2311 và Fe56

26 . Hạt nhân nào bền vững hơn ? Cho

mNa = 22,983734u ; mFe = 55,9207u mn = 1,008665u ; mp = 1,007276u.

9.3. Pôlôni Po21084 là nguyên tố phóng xạ , có chu kì bán rã 138 ngày, nó phóng ra 1 hạt và biến đổi

thành hạt nhân con X.a. Viết phương trình phản ứng. Nêu cấu tạo, tên gọi của hạt nhân X.b. Một mẫu pôlôni nguyên chất có khối lượng ban đầu 0,01g. Tính độ phóng xạ của mẫu chất trên

sau 3 chu kì bán rã.

9.4. Hạt nhân C146 là một chất phóng xạ, nó phóng xạ ra tia - có chu kì bán rã là 5730 năm.

a. Viết phương trình của phản ứng phân rã.b. Sau bao lâu lượng chất phóng xạ của một mẫu chỉ còn bằng 1/8 lượng chất phóng xạ ban đầu

của mẫu đó.

c. Trong cây cối có chất phóng xạ C146 . Độ phóng xạ của một mẫu gỗ tươi và một mẫu gỗ cổ đại

cùng khối lượng lần lượt là 0,25Bq và 0,215Bq. Tính tuổi của mẫu gổ cổ đại.

9.5. Phốt pho ( P3215 ) phóng xạ - với chu kỳ bán rã T = 14,2 ngày và biến đổi thành lưu huỳnh (S). Viết

phương 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 P3215 còn lại là 2,5g. Tính khối lượng ban

đầu của nó.


9.6. Phản ứng phân rã của urani có dạng: U23892 Pb206

82 + x + y- .

a. Tính x và y.

b. Chu kì bán rã của U23892 là 4,5.109 năm. Lúc đầu có 1g U238

92 nguyên chất. Tính độ phóng xạ ban

đầu, độ phóng xạ sau 9.109 năm và số nguyên tử U23892 bị phân rã sau 5.109 năm.

9.7. Coban ( Co6027 ) phóng xạ - với chu kỳ bán rã 5,27 năm và biến đổi thành niken (Ni). Viết phương

trình phân rã và nêu cấu tạo của hạt nhân con. Hỏi sau bao lâu thì 75% khối lượng của một khối

chất phóng xạ Co6027 phân rã hết.

9.8. Tìm năng lượng toả ra khi một hạt nhân urani 234U phóng xạ tia tạo thành đồng vị thori 230Th. Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt là7,10MeV; của 234U là 7,63MeV; của 230Th là 7,70MeV.

9.9. Hạt nhân triti (T) và đơteri (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 hạt nhân triti là mT = 0,0087u, của hạt nhân đơteri là mD = 0,0024u, của hạt nhân X là mX = 0,0305u, 1u = 931,5 MeV/c2.

9.10. Để đo chu kì bán rã của chất phóng xạ, người ta cho máy đếm xung bắt đầu đếm từ thời điểm to

= 0. Đến thời điểm t1 = 2giờ, máy đếm được n1 xung, đến thời điểm t2 = 3t1, máy đếm được n2

xung, với n2 = 2,3n1. Xác định chu kì bán rã của chất phóng xạ.

9.11. Cho phản ứng hạt nhân 3717 Cl + X n + 37

18 Ar.

Hãy cho biết đó là phản ứng tỏa năng lượng hay thu năng lượng. Xác định năng lượng tỏa ra hoặc thu vào. Biết khối lượng của các hạt nhân: mAr = 36,956889u; mCl = 36,956563u; mp = 1,007276u; mn = 1,008665u; u = 1,6605.10-27kg; vận tốc ánh sáng trong chân không c = 3.108m/s.

9.12. Hạt nhân 22688 Ra có chu kì bán rã 1570 năm phân rã thành 1 hạt và biến đổi thành hạt nhân X.

a. Viết phương trình phản ứng.b. Tính số hạt nhân X được tạo thành trong năm thứ 786. Biết lúc đầu có 2,26g radi. Coi khối

lượng của hạt nhân tính theo u xấp xĩ bằng số khối của chúng và NA = 6,02.1023mol-1.

9.13. Pôlôni 21084 Po là một chất phóng xạ có chu kì bán rã 140 ngày đêm. Hạt nhân pôlôni phóng xạ sẽ

biến thành hạt nhân chì (Pb) và kèm theo một hạt . Ban đầu có 42mg chất phóng xạ pôlôni. Tính khối lượng chì sinh ra sau 280 ngày đêm.

9.14. Đồng vị 2411 Na là chất phóng xạ - và tạo thành đồng vị của magiê. Mẫu 24

11 Na có khối lượng ban

đầu là m0 = 0,24g. Sau 105 giờ, độ phóng xạ của nó giảm đi 128 lần. Cho NA = 6,02.1023(mol-1).a. Viết phương trình phản ứng.b. Tìm chu kì bán rã và độ phóng xạ ban đầu.c. Tìm khối lượng magiê tạo ra sau thời gian 45 giờ.

9.15. Cho phản ứng hạt nhân 23090 Th 226

88 Ra + X + 4,91MeV.

a. Nêu cấu tạo của hạt nhân X.b. Tính động năng của hạt nhân Ra. Biết hạt nhân Th đứng yên. Lấy khối lượng gần đúng của các

hạt nhân tính bằng đơn vị u có giá trị bằng số khối của chúng.

9.16. Cho phản ứng hạt nhân 94 Be + 1

1 H X + 63 Li

a. X là hạt nhân của nguyên tử nào và còn gọi là hạt gì?


b. Hãy cho biết đó là phản ứng tỏa năng lượng hay thu năng lượng. Xác định năng lượng tỏa ra hoặc thu vào. Biết mBe = 9,01219u; mp = 1,00783u; mLi = 6,01513u; mX = 4,0026u; 1u = 931MeV/c2.

9.17. Dùng 1 prôton có động năng Wp = 5,58MeV bắn phá hạt nhân 2311 Na đứng yên sinh ra hạt và

X. Coi phản ứng không kèm theo bức xạ .a. Viết phương trình phản ứng và nêu cấu tạo hạt nhân X.b. Phản ứng trên thu hay tỏa năng lượng. Tính năng lượng đó.c. Biết động năng của hạt là W = 6,6MeV. Tính động năng của hạt nhân X.

9.18. Bắn hạt có động năng 4MeV vào hạt nhân 147 N đứng yên thì thu được một hạt prôton và một

hạt nhân X.a. Viết phương trình phản ứng, nêu cấu tạo của hạt nhân X và tính xem phản ứng đó tỏa ra hay thu

vào bao nhiêu năng lượng.b. Giả sử hai hạt sinh ra có cùng tốc độ, tính động năng và tốc độ của prôton. Cho: m = 4,0015u;

mX = 16,9947u; mN = 13,9992u; mp = 1,0073u; 1u = 931MeV/c2; c = 3.108m/s.

Bài trắc nghiệm:

Lý thuyết

Câu 1: Năng lượng liên kết của hạt là 28,4MeV, của hạt là 186,6MeV. Hạt bền vững hơn hạt là do:

A. hạt nhân nào có năng lượng liên kết lớn hơn thì bền vững hơn

B. là đồng vị phóng xạ còn là đồng vị bền

C. hạt nhân có số khối càng lớn thì càng bền vữngD. hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững

Câu 2: Chọn câu đúng.A. Hạt nhân càng bền khi độ hụt khối càng lớn.B. Khối lượng của hạt nhân bằng tổng khối lượng của các nuclônC. Trong hạt nhân số prôtôn luôn luôn bằng số nơtrôn.D. Khối lượng của prôtôn lớn hơn khối lượng của nơtroon.

Câu 3: Đồng vị vị là những nguyên tử mà hạt nhânA. có thể phân rã phóng xạ B. có cùng số prôtôn ZC. có cùng số nơtron N D. có cùng số nuclôn A

Câu 4: Chu kì bán rã T của một chất phóng xạ là khoảng thời gian nào?A. Sau đó, số nguyên tử phóng xạ giảm đi một nửaB. Bằng quãng thời gian không đổi, sau đó, sự phóng xạ lặp lại như ban đầuC. Sau đó, chất ấy mất hoàn toàn tính phóng xạD. Sau đó, độ phóng xạ của chất giảm đi 4 lần

Câu 5: Trong phóng xạ , hạt nhân mẹ so với hạt nhân con có vị trí thế náo?

A. Tiến 1ô trong bảng tuần hoàn B. Tiến 2 ô trong bảng tuần hoànC. Lùi 1ô trong bảng tuần hoàn D. Lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn

Câu 6: Điều nào sau đây đúng khi nói về tia ?

A. Hạt có cùng khối lượng với êlectron nhưng mang điện tích nguyên tố dương.

B. Tia có tầm bay ngắn hơn so với tia .

C. Tia có khả năng đâm xuyên rất mạnh, giống như tia Rơn ghen.

D. A, B và C đều đúng.


Câu 7: Điều nào sau đây sai khi nói về tia ?A. Tia thực chất là hạt nhân nguyên tử hêliB. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia bị lệch về phía bản âm của tụ điệnC. Tia phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sángD. Tia chỉ đi được tối đa 8cm trong không khí

Câu 8: Trong các loại tia phóng xạ sau, tia đâm xuyên yếu nhất là tia nào?A. Tia B. Tia + C. Tia - D. Tia

Câu 9: Trong các loại tia phóng xạ, tia nào không mang điện?A. Tia B. Tia + C. Tia - D. Tia

Câu 10: Chọn câu trả lời saiA. Nơtrinô là hạt sơ cấp B. Nơtrinô xuất hiện trọng sự phân rã phóng xạ C. Nơtrinô xuất hiện trọng sự phân rã phóng xạ D. Nơtrinô hạt không có điện tích

Câu 11: Có thể tăng hằng số phân rã của đồng vị phóng xạ bằng cách nào?A. Đặt nguồn phóng xạ vào trong từ trường mạnhB. Đặt nguồn phóng xạ đó vào trong điện trường mạnhC. Đốt nóng nguồn phóng xạ đóD. Hiện nay ta không biết cách nào có thể làm thay đổi hằng số phân rã phóng xạ

Câu 12: Trong các phản ứng hạt nhân, đại lượng nào được bảo toàn?A. Tổng số prôtôn B. Tổng số nuclônC. Tổng số nơtron D. Tổng khối lượng các hạt nhân

Câu 13: Các phản ứng hạt nhân không tuân thủ theo các định luật nào sau đây?A. Bảo toàn năng lượng toàn phần B. Bảo toàn điện tíchC. Bảo toàn động lượng D. Bảo toàn khối lượng

Câu 14: Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng các hạt tham gia sẽ như thế nào?A. Được bảo toàn B. Tăng, hoặc giảm tuỳ theo phản ứngC. Giảm D. Tăng

Câu 15: Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng hạt nhânA. toả một lượng nhiệt lớn B. cần một nhiệt độ rất cao mới thực hiện đượcC. hấp thụ một nhiệt lượng lớn D. hạt nhân các nguyên tử bị nung chảy thành các nuclôn

Cấu trúc hạt nhân Câu 16: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi những hạt nào?

A. Prôtôn B. Nơtrôn C. Prôton và nơtrôn D. Prôton, nơtrôn và êlectron

Câu 17: Tính số nguyên tử trong 1g O2 cho hạt/mol; O = 16.

A. 376.1020 nguyên tử B. 736.1020 nguyên tửC. 637.1020 nguyên tử D. 367.1020 nguyên tử

Câu 18: Số prôtôn trong 15,9949 gam là bao nhiêu?

A. B. C. D.

Câu 19: Cho số Avogadro NA = 6,02.1023mol-1. Số hạt nhân nguyên tử có trong 100g iốt phóng xạ ( )là bao

nhiêu?A. 3,592.1023hạt B. 4,595.1023hạt C. 4,952 .1023hạt D.5,426 .1023hạt

Câu 20: Chọn câu đúng. Hạt nhân liti có 3 prôtôn và 4 nơtron. Hạt nhân này có kí hiệu như thế nào?

A. B. C. D.

Câu 21: Hạt nhân nguyên tử chì có 82 prôtôn và 125 nơtron. Hạt nhân nguyên tử này có kí hiệu như thế nào?

A. B. C. D.

Câu 22: Cho 4 hạt nhân nguyên tử có kí hiệu tương ứng Những cặp hạt nhân nào là các

hạt nhân đồng vị?


A. và B. và C. và D. và

Câu 23: Khối lượng của hạt nhân là 10,0113u; khối lượng của prôtôn m = 1,0072u, của nơtron m =

1,0086; 1u = 931 MeV/c . Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân này là bao nhiêu?A. 6,43 MeV B. 6,43 MeV C. 0,643 MeV D. Một giá trị khác

Câu 24: Hạt nhân có khối lượng . Cho biết

. Năng lượng liên kết riêng của có giá trị là bao nhiêu?

A. 5,66625eV B. 6,626245MeV C. 7,66225eV D. 8,02487MeV

Câu 25: Đồng vị phóng xạ côban phát ra tia - và tia . Biết

. Năng lượng liên kết của hạt nhân côban là bao nhiêu?

A. B.

C. D.

Câu 26: Cho hạt nhân lần lượt có khối lượng 4,001506u, mp=1,00726u, mn=1,008665u, u=931,5MeV/c2. Năng

lượng liên kết riêng của hạt nhân có giá trị là bao nhiêu?

A. 7,066359 MeV B. 7,73811 MeV C. 6,0638 MeV D. 5,6311 MeVCâu 27: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân . Cho biết: mp = 1,0087u; mn = 1,00867u; mCl = 36,95655u; 1u = 931MeV/c2

A. 8,16MeV B. 5,82 MeV C. 8,57MeV D. 9,38MeVCâu 28: Biết khối lượng của hạt nhân U238 là 238,00028u, khối lượng của prôtôn và nơtron là mP=1.007276U; mn = 1,008665u; 1u = 931 MeV/ c2. Năng lượng liên kết của Urani là bao nhiêu?

A. 1400,47 MeV B. 1740,04 MeV C.1800,74 MeV D. 1874 MeV

Phóng xạ

Câu 29: Thời gian bán rã của là T = 20 năm. Sau 80 năm, số phần trăm hạt nhân còn lại chưa phân rã là

bao nhiêu?A. Gần 25% B. Gần 12,5% C. Gần 50% D. Gần 6,25%

Câu 30: Một nguồn phóng xạ có chu kì bán rã T và tại thời điểm ban đầu có 32N0 hạt nhân. Sau các khoảng thời gian T/2, 2T và 3T, số hạt nhân còn lại lần lượt bằng bao nhiêu?

A. B.

C. D.

Câu 31: Một nguồn phóng xạ có chu kì bán rã T và tại thời điểm ban đầu có 48No hạt nhân. Hỏi sau khoảng thời gian 3T, số hạt nhân còn lại là bao nhiêu?

A. 4N0 B. 6N0 C. 8N0 D. 16N0

Câu 32: Chu kì bán rã của là 5570 năm. Khi phân tích một mẫu gỗ, người ta thấy 87,5% số nguyên tử đồng

vị phóng xạ C14 đã bị phân rã thành các nguyên tử . Tuổi của mẫu gỗ này là bao nhiêu?

A. 11140 năm B. 13925 năm C. 16710 năm D. Phương án khác

Câu 33: Radon là chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 3,6 ngày. Tại thời điểm ban đầu có 1,2g , sau

khoảng thời gian t = 1,4T số nguyên tử còn lại là bao nhiêu?

A. 1,874.1018 B. 2,165.1018 C. 1,234.1018 D. 2,465.1018

Câu 34: Có bao nhiêu hạt - được giải phóng trong một giờ từ một micrôgam (10-6g) đồng vị , biết đồng vị

phóng xạ - với chu kì bán rã T = 15 giờ.A. B. C. D.


Câu 35: Radon là chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 3.6 ngày. Tại thời điểm ban đầu có 1,2 g , sau

khoảng thời gian t = 1,4T số nguyên tử còn lại là bao nhiêu?

A. N = 1.874. 1018 B. N = 2,615.1019 C. N = 2,234.1021 D. N = 2,465.1020

Câu 36: Một chất phóng xạ có hằng số phân rã bằng 1,44.10 -3(1/giờ). Sau thời gian bao lâu thì 75% số hạt nhân ban đầu bị phân rã hết?

A. 36ngày B. 37,4ngày C. 39,2ngày D. 40,1ngày

Câu 37: Chu kì bán rã là 318 ngày đêm. Khi phóng xạ tia , pôlôni biến thành chì. Có bao nhiêu nguyên

tử pôlôni bị phân rã sau 276 ngày trong 100mg ?

A. B. C. D.

Câu 38: phóng xạ phân rã hết là bao nhiêu?

A. 2,35năm B.2,57năm C. 7.905 năm D. 10.54 nămCâu 39: Để cho chu kì bán rã T của một chất phóng xạ, người ta dùng máy đếm xung. Trong t 1 giờ đầu tiên máy

đếm được n1 xung; trong t2 = 2t1 giờ tiếp theo máy đếm được xung. Chu kì bán rã T có giá trị là bao

nhiêu?

A. T = t1/2 B. T = C. T = D. T =

Câu 40: Urani ( ) có chu kì bán rã là 4,5.109năm. Khi phóng xạ , urani biến thành thôri ( ). Khối

lượng thôri tạo thành trong 23,8 g urani sau 9.109 năm là bao nhiêu?A. 17,55g B. 18,66g C. 19,77g D. Phương án khác

Câu 41: Biết chu kì bán rã của iôt phóng xạ ( ) là 8 ngày đêm. Ban đầu có 100g iôt phóng xạ. Khối lượng

chất iốt còn lại sau 8 tuần lễ là bao nhiêu?A. 0,391g B.0,574g C. 0,781g D. 0,864g

Câu 42: Pôlôni (Po210) là chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 138 ngày. Một mẫu Pôlôni nguyên chất có khối lượng ban đầu là 0,01 g. Độ phóng xạ của mẫu chất trên sau 3 chu kì bán rã là bao nhiêu?

A. 16,32.10 Bq B. 18,49.10 Bq C. 20,84.10 Bq D. Một đáp án khác.

Câu 43: là chất phóng xạ , với chu kì bán rã T = 1570 năm (1 năm = 365 ngày). Độ phóng xạ của 1g

radi là:

A. B.

C. D.

Câu 44: Chất phóng xạ pôlôni (Po210) có chu kì bán rã 138 ngày. Tính lượng pôlôni để có độ phóng xạ là 1Ci.A. 1018 nguyên tử B. 50,2.1015 nguyên tửC. 63,65.1016 nguyên tử D. 30,7.1014 nguyên tử

Câu 45: Một gam chất phóng xạ trong 1s phát ra 4,1. 1013 hạt . Khối lượng nguyên tử của chất phóng xạ này

là 58,933u; 1u = 1,66.10-27 kg. Chu kì bán rã của chất phóng xạ này là bao nhiêu?A. 1,78.108 s B. 1,68.108 s C. 1,86.108 s D. 1,87.108s

Câu 46: Ban đầu có m0 = 1mg chất phóng xạ radon ( ). Sau 15,2 ngày thì độ phóng xạ của nó giảm 93,75%, độ phóng xạ H của nó khi đó là bao nhiêu?

A. H= 0,7553.1012 Bq B. H= 0,3575. 1012 BqC. H = 1,4368.1011 Bq D. Đáp số khác.

Câu 47: Ban đầu có 5 g radon là chất phóng xạ với chu kì bán rã T = 3,8 ngày. Độ phóng xạ của lượng

radon nói trên sau thời gian 9,5 ngày là:A. 1,22.105 Ci B. 1,36.105 Ci C. 1,84.105 Ci D. Phương án khác

Câu 48: là một chất phóng xạ. Biết độ phóng xạ của 3.10 -9 kg chất đó là 58,9 Ci, ln2 = 0,693; ln10 = 2,3.

Chu kì bán rã cua Au200 là bao nhiêu ?A. 47,9 Phút B. 74,9 phút C. 94,7 phút D. 97,4phút


Câu 49: Đồng vị là chất phóng xạ - và tạo thành đồng vị của magie. Mẫu có khối lượng ban đầu

. Sau 105 giờ, độ phóng xạ của nó giảm đi 128 lần. Chu kì bán rã của Na24 là

Câu 50: Chất phóng xạ pôlôni (Po210) có chu kì bán rã 138 ngày. Tính lượng pôlôni để có độ phóng xạ là 1Ci.A. 1018 nguyên tử B. 50,2.1015 nguyên tửC. 63,65.1016 nguyên tử D. 30,7.1014 nguyên tử

Câu 51: Đồng vị phóng xạ có thời gian bán rã T = 4,3 phút. Sau thời gian t = 1,29 phút, độ phóng xạ của

đồng vị này giảm xuống còn bao nhiêu?A. 85% B. 87,5% C. 82,5% D. 80%

Câu 52: Radon là chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 3,6 ngày. Độ phóng xạ ban đầu của 1,2 g là bao

nhiêu?A. 1,234.1012 Bq B. 7,255.1015 Bq C. 2,134.1016 Bq D. 8,352.1019 Bq

Câu 53: Khi phân tích một mẫu gỗ, người ta thấy 87,5% số nguyên tử đồng vị phóng xạ đã bị phân rã thành

các nguyên tử . Biết chu kì bán rã của là 5570 năm. Tuổi của mẫu gỗ này là bao nhiêu?

A. 1760 năm B. 111400 năm C. 16710 năm D. Một số đáp số khác

Câu 54: Cho biết và là các chất phóng xạ có chu kì bán rã lần lượt là T 1 = 4,5.109 năm và

T2=7,13.108 năm. Hiện nay trong quặng urani thiên nhiên có lẫn U238 và U 235 theo tỉ lệ 160 : 1. Giả thiết ở thời điểm tạo thành Trái đất tỉ lệ 1:1. Cho ln10 = 2,3; ln2 = 0,693. Tuổi của Trái đất là bao nhiêu?

A. 4,91.109 năm B. 5,48.109 năm C. 6,20.109 năm D. 7,14.109 nămCâu 55: Độ phóng xạ trong một tượng gỗ cổ bằng 0,65 lần độ phóng xạ của trong một gỗ cùng khối lượng vừa mới chặt. Chu kì bán rã của là 5700 năm. Tuổi của tượng gỗ cổ là bao nhiêu năm?

A. 3521 năm B. 4352 năm C. 3542 năm D. Đáp án khác

Câu 56: sau nhiều lần phóng xạ hạt và - biến thành chì . Biết chu kì bán rã của sự biến đổi tổng

hợp này là T = 4,6.109 năm. Giả sử ban đầu một loại đá chỉ chứa urani, không có chì. Nếu hiện nay tỉ lệ các khối lượng của U238 và Pb206 là 37 thì tuổi của đá ấy là bao nhiêu năm?

A. 2.107 năm B. 2.108 năm C. 2.109 năm D. 2.1010 năm

Phản ứng hạt nhân

Câu 57: Hạt nhân nguyên tử của nguyên tố bị phân rã và kết quả là xuất hiện hạt nhân nguyên tố nào?

A. B. C. D.

Câu 58: Phản ứng phân rã uran có dạng , trong đó x và y có giá trị là bao nhiêu?

A. x = 8; y = 6 B. x =6; y = 8 C. x = 7; y =9 D. x = 9; y =7

Câu 59: Chọn câu đúng. Phương trình phóng xạ: . Trong đó Z, A có giá trị:

A. Z = 0; A = 1 B. Z = 1; A = 1 C. Z = 1; A = 2 D. Z = 2; A = 4

Câu 60: Cho phản ứng hạt nhân . A và Z có giá trị là bao nhiêu?

A. A = 142, Z = 56 B. A= 139; Z = 58 C. A = 133; Z = 58 D. A = 138; Z = 58.

Câu 61: Đồng vị phóng xạ chuyển thành đã phóng ra:

A. Hạt B. Hạt pôzitôn C. Hạt êlectron D. Hạt prôtôn

Câu 62: Cho phản ứng hạt nhân: . Cho biết khối lượng hạt nhân ,

. Phản ứng sẽ là phản ứng gì?

A. Toả năng lượng 1,6MeV B. Thu năng lượng 2,3MeVC. Toả năng lượng 2,3MeV D. Thu năng lượng 1,6MeV

Câu 63: Cho phản ứng hạt nhân: . Biết khối lượng hạt nhân mNa = 22,983734u, mHe =

4,00 11506u, mp = 1,007276u, mNe = 19,986950u. Phản ứng này là phản ứng gì?A. Thu năng lượng 2,45 MeV B. Thu năng lượng 1,45 MeV


C. Toả năng lượng 2,71 MeV D. Toả năng lượng 2,45 MeV.

Câu 64: Năng lượng trung bình toả ra khi phân hạch một hạt nhân là 200MeV. Một nhà máy điện

nguyên tử dùng nguyên liệu urani trên có công suất 500MW, hiệu suất 20%. Khối lượng urani tiêu thụ hàng năm của nhà máy trên là bao nhiêu?

A.865,12kg B. 926,74kg C. 961,76kg D. Đáp số khácA. 15 giờ B. 20 giờ C. 25 giờ D. Đáp số khác

Câu 65: là một phản ứng phân hạch của Urani 235. Biết khối lượng hạt nhân:

mN = 234,99u; mNo = 94,88u; m La =138,87u; mn = 1,0087u. Cho năng suất toả nhiệt của xăng là 46.106 J/kg. Khối lượng xăng cần dùng để có thể toả ra năng lượng như 1g Urani là bao nhiêu?

A. 1616 kg B. 1717 kg C. 1818 kg D. 1919 kg

Câu 66: Nguyên tử pôlôni phóng xạ và biến đổi thành nguyên tố chì (Pb). Biết ,

. Năng lượng tỏa ra bởi phản ứng hạt nhân là bao nhiêu?A. E 5,2MeV B. E 3,2 MeV C. E 5,92 MeV D. E 3,6 MeV

Câu 67: Cho năng lượng liên kết riêng của là 7,10 MeV, của urani U234 là 7,63 MeV, của thôri Th230 là 7,70 MeV. Năng lượng toả ra khi một hạt nhân U234 phóng xạ tạo thành Th230 là bao nhiêu?

A. 12MeV B.13MeV C. 14MeV D. 15MeV

Câu 68: Cho phản ứng hạt nhân: . Biết mLi = 7,0144u; mp = 1,0073u; m = 4,0015u.

Năng lượng toả ra trong phản ứng là bao nhiêu?A. 20 MeV B. 16MeV C. 17,4 MeV D. 10,2 MeV

Câu 69: Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân thành ba hạt (cho

) có giá trị là bao nhiêu?

A. 2,1985MeV B. 3,8005MeV C. 4,1895MeV D. 4,8915MeV

Câu 70: Hạt nhân phóng xạ đứng yên phát ra hạt theo phương trình . Năng lượng tỏa

ra của phản ứng này là 14,15MeV. Xem khối lượng hạt nhân gần đúng bằng số khối tính theo đơn vị u. Động năng của hạt là bao nhiêu?


Câu 71: là chất phóng xạ , với chu kì bán rã T = 1570 năm (1 năm = 365 ngày). Phóng xạ trên tỏa ra

nhiệt lượng 5,96MeV. Giả sử ban đầu hạt nhân radi đứng yên. Tính động năng của hạt và hạt nhân con sau phản ứng. Cho khối lượng hạt và hạt nhân con tính theo đơn vị u bằng số khối của chúng.

A. B.

C. D.

Câu 72: Dùng ptôtôn có WP = 1,20 MeV bắn vào hạt nhân đứng yên thì thuđược hai hạt nhân có cùng

vận tốc. Cho mP = 1,0073u; mLi = 7,0140u; mHe = 4,0015u và 1 u = 931MeV/c2. Động năng của mỗi hạt là:


Câu 73: Bắn hạt nhân có động năng W vào hạt nhân đứng yên ta có: . Biết

; các hạt nhân sinh ra cùng

vận tốc. Động năng prôtôn sinh ra có giá trị là bao nhiêu?

A. B. C. D.

Câu 74: Xét phản ứng hạt nhân xảy ra khi dùng hạt α bắn phá nhân: . Biết khối lượng hạt

nhân : MAl = 26, 974u; mp = 29,97u; mn = 1,0087u. Năng lượng tối thiểu của hạt để phản ứng xảy ra là bao nhiêu?A. 2,35 MeV B. 3,17MeV C. 5,23 MeV D. 6,21 MeV


Câu 75: Bắn hạt nhân có động năng 18 MeV vào hạt nhân đứng yên ta có phản ứng .

Biết các hạt nhân sinh ra cùng véc tơ vận tốc. Cho m = 4,0015u; m = 1,0072u; m = 13,9992u; m =16,9947u;

cho u = 931 MeV/c2. Động năng của hạt prôtôn sinh ra có giá trị là bao nhiêu?A. 0,111 MeV B. 0,222MeV C. 0,333 MeV D. 0,444 MeV

Documents

Vat li hat nhan