Vật lý hạt nhân hoàn hảo

Cấu tạo hạt nhân - Hạt nhân tích điện dương bằng +Ze Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn, kích thước hạt nhân rất nhỏ, nhỏ hơn kích thước nguyên tử khoảng 104 – 105 lần - H

Chương HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

I TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN

1 Cấu tạo hạt nhân

- Hạt nhân tích điện dương bằng +Ze (Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn), kích thước hạt nhân rất nhỏ, nhỏ hơn kích thước nguyên tử khoảng 104 – 105 lần

- Hạt nhân được tạo thành bởi hai loại hạt là prôtôn và nơtrôn; hai loại hạt này gọi chung là nuclôn

o Prôtôn, kí hiệu p, mang một điện tích nguyên tố dương +e, khối lượng 1,67262.10-27kg

o Nơtrôn, kí hiệu n, không mang điện, khối lượng 1,67493.10-27kg

o Hạt nhân nguyên tử chứa Z prôtôn và N nơtrôn Tổng số nuclôn trong hạt nhân A = Z + N, A gọi là số khối

- Ký hiệu hạt nhân: Người ta dùng ký hiệu hóa học X của nguyên tố để đặt tên cho hạt nhân: X Z A hoặc AX hoặc XA

Ví dụ: Hạt nhân Na có thể ký hiệu bằng các cách sau: 1123Na ,hay 23Na ,hoặc Na23.

- Đồng vị

o Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số prôtôn Z nhưng có số nơtrôn N khác nhau, do đó có số khối A = Z + N khác nhau (có cùng một vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn)

1 2

1 3

1 hay

o Hyđrô có ba đồng vị là:

+ Hyđrô thường H11 chiếm 99,9% hyđrô thiên nhiên

+ Hyđrô nặng hay đơtêri H 12D

2

1 hay chiếm 0,015% hyđrô thiên nhiên.

+ Hyđrô siêu nặng hay triti H 13T

3

1 hay hạt nhân này không bền, thời gian sống của nó khoảng 10 năm.

o Cacbon có nhiều đồng vị, trong đó chỉ có hai đồng vị bền là C126 và C136 Trong một khối cacbon tự nhiên bền vững, C126 chiếm

khoảng 98,89% và C136 chiếm khoảng 1,11%

- Đồng vị phóng xạ là đồng vị mà các hạt nhân của nó có thể phóng ra các tia phóng xạ và biến đổi hạt nhân của nguyên tố khác

Ví dụ: Đồng vị U He 234 Th

90 4 2 238

2 Khối lượng hạt nhân

- Các hạt nhân có khối lượng rất lớn so với khối lượng của electron; vì vậy khối lượng nguyên tử tập trung gần như toàn bộ ở hạt nhân Để tiện cho tính toán khối lượng hạt nhân, người ta định nghĩa một đơn vị mới đó khối lượng cỡ khối lượng các hạt nhân Đơn vị này gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u

- Đơn vị khối lượng nguyên tử u có giá trị bằng 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị 12C

6 , vì vậy còn gọi là đơn vị cacbon

kg

23 1,66055.10 10

023 , 6

012 , 0 12

1

- Khối lượng và năng lượng

o Theo hệ thức Anh-xtanh về mối quan hệ giữa năng lượng E và khối lượng m của cùng một vật có dạng: E = mc2

o Năng lượng tính ra đơn vị eV tương ứng với khối lượng 1u là: E = uc2 ≈ 931,5 MeV => 1u ≈ 931,5 MeV/c2

(MeV/c2 cũng được coi là đơn vị đo khối lượng hạt nhân)

o Chú ý: Lý thuyết Anh-xtanh, một vật có khối lượng nghỉ m0 (khối lượng của vật ở trạng thái nghỉ), khi chuyển động với tốc độ v,

khối lượng sẽ tăng lên thành m (khối lượng động) với 2

2 0

1

c v

m m

−

=

Khi đó năng lượng của vật (năng lượng toàn phần) là E = mc2 = 2

2

2 0

1

c v

c m

−

Năng lượng E 0 = m 0 c 2 được gọi là năng lượng nghỉ và hiệu số E – E0 = (m - m 0 )c 2 chính là động năng của vật

II NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

1 Lực hạt nhân

- Các nuclôn trong hạt nhân hút nhau bằng các lực rất mạnh tạo nên hạt nhân bền vững Các lực hút đó gọi là lực hạt nhân

CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN

- Lực hạt nhân khơng phải là lực tĩnh điện vì lực hạt nhân luơn là lực hút giữa hai prơtơn, giữa hai nơtron và giữa một nơtron với một

prơtơn Lực hạt nhân khơng phụ thuộc vào điện tích.

- Lực hạt nhân khơng cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; nĩ là một loại lực truyền tương tác giữa các nuclơn trong hạt nhân

Lực này cũng được gọi là lực tương tác mạnh, nhưng chỉ tác dụng khi khoảng cách giữa hai nuclơn bằng hoặc nhỏ hơn kích thước của hạt nhân.

2 Năng lượng liên kết của hạt nhân

- Khối lượng của một hạt nhân luơn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclơn tạo thành hạt nhân đĩ

- Độ chênh lệch giữa hai khối lượng đĩ được gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu ∆m: ∆m = Zmp + (A - Z)mn - mx

Trong đĩ:

Z prơtơn

(A – Z)mn là khối lượng của (A - Z) nơtron mx là khối lượng của hạt nhân X

- Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với thừa số c2

Wlk = [Zmp + (A – Z)mn – mx]c2 Hay Wlk = ∆mc2

- Năng lượng liên kết riêng (kí hiệu A

W lk

) là năng lượng liên kết tính cho một nuclơn Hạt nhân cĩ năng lượng liên kết riêng càng lớn, thì càng bền vững

3 Phản ứng hạt nhân

- Phân loại: Phản ứng hạt nhân thường chia làm hai loại:

+ Phản ứng tự phát là quá trình phân rã của một hạt nhân khơng bền vững thành các hạt nhân khác

+ Phản ứng hạt nhân kích thích là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo thành các hạt nhân khác

- Đặc tính của phản ứng hạt nhân:

+ Biến đổi các hạt nhân + Biến đổi các nguyên tố + Khơng bảo tồn khối lượng nghỉ

- Các định luật bảo tồn trong phản ứng hạt nhân

o Bảo tồn điện tích: Tổng điện tích của các hạt tham gia phản ứng bằng tổng điện tích của các hạt tạo thành sau phản ứng

(Z A+Z B =Z C+Z D)

o Bảo tồn số nuclơn (bảo tồn số A): Prơtơn cĩ thể biến thành nơtrơn và ngược lại nhưng số nuclơn là khơng đổi

(A A+A B=A C+A D)

o Bảo tồn năng lượng tồn phần: Tổng năng lượng của một hệ kín được bảo tồn

(E A+E đA) (+ E B+E đB) (= E C+E đC) (+ E D+E đD)

o Bảo tồn động lượng: Động lượng của một hệ kín được bảo tồn uur uur uur uur pA + pB = pC + pD

- Năng lượng phản ứng hạt nhân:

Gọi tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng là mtrước, tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng là msau

+ Phản ứng tỏa năng lượng khi mtrước > msau, năng lượng tỏa ra được tính bằng cơng thức: Wtỏa = W = (mtrước – msau)c2

+ Phản ứng thu năng lượng khi mtrước < msau, năng lượng thu được tính bằng cơng thức: Wthu = |W| = -W

III PHĨNG XẠ

1 Hiện tượng phĩng xạ

- ĐN: Phĩng xạ là quá trình phân hủy tự phát của một hạt nhân khơng bền vững (tự nhiên hay nhân tạo) Quá trình phân hủy này kèm theo

sự tạo ra các hạt và cĩ thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ Hạt nhân tự phân hủy gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau phân hủy gọi là hạt nhân con

- Các dạng phĩng xạ

+ Phĩng xạ α

Hạt nhân mẹ X phân rã tạo thành hạt nhân con Y, đồng thời phát ra tia phĩng xạ α theo phản ứng sau:

He Y

X A Z A

Z → −42 +24

− hay cĩ thể viết Z A X Z A− 24He

−

→

α

* Bản chất là chùm hạt nhân hêli 42He gọi là hạt α

* Tính chất: mang điện tích (+2e) nên tia α lệch về bản cực âm của tụ điện Hạt α phĩng ra với vận tốc v ≈ 107m/s, làm ion hĩa mơi trường và mất dần năng lượng, vì vậy nĩ chỉ đi được tối đa trong khơng khí 8cm và khả năng đâm xuyên yếu

+ Phĩng xạ β

-Phĩng xạ β- là quá trình phát ra tia β- Tia β- là các dịng electron ( e−01 )

A

Z →β − + 1 + Phĩng xạ β+ là quá trình phát ra tia β+ Tia β- là các dịng pơzitron (01 ) Pơzitron (e 01 ) cĩ điện tích +e và cĩ khối lượng bằng khốie

Dạng tổng quát của quá trình phóng xạ: X Z A Y

A

Z →β + − 1 + Tính chất: Các hạt β phóng ra với vận tốc v ≈ c = 3.108m/s, cũng làm ion hóa môi trường nhưng yếu hơn tia α nên tia β có thể đi xa hàng trăm mét trong không khí và khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia α

+ Phóng xạ γ

* Bản chất: là sóng điện từ có bước sóng ngắn (λ < 0,01nm), đồng thời là chùm phôtôn có năng lượng cao

* Tính chất: tia γ có khả năng đâm xuyên rất lớn, có thể đi qua lớp chì dày hàng chục cm và gây nguy hiểm cho con người, vì không mang điện nên nó không bị lệch trong điện trường và từ trường

2 Định luật phóng xạ

- Đặc tính của quá trình phóng xạ

+ Có bản chất là quá trình biến đổi hạt nhân + Có tính tự phát và không điều khiển được + Là một quá trình ngẫu nhiên

- Định luật phóng xạ

+ Xét một mẫu p.xạ có N h.nhân tại thời điểm t Tại thời điểm (t + dt) số h.nhân giảm đi và trở thành (N +dN) với dN < 0

Trong đó λ là một hằng số dương gọi là hằng số phóng xạ N dt

dN

λ

=

+ Gọi N0 là số hạt nhân của mẫu phóng xạ tồn tại lúc t = 0, số hạt nhân N vào thời điểm t > 0 là: N = N0

t

e λ

- Chu kỳ bán rã: Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã, cứ sau mỗi chu kỳ này thì ½ số nguyên tử

693 , 0 2 ln

=

=

T

3 Đồng vị phóng xạ nhân tạo

- Ngoài các đồng vị p.xạ có sẵn trong tự nhiên, người ta chế tạo được nhiều đồng vị p.xạ gọi là đồng vị p.xạ nhân tạo

- Phóng xạ nhân tạo và phương pháp nguyên tử đánh dấu

+ Bằng phương pháp tạo ra phóng xạ nhân tạo, người ta tạo ra các hạt nhân phóng xạ của các nguyên tố X bình thường, không phải là tạo ra chất phóng xạ theo sơ đồ tổng quát sau: X n A Z X

A Z

1 1

0 → + +

+A+Z1X

là các đồng vị phóng xạ của X Khi trộn lẫn các hạt nhân bình thường không phóng xạ, các hạt nhân phóng xạ A+Z1X

được gọi là các nguyên tử đánh dấu, cho phép ta khảo sát sự tồn tại, sự phân bố, sự chuyển vận của nguyên tố X Phương pháp nguyên tử đánh dấu

có nhiều ứng dụng trong sinh học, hóa học, y học

- Đồng vị 14C, đồng hồ Trái Đất

+ Ở tầng cao khí quyển, trong thành phần của tia vũ trụ có các nơtron chậm (tốc độ vào cỡ vài tram mét trên giây) Một nơtron chậm

khi gặp hạt nhân N147 (có trong khí quyển) tạo nên phản ứng: n N C 11p

14 7 14 7 1

C

14

6 là một đồng vị phóng xạ β-, chu kỳ bán rã 5 730 năm

+ Trong khí quyển có cácbon đioxit: Trong các hnhân cacbon ở đây có lẫn cả C126 và C146 (tỉ lệ không đổi: C146 chiếm 10-6 %)

+ Các loài thực vật hấp thụ CO2 trong không khí, trong đó cacbon thường và cacbon phóng xạ với tỉ lệ 10-6% Khi loài thực vật ấy chết, không còn sự hấp thụ CO2 trong không khí và C146 không còn tái sinh trong thực vật nữa Vì C146 phóng xạ nên lượng C146 giảm dần trong thực vật đó So sánh các tỉ lệ đó cho phép ta xác định thời gian từ lúc loài thực vật đó chết đến nay Phương pháp này cho phép tính các khoảng thời gian từ 5 đến 55 thế kỉ

IV PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

1 Cơ chế của phản ứng phân hạch

- Phản ứng phân hạch là gì ? Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.

- Phản ứng phân hạch kích thích

+ Xét các phản ứng phân hạch của các hạt nhân: U23592 , U23892 , 23994Pu vì đó là những nguyên liệu cơ bản của công nghiệp năng lượng hạt nhân

+ Để truyền năng lượng kích hoạt cho hạt nhân X là cho một nơtron bắn vào X để X “bắt” nơtron đó Khi “bắt” nơtron, hạt nhân X chuyển sang một trạng thái kích thích, kí hiệu X* Trạng thái này không bền vững và kết quả xảy ra phân hạch

n + X → X*→ Y + Z + kn (k = 1, 2, 3) + Hạt nhân X* vỡ thành hai mảnh kèm theo một vài nơtron phát ra

+ Quá trình phân hạch của X không trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X*

2 Năng lượng phân hạch

- Xét các phản ứng phân hạch U23592 sau đây:

CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN

n I Y U U

0 138 53 95 39

* 236 92 235 92 1

n Sr Xe U

U

0 95 38 139 54

* 236 92 235 92 1

- Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng

+ Các phép tính tốn chứng tỏ phản ứng phân hạch trên là phản ứng tỏa năng lượng, nlượng đĩ gọi là năng lượng phân hạch

+ Ví dụ: Sự phân hạch của 1g 235U giải phĩng một năng lượng bằng 8,5.1010J, tương đương với năng lượng vủa 8,5 tấn than hoặc 2 tấn dầu tỏa ra khi cháy hết

- Phản ứng phân hạch dây chuyền

+ Sau mỗi lần phân hạch, cĩ k nơtron được giải phĩng đến kích thích các hạt nhân 235U khác tạo nên những phân hạch mới Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtron giải phĩng là kn và kích thích kn phân hạch mới

+ Khi k < 1 phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh

+ Khi k = 1 phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra khơng đổi theo thời gian

+ Khi k > 1 phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra tăng nhanh và cĩ thể gây nên bùng nổ

+ Muốn cho k ≥ 1, khối lượng của chất phân hạch phải đủ lớn để số nơtron bị “bắt” nhỏ hơn nhiều so nhiều so với số nơtron được giải phĩng

+ Khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để phản ứng phân hạch dây chuyền duy trì được trong đĩ gọi là khối lượng tới hạn

3 Phản ứng phân hạch cĩ điều khiển

- Phản ứng phân hạch này được thực hiện trong các lị phản ứng hạt nhân, tương ứng với trường hợp k = 1

- Để đảm bảo cho k = 1, người ta dùng những thanh điều khiển cĩ chứa bo hoặc cađimi

- Vì bo hoặc cađimi cĩ tác dụng hấp thụ nơtron nên khi số nơtron tăng quá nhiều người ta cho các thanh điều khiển ngập sâu vào trong lị

để hấp thụ nơtron thừa Nhiên liệu phân hạch trong các lị phản ứng thường là 235U hay 239Pu

- Năng lượng tỏa ra trong lị phản ứng khơng đổi theo thời gian

V PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH.

1 Cơ chế của phản ứng nhiệt hạch

- Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng trong đĩ hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn

- Điều kiện thực hiện

+ Nhiệt độ cao (50 ÷ 100 triệu độ) để chuyển hỗn hợp nhiên liệu sang trạng thái plasma

+ Mật độ hạt nhân trong plasma (n) phải đủ lớn

+ Thời gian duy trì trạng thái plasma (τ) ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn

16

14 10 ) 10

(

cm

s

nτ≥ ÷

là điều kiện cơ bản để xảy ra phản ứng hạt nhân

2 Năng lượng nhiệt hạch

Năng lượng tỏa ra bởi các phản ứng nhiệt hạch được gọi là năng lượng nhiệt hạch

3 Phản ứng nhiệt hạch trên Trái Đất

- Trên Trái Đất, lồi người đã tạo ra phản ứng nhiệt hạch khi thử bom H và đang nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch cĩ điều khiển

- Phản ứng nhiệt hạch cĩ điều khiển

MeV n

He H

0 4 2 3 1 2

- Muốn tiến hành được phản ứng nhiệt hạch cho các hạt nhân 21H và 31H thì phải tiến hành theo ba cách:

+ Đưa nhiệt độ lên cao

+ Dùng các máy gia tốc

+ Dùng chùm laze cực mạnh

HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

I HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

1 Cấu tạo hạt nhân:

−

−

−

= +







27 19

27

1,67262.10 prôtôn

1,6.10 được tạo nên từ

1,67493.10 ( - ) nơtrôn

0 : không mang điện

p p A

Z

n p

Z

X

N A Z

q

2 Đơn vị khối lượng nguyên tử (u):



1,008665

p n

3 Các cơng thức liên hệ:

a Số mol:

23 A

N: số hạt nhân nguyên tử

;

A A A

=



4 Bán kính hạt nhân:

1

15 3

R = − A m

II NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

1 Độ hụt khối:

0 0

m Zm A Z m

m m m





2 Hệ thức Einstein: E mc = 2; 1 uc2 = 931,5 MeV ; 1 MeV = 1,6.10− 13J

3 Năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng:

a Năng lượng liên kết: ∆ = ∆ E mc2

b Năng lượng liên kết riêng: E : tính cho một nuclôn

A

δ ∆ =

Chú ý: H.nhân cĩ số khối trong khoảng từ 50 đến 70, n.lượng liên kết riêng của chúng cĩ giá trị lớn nhất vào khoảng 8,8 MeV/nu

III PHĨNG XẠ

1 Định luật phĩng xạ:

λ

λ

λ

−

−

 = =









0 0

0 0

ln 2

( ) 2

t t

T

t t

T

N

2 Độ phĩng xạ:

0 0

10

ln 2

( ) 2

t t

T

H

T s

H N H N Bq Ci

−







3 Thể tích của dung dịch chứa chất phĩng xạ:

0 0

2t T

H

H

=

Trong đĩ: V ø la the åtích dung dịch chứa H

Chu kì bán rã của một số chất

CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN

Chất phĩng xạ Cacbon C126 Oxi O168 235

92

Urani U Poloni21084Po Rađi22688Ra Radon21986Ra 131

53

Iôt I Chu kì bán rã T = 5730 năm T= 122 s 8

7,13.10 năm

T= T = 138 ngày T= 1620 năm T= 4 s T= 8 ngày

3 Chất phĩng xạ bị phân rã:

a Số hạt nhân nguyên tử bị phân rã: ∆ = N N0− = N N0(1 − e− λt)

b Khối lượng hạt nhân nguyên tử bị phân rã: ∆ = m m0 − = m m0(1 − e− λt)

Chú ý: Số hạt nhân nguyên tử tạo thành bằng số hạt nhân nguyên tử phĩng xạ bị phân rã

B

A → + B C = N = ∆ N ; khơng cĩ định luật bảo tồn khối lượng.

4 Các tia phĩng xạ:

a Tia α : 24α là hạt He24 b Tia β:

là pozitron e có hai loại

là electron e

β β

+

−







c Tia γ : Cĩ bước sĩng ngắn λ < 10 m− 11 , cĩ năng lượng rất lớn

IV PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

1 Phản ứng hạt nhân:

C

A

2 Các định luật bảo tồn:

a Định luật bảo tồn điện tích: ZA + ZB = ZC + ZD

b Định luật bảo tồn số nuclon: AA+ AB = AC + AD

c Định luật bảo tồn năng lượng: ( EA+ EđA) ( + EB + EđB) ( = EC + EđC) ( + ED+ EđD)

d Định luật bảo tồn động lượng: uur uur uur uur pA+ pB = pC + pD

3 Các cơng thức liên hệ:

a Động năng:

2

đ

b Động lượng: ur p mv = r hay p mv p = ; ur ↑↑ v r

c Liên hệ:

2

đ

2

p = mE

4 Năng lượng trong phản ứng hạt nhân:

Khối lượng các hạt nhân trước phản ứng: M0 = mA+ mB

Khối lượng các hạt nhân sau phản ứng: M m = C+ mD

a Phản ứng tỏa năng lượng: M0 > M Năng lượng tỏa ra là: 2

0

E M M c

b Phản ứng thu năng lượng: M0 < M Năng lượng thu vào là: 2

0

đ

E = ∆ + E E ∆ = E M M c −

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

1. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Hạt nhân nguyên tử X Z A được cấu tạo gồm Z nơtron và A prôton

B Hạt nhân nguyên tử X Z A được cấu tạo gồm Z prôton và A nơtron

C Hạt nhân nguyên tử Z A X được cấu tạo gồm Z prôton và (A - Z) nơtron

D Hạt nhân nguyên tử X Z A được cấu tạo gồm Z nơtron và (A + Z) prôton

2. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton

B Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các nơtron

C Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton và các nơtron

D Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton, nơtron và electron

3. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số khối A bằng nhau

B Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số prôton bằng nhau, số nơtron khác nhau

C Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số nơtron bằng nhau, số prôton khác nhau

D Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có khối lượng bằng nhau

4. Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị khối lượng nguyên tử?

5 Định nghĩa nào sau đây về đơn vị khối lượng nguyên tử u là đúng?

A u bằng khối lượng của một nguyên tử Hyđrô H11

B u bằng khối lượng của một hạt nhân nguyên tử Cacbon H11

C u bằng 12

1

khối lượng của một hạt nhân nguyên tử Cacbon 126C

D u bằng 12

1

khối lượng của một nguyên tử Cacbon C126

6. Hạt nhân H U23892 có cấu tạo gồm:

A 238p và 92n; C 92p và 238n;

B 238p và 146n; D 92p và 146n

7. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Năng lượng liên kết là toàn bộ năng lượng của nguyên tử gồm động năng và năng lượng nghỉ

B Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân

C Năng lượng liên kết là năng lượng toàn phần của nguyên tử tính trung bình trên số nuclon

D Năng lượng liên kết là năng lượng liên kết các electron và hạt nhân nguyên tử

8. Hạt nhân đơteri D12 có khối lượng 2,0136u Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là

1,0087u Năng lượng liên kết của hạt nhân D12 là:

9. Hạt nhân Co2760 có cấu tạo gồm:

A 33 prôton và 27 nơtron; B 27 prôton và 60 nơtron

C 27 prôton và 33 nơtron; D 33 prôton và 27 nơtron

10.Hạt nhân Co2760 có khối lượng là 55,940u Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là

1,0087u Độ hụt khối của hạt nhân Co2760 là:

A 4,544u; B 4,536u; C 3,154u; D 3,637u

11.Hạt nhân Co2760 có khối lượng là 55,940u Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là

CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN 1,0087u Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 60Co

27 là:

A 70,5MeV; B 70,4MeV; C 48,9MeV; D 54,4MeV

12.Chọn phát biểu nào đúng Phĩng xạ là hiện tượng một hạt nhân:

A phát ra một bức xạ điện từ B tự phát ra các tia α, β, γ

C tự phát ra tia phĩng xạ và biến thành một hạt nhân khác

D phĩng ra các tia phĩng xạ, khi bị bắn phá bằng những hạt chuyển động nhanh

13.Phát biểu nào sau đây là Sai khi nĩi về tia anpha?

A Tia anpha thực chất là hạt nhân nguyên tử hêli ( He24 )

B Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị lệch về phía bản âm tụ điện

C Tia anpha phĩng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng

D Khi đi trong khơng khí, tia anpha làm ion hố khơng khí và mất dần năng lượng

14.Phát biểu nào sau đây là Sai khi nĩi về tia anpha?

A Tia anpha thực chất là hạt nhân nguyên tử hêli ( He24 )

B Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị lệch về phía bản âm tụ điện

C Tia anpha phĩng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng

D Khi đi trong khơng khí, tia anpha làm ion hố khơng khí và mất dần năng lượng

15.Trong các biểu thức sau đây, biểu thức nào đúng với nội dung của định luật phĩng xạ? (với m0 là khối lượng của

chất phĩng xạ ban đầu, m là khối lượng chất phĩng xạ cịn lại tại thời điểm t, λ là hằng số phĩng xạ)

A m0=m.e λt. B m=m0.e λt;

C m=m.0eλt; D m=21m0.e λt

16.Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Phĩng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra sĩng điện từ

B Phĩng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra các tia α, β,

C Phĩng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra các tia khơng nhìn thấy và biến đổi thành hạt nhân khác

D Phĩng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử nặng bị phá vỡ thành các hạt nhân nhẹ khi hấp thụ nơtron

17.Kết luận nào về bản chất của các tia phĩng xạ dưới đây là khơng đúng?

A Tia α, β, γ đều cĩ chung bản chất là sĩng điện từ cĩ bước sĩng khác nhau

B Tia α là dịng các hạt nhân nguyên tử

C Tia β là dịng hạt mang điện

D Tia γ là sĩng điện từ

18.Cơng thức nào dưới đây khơng phải là cơng thức tính độ phĩng xạ?

A ( )

( )

dt

dN

t =−

( )

dt

dN

t =

;

t

H = 02− .

19.Chọn đáp án đúng: Trong phĩng xạ β− hạt nhân X A

Z biến đổi thành hạt nhân Y Z A

' ' thì:

A Z' = (Z + 1); A' = A; B Z' = (Z - 1); A' = A

C Z' = (Z + 1); A' = (A - 1); D Z' = (Z - 1); A' = (A + 1)

20.Chọn đáp án đúng: Trong phĩng xạ β+ hạt nhân X A

Z biến đổi thành hạt nhân Y Z A

' ' thì:

A Z' = (Z - 1); A' = A; B Z' = (Z – 1); A' = (A + 1)

C Z' = (Z + 1); A' = A; D Z' = (Z + 1); A' = (A - 1)

21.Một lượng chất phĩng xạ cĩ khối lượng m0 Sau 5 chu kỳ bán rã khối lượng chất phĩng xạ cịn lại là:

22. 1124Na là chất phĩng xạ β− với chu kỳ bán rã 15 giờ Ban đầu cĩ một lượng Na24

11 thì sau một khoảng thời gian bao nhiêu lượng chất phĩng xạ trên bị phân rã 75%?

một năm lượng Co trên bị phân rã bao nhiêu phần trăm?

24.Một lượng chất phóng xạ 22286Rn ban đầu có khối lượng 1mg Sau 15, 2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Chu kỳ bán

rã của Rn là:

A 4,0 ngày; B 3,8 ngày; C 3,5 ngày; D 2,7 ngày

25.Một lượng chất phóng xạ 22286Rn ban đầu có khối lượng 1mg Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Độ phóng xạ

của lượng Rn còn lại là:

A 3,40.1011Bq; B 3,88.1011Bq;

C 3,58.1011Bq; D 5,03.1011Bq

26.Chất phóng xạ 21084Po phát ra tia α và biến đổi thành 20682Pb Chu kỳ bán rã của Po là 138 ngày Ban đầu có 100g Po

thì sau bao lâu lượng Po chỉ còn 1g?

A 916,85 ngày; B 834,45 ngày;

C 653,28 ngày; D 548, 69 ngày

27.Chất phóng xạ 21084Po phát ra tia α và biến đổi thành 206Pb

82 Biết khối lượng các hạt là mPb= 205,9744u, mPo = 209,9828u, mα = 4,0026u Năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân Po phân rã là:

A 4,8MeV; B 5,4MeV; C 5,9MeV; D 6,2MeV

28.Chất phóng xạ 21084Po phát ra tia α và biến đổi thành 20682Pb Biết khối lượng các hạt là mPb = 205,9744u, mPo =

209,9828u, mα = 4,0026u Năng lượng tỏa ra khi 10g Po phân rã hết là:

A 2,2.1010J; B 2,5.1010J; C 2,7.1010J; D 2,8.1010J

29.Chất phóng xạ 21084Po phát ra tia α và biến đổi thành 20682Pb Biết khối lượng các hạt là mPb = 205,9744u, mPo =

209,9828u, mα = 4,0026u Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên và sự phân rã không phát ra tia γ thì động năng của hạt α

là:

A 5,3MeV; B 4,7MeV; C 5,8MeV; D 6,0MeV

30.Chất phóng xạ 21084Po phát ra tia α và biến đổi thành 20682Pb Biết khối lượng các hạt là mPb = 205,9744u, mPo =

209,9828u, mα = 4,0026u Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên và sự phân rã không phát ra tia γ thì động năng của hạt

nhân con là:

A 0,1MeV; B 0,1MeV; C 0,1MeV; D 0,2MeV

31.Chất phóng xạ I13153 có chu kỳ bán rã 8 ngày đêm Ban đầu có 1,00g chất này thì sau 1 ngày đêm còn lại bao nhiêu?

32.Đồng vị U23492 sau một chuỗi phóng xạ α và β− biến đổi thành 206Pb

82 Số phóng xạ α và β− trong chuỗi là:

A 7 phóng xạ α, 4 phóng xạ β−;

B 5 phóng xạ α, 5 phóng xạ β−.

C 10 phóng xạ α, 8 phóng xạ β−;

D 16 phóng xạ α, 12 phóng xạ β−.

33.Chọn câu trả lời đúng Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt nhân tham gia:

D Tăng hoặc giảm tuỳ theo phản ứng

34.Trong dãy phân rã phóng xạ X 20782Y

235

92 → có bao nhiêu hạt α và β được phát ra?

A 3α và 7β B 4α và 7β C 4α và 8β D 7α và 4β

35.Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về phản ứng hạt nhân?

A Phản ứng hạt nhân là sự va chạm giữa các hạt nhân

B Phản ứng hạt nhân là sự tác động từ bên ngoài vào hạt nhân làm hạt nhân đó bị vỡ ra

C Phản ứng hạt nhân là sự tương tác giữa hai hạt nhân, dẫn đến sự biến đổi của chúng thành các hạt nhân khác

D A, B và C đều đúng

36.Kết quả nào sau đây là sai khi nói về khi nói về định luật bảo toàn số khối và định luật bảo toàn điện tích?

A A1 + A2 = A3 + A4 B Z1 + Z2 = Z3 + Z4

C A1 + A2 + A3 + A4 = 0 D A hoặc B hoặc C đúng

CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN

37.Kết quả nào sau đây là sai khi nĩi về định luật bảo tồn động lượng?

A PA + PB = PC + PD

B mAc2 + KA + mBc2 + KB = mCc2 + KC + mDc2 + KD

C PA + PB = PC + PD = 0

D mAc2 + mBc2 = mCc2 + mDc2

38.Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Vế trái của phương trình phản ứng cĩ thể cĩ một hoặc hai hạt nhân

B Trong số các hạt nhân trong phản ứng cĩ thể cĩ các hạt đơn giản hơn hạt nhân (hạt sơ cấp)

C Nếu vế trái của phản ứng chỉ cĩ một hạt nhân cĩ thể áp dụng định luật phĩng xạ cho phản ứng

D A, B và C đều đúng

39.Cho phản ứng hạt nhân F+p→16O+X

8 19

9 , hạt nhân X là hạt nào sau đây?

40.Cho phản ứng hạt nhân Mg+X→22Na+α

11 25

12 , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây?

A α; B T31 ; C D12 ; D P

41.Cho phản ứng hạt nhân Cl+X→37Ar+n

18 37

17 , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây?

A 11H; B D12 ; C T31 ; D He24

42.Cho phản ứng hạt nhân 3T+X →α+n

1 , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây?

A H11 ; B 12D; C T31 ; D He24

43.Cho phản ứng hạt nhân H 21H n 17,6MeV

3

1 + →α+ + , biết số Avơgađrơ N

A = 6,02.1023 Năng lượng toả ra khi tổng hợp được 1g khí hêli là bao nhiêu?

A ΔE = 423,808.103J B ΔE = 503,272.103J

C ΔE = 423,808.109J D ΔE = 503,272.109J

44.Cho phản ứng hạt nhân Cl+p→37Ar+n

18 37

17 , khối lượng của các hạt nhân là m (Ar) = 36,956889u, m(Cl) = 36,956563u, m(n) = 1,008670u, m(p) = 1,007276u, 1u = 931MeV/c2 Năng lượng mà phản ứng này toả ra hoặc thu vào là

bao nhiêu?

C Toả ra 2,562112.10-19J D Thu vào 2,562112.10-19J

45.Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 12C

6 thành 3 hạt α là bao nhiêu? (biết mC = 11,9967u, mα = 4,0015u)

C ΔE = 1,16189.10-19J D ΔE = 1,16189.10-13MeV

46.Cho phản ứng hạt nhân + Al→30P+n

15 27 13

α , khối lượng của các hạt nhân là m

α = 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn = 1,008670u, 1u = 931Mev/c2 Năng lượng mà phản ứng này toả ra hoặc thu vào là bao nhiêu?

A Toả ra 4,275152MeV B Thu vào 2,67197MeV

C Toả ra 4,275152.10-13J D Thu vào 2,67197.10-13J

47.Phản ứng hạt nhân sau: H T H 24He

1 1 3 2 2

H = 1,0073u; mD = 2,0136u; mT = 3,0149u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng toả ra trong phản ứng sau là:

A 18,35MeV; B 17,6MeV; C 17,25MeV; D 15,5MeV

48.Chọn câu Đúng: Sự phân hạch là sự vỡ một hạt nhân nặng:

A Một cách tự phát thành nhiều hạt nhân nhẹ hơn

B Thành hai hạt nhân nhẹ hơn do hấp thụ một nơtron

C Thành hai hạt nhân nhẹ hơn và vài nơtron, sau khi hấp thụ một nơtron chậm

D Thành hai hạt nhân nhẹ hơn một cách tự phát

49.Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 năng lượng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV Khi

1kg U235 phân hạch hồn tồn thì toả ra năng lượng là:

A 8,21.1013J; B 4,11.1013J;

C 5,25.1013J; D 6,23.1021J

50 Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 năng lượng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV Một