Ôn thi tốt nghiệp (Vật lý hạt nhân)

+Nếu một nguyên tố có stt Z trong bảng HTTH Z gọi là nguyên tử số thì nguyên tử của nó có Z electron ở vỏ ngoài và hạt nhân của nó có Z prôtôn và N nơtrôn.Tổng số A=Z+N gọi là khối lợng

Vật lý hạt nhân.

A.Tóm tắt lí thuyết

1.Cấu tạo hạt nhân nguyên tử.

+Nguyên tử đợc cấu tạo bởi:một hạt ở giữa gọi là hạt nhân, xung quanh là các electron

+Hạt nhân đợc cấu tạo bởi các nuclôn đó là:prôtôn(p),mang một điện tích nguyên tố dơng+e

và nơtrôn(n),không mang điện

+Nếu một nguyên tố có stt Z trong bảng HTTH (Z gọi là nguyên tử số) thì nguyên tử của nó

có Z electron ở vỏ ngoài và hạt nhân của nó có Z prôtôn và N nơtrôn.Tổng số A=Z+N gọi là khối lợng số hặc số khối

+Ta thờng kí hiệu nguyên tử hoặc hạt nhân của nó là: A X

Z hoặc XA

2.Lực hạt nhân.

Các nuclôn tơng tác với nhau bằng lực hạt nhân Lực hạt nhân có bán kính tác dụng vào khoảng 10-15m

3.Đồng vị.

Các nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z nhng có số nơtrôn N khác nhau gọi là

đồng vị

4.Đơn vị khối lợng nguyên tử.

ĐVKLNT(hay ĐV cacbon) kí hiệu là u,bằng 1/12 khối lợng của đồng vị phổ biến của nguyên

tử cacbon12C

6

*Số Avôgađrô NA là số nguyên tử trong 12gam12C

6

Giá trị: NA=6,022.1023/mol

5.Sự phóng xạ.

Phóng xạ là hiện tợng một hạt nhân tự động phóng ra những bức xạ gọi là tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác

6.Các tia phóng xạ.

+Tia anpha(α ):là các hạt nhân của nguyên tử 4He

2 , có v=107m/s,làm ion hóa môi trờng,khả năng đâm xuyên không lớn

+Tia bêta: gồm hai loại là bêta cộng(β +) và bêta trừ(β −)

• bêta trừ(β −):là các electron

• bêta cộng(β +) còn đợc gọi là pôzitôn:là các electron dơng

Các hạt β có vậntốc lớn xấp sỉ vận tốc ánh sáng,làm ion hóa môi trờng

+Tia gamma(γ ):là sóng điện từ có bớc sóng rất ngắn(dới 0,01nm),không bị lệch trong điện

trờng,có khả năng đâm xuyên lớn

7.Định luật phóng xạ.

• NX:HTPX hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động ngoài

• ĐLPX:Mỗi chất phóng xạ đợc đặc trng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã,cứ sau mỗi chu kỳ này thì 1/2 số nguyên tử của chất ấy đã biến đổi thành chất khác

• Biểu thức: t m t T

e m

0

2

=

e N

0

2

=

= − λ

Với 2 0,693:

T T

Ln

=

=

m,N:khối lợng hoặc số nguyên tử của chất phóng xạ ở thời điểm t

Mối liên hệ giữa m và N:

A

N m

= ( m<g>,A<g>)

8.Độ phóng xạ (H).

Độ phóng xạ của một lợng chất phóng xạ là đại lợng đặc trng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu, đo bằng số phân rã trong 1 giây

Biểu thức: H= t

o

t N H e e

Vậy: Độ phóng xạ bằng số nguyên tử nhân với hằng số phóng xạ

Đơn vị: becơren( Bq) hoặc curi( Ci), 1Ci=3,7.1010 Bq

9.Phản ứng hạt nhân

• Đ/n:Là tơng tác giữa hai hạt nhân dẫn đến sự biến đổi chúng thành hạt nhân khác

• PT biểu diễn:A+B→C+D

• TH riêng:Sự phóng xạ: A→B+C (hạt nhân mẹ phóng ra bức xạ và chuyển thành hạt nhân

con)

10.Các ĐLBT trong phản ứng hạt nhân.

+Bảo toàn số nuclôn( số khối A)

+ Bảo toàn điện tích ( hoặc nguyên tử số Z)

+ Bảo toàn năng lợng và bảo toàn động lợng

11.Sự phóng xạ và các quy tắc dịch chuyển.

*Phóng xạ α Phơng trình: X He A Y

Z

A Z

, ,

4

2 +

→

Với 



+

=

+

=

2

4

,

,

Z Z

A A

Kết luận:Hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng HTTH so với hạt nhân mẹ

* Phóng xạβ − Phơng trình: X e A Y

Z

A Z

, ,

0

1 +

−

Với 



−

=

=

1

,

,

Z Z

A A

Kết luận:Hạt nhân con tiến1ô trong bảng HTTH so với hạt nhân mẹ Bản chất của phóng xạ β −là trong hạt nhân một nơtrôn biến thành một prôtôn cộng với một electron và một nơtrinô: n→p+e− + ν

* Phóng xạβ + Phơng trình: X e A Y

Z

A Z

, ,

0

1 +

+

Với 



+

=

=

1

,

,

Z Z

A A

Kết luận:Hạt nhân con lùi1ô trong bảng HTTH so với hạt nhân mẹ Bản chất của phóng xạ β +là sự biến đổi của prôtôn thành nơtrôn cộng với một pôzitôn và một nơtrinô: p→n+e+ + ν

*Phóng xạ γ.Là phóng xạ đi kèm theo các phóng xạ α vàβ ,không có sự biến đổi hạt nhân

trong phóng xạ γ.

12.Phản ứng hạt nhân nhân tạo.

*K/n:Là phản ứng hạt nhân do con ngời tạo ra bằng cách dùng những hạt nhẹ(gọi là đạn) bắn phá những hạt nhân khác (gọi là bia)

*Bk quỹ đạo của hạt mang điện chuyển động trong máy gia tốc Xiclôtrôn: R=mv qB

13.Ưng dụng của các đồng vị phóng xạ.

*Phơng pháp nguyên tử đánh dấu:Dùng để theo dõi sự di chuyển của chất lân trong thực vật bằng cách cho lân P32 vào lân thờng P31, vì P32 là chất phóng xạ β − lên ta theo dõi sự phóng xạ β − thì ta biết quá trình vận chuyển chất

*Dùng phóng xạ γ .Để tìm khuyết tật trong các sản phẩm đúc, bảo quản thực phảm,chữa

bệnh ng th…

*Phơng pháp cacbon14.Dùng để xác định tuổi của cổ vật bằng cách đo độ phóng xạ của vật ở thời điểm hiện tại từ đó suy ra tuổi của vật

14.Các tiên đề Anhxtanh.

*Tiên đề 1.Các hiện tợng vật lí xảy ra nh nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính

*Tiên đề 2.Vận tốc ánh sáng trong chân không đối với mọi hệ quy chiếu quán tính có cùng một giá trị c, không phụ thuộc vào vận tốc của nguồn sáng hay máy thu.c=3.108m/s

15.Hệ thức Anhxtanh giữa năng lợng và khối lợng.

Bt: E=m.c2

Lu ý:1MeV/c2=1,7827.10-30kg, 1u=931MeV/c2

16.Độ hụt khối và năng lợng liên kết.

• Độ hụt khối ∆m =m0 – m  0

m0=Zmp + Nmn : Tổng khối lợng của các nuclôn khi cha liên kết

(m m c

E = −

∆ Năng lợng liên kết đợc toả ra dới dạng động năng của các hạt nhân hoặc năng lợng tiaγ.

• Tỉ số:∆E / A gọi là năng lợng liên kết riêng,hạt nhân có ∆E / A càng lớn thì càng bền vững

17.Phản ứng hạt nhân toả năng lợng và thu năng lợng.

• Một phản ứng trong đó các hạt sinh ra có tổng khối lợng bé hơn các hạt ban đầu,nghĩa là bền vững hơn,là phản ứng tỏa năng lợng

• Một phản ứng hạt nhân sinh ra các hạt có tổng khối lợng lớn hơn các hạt ban đầu (kém bền vững) là phản ứng thu năng lợng

18.Hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lợng.

• Sự phân hạch:Là hiện tợng một hạt nhân(loại rất nặng) hấp thụ một nơtrôn rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình

• Phản ứng nhiệt hạch:Là sự kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn

B.Bài tập vận dụng

Câu1.Hạt nhân nguyên tử luôn luôn:

A.không mang điện B.mang điện dơng C.mang điện âm D.mang điện dơng hay âm ,tuỳ loại nguyên tử

Câu2.Hạt nhân nguyên tử chứa:

A.toàn nơtron C.cả nơtron,prôtôn và electron4/2/2008 B.toàn prôtôn D.nơtron và prôtôn(trừ hạt nhân nguyên tử hyđrô)

Câu3.Đồng vị là nguyên tử mà hạt nhân chứa:

A.cùng số prôtôn,nhng khác số nơtron

B cùng số nơtron,nhng khác số prôtôn

C cùng số nuclon,nhng số prôtôn và nơtron khác nhau

D cùng số prôtôn và số nơtron,nhng số khối khác nhau

Câu4.Đơn vị khối lợng nguyên tử là:

A.khối lợng của hạt nhân nguyên tử hyđro

B.khối lợng của một nguyên tử hyđro

C.khối lợng bằng 1/12 khối lợng của hạt nhân nguyên tử cacbon

D.khối lợng bằng 1/12 khối lợng của C12 của nguyên tử cacbon

Câu5.Cho các tia α ,β,γ qua khoảng giữa hai bản cực của một tụ điện thì:

A.tia α lệch nhiều hơn cả,sau đó đến tia β và γ

B tia α lệch về phía bản dơng, tia γ lệch về phía bản âm của bản tụ

C tia γ không bị lệch

D tia βkhông bị lệch

Câu6.Chu kì bán rã của một chất phóng xạ là khoảng thời gian để:

A.quá trình phóng xạ lặp lại nh lúc ban đầu

B.một nửa số nguyên tử chất ấy biến thành chất khác

C.khối lợng chất ấy giảm đi một nửa

D.một nửa số nguyên tử chất ấy hết khả năng phóng xạ

Câu7.Biểu thức của định luật phóng xạ là:

A.N=N0e− λt B.N N e t

λ

0

= C N0=Ne− λt D.N N e1 /λt

0

=

Câu8.Hệ thức giữa chu kỳ bán rã T và hằng số phóng xạλlà:

A λ=cT B.T=Ln2.λ C.T =logλ2 D.T =Lnλ2

Câu9.Trong phản ứng hạt nhân có sự bảo toàn :

A số nuclon B số prôtôn C số nơtron D.khối lợng

Câu10.Trong phóng xạ α so với hạt nhân mẹ ,hạt nhân con ở vị trí :

A.tiến 1 ô B.tiến 2 ô C.lùi 1 ô D.lùi 2 ô

Câu11 Trong phóng xạ β − so với hạt nhân mẹ ,hạt nhân con ở vị trí :

A.tiến 1 ô B.tiến 2 ô C.lùi 1 ô D.lùi 2 ô

Câu12 Trong phóng xạ β + so với hạt nhân mẹ ,hạt nhân con ở vị trí :

A.tiến 1 ô B.tiến 2 ô C.lùi 1 ô D.lùi 2 ô

Câu13.Có thể dùng máy Xiclôtron để gia tốc:

A.chỉ các electron B.chỉ các hạt mang điện dơng

C.chỉ các hạt mang điện âm hoặc dơng D.các hạt mang điện hoặc không mang điện

Câu14.Bán kính quỹ đạo của hạt mang điện q,khối lợng m,chuyển động với vận tốc v trong

máy Xiclôtron là:

A.R=qB mv B

mv

qB

R= C

mB

qv

R= D.R =mB qv

Câu15.Trong phản ứng hạt nhân P→ 205Pb+x

82

209

A.hạtα B.hạt β C.nơtron D.prôton

Câu16.Trong phản ứng hạt nhân C→ 14N +x

7

14

A.hạtα B.hạt β C.nơtron D.prôton

Câu17.Trong phản ứng hạt nhân x F O 4H e

2

16 8

19

A.hạtα B.hạt β C.nơtron D.prôton

Câu18.Một chất phóng xạ có chu kì bán rã T=8năm,có khối lợng ban đầu 1kg.Sau 4 năm,

l-ợng chất phóng xạ còn lại là:

A.0,7kg B.0,75kg C.0,65kg D.0,8kg

Câu19 Một chất phóng xạ có chu kì bán rã T=30ngày,thì hằng số phóng xạ là:

A.2,7.10-4s-1 B 2,7.10-5s-1 C 2,7.10-6s-1 D 2,7.10-7s-1

Câu20.1g cacbon tự nhiên có độ phóng xạ là 2,8Bq,biết chu kì bán rã của cacbon là 5600

năm.Nếu 1g cacbon của một cổ vật bằng gỗ có độ phóng xạ là 0,7Bq thì tuổi của cổ vật là: A.22400năm B 11200năm C 2800năm D 44800năm

Câu21.Trong vật lí hạt nhân đơn vị khối lợng là:

A.kg B.đơn vị khối lợng nguyên tử (u) C.đơn vị ev/c2 hoặc Mev/c2 D.cả A,B và C đều đúng

Câu22.Hạt nhân nguyên tử 209Bi

83 đợc cấu tạo bởi:

A.209n,83p B.83n,209p C.126n,83p D.83n,126p Câu23.Tính độ hụt khối và năng lợng liên kết của hạt nhân 60Co

27 biết

mCo=55,940u,mp=1,007276u,mn=1,008665u

A.∆m=4,542397u, ∆E=6,766.10-10 J;B ∆m=2,542397u, ∆E=3,766.10-10 J

C ∆m=3,542397u, ∆E=5,766.10-10 J;D ∆m=5,542397u, ∆E=7,766.10-10 J

Câu24.Cho hạt nhân 4H e

2 biết

mHe=4,001506u,mp=1,00726u,mn=1,008665u,u=931,5MeV/c2.Năng lợng liên kết riêng của hạt nhân 4H e

A.7,073811eV B.9,073811MeV C 7,073811MeV D.7,6311MeV

Câu25.Mỗi phản ứng phân hạch của U235 tỏa ra trung bình 200MeV.Năng lợng do 1g

U235 tỏa ra,nếu phân hạch hết là:

A.8,2.109 J B.82.109 J C.850.109 J D.8,5.109 J

Câu26.Trong dãy phân rã phóng xạ X 207Y

92

235

92 → có bao nhiêu hạt α và β − đợc phát ra: A.3α và 4β − B 7α và 4β − C 4α và 7β − D 7α và 2β −

Câu27 Gọi s là hệ số nhân nơtron, thì ĐK cần và đủ để phản ứng dây chuyền có thể sảy ra

là:

A.s <1 B.s >1 C.s =1 D.s≥1

Câu28.Số nguyên tử có trong 5g 222Rn

86 hạt:

A.13,5.1022 hạt B 1,35.1022 hạt C 3,15.1022 hạt D 31,5.1022 hạt

Câu29.Đồng vị phóng xạ 66Cu

29 có chu kì bán rã T=4,3phút Sau thời gian t=12,9 phút,độ phóng xạ của đồng vị này giảm xuống còn:

A.85% B.87,5% C.82,5% D.80%

Câu30.Cho phản ứng hạt nhân: Na p He 20Ne

10

4 2

23

mNa=22,983734u,mp=1,007276u, mHe=4,001506u, mNe=19,986950u.Kết luận nào sau là

đúng:

A.thu năng lợng,∆E=1,38MeV B thu năng lợng,∆E=2,38MeV

C toả năng lợng,∆E=2,38MeV D toả năng lợng,∆E=1,38MeV

Câu 31: Cho các tia phóng xạ α β β γ , + , − , đi vào một điện trờng đều theo phơng vuông góc với đờng sức Tia không bị lệch hớng trong điện trờng là :

A.Tia α B.tia β − C.tia β + D.tia γ

Câu 32:Cho phản ứng hạt nhân :1 14 1

A Z

n+ X → C+ p.Số Z và A của hạt nhân X lần lợt là

A 6 vcà 15 B 7 và 15 C 6 và 14 D 7 và

14

Câu 33:

Một chất phóng xạ có chu kì bán rã là T Ban đầu có 80mg chất phóng xạ này Sau khoảng thời gian t=2T ,lợng chất này còn lại là :

A 20mg B.40mg C.60mg D.10mg

Câu 34:Hạt nhân 31

15P có :

A 31 prôtôn và 15 nơtrôn B 15 prôtôn và 31 nơtrôn

C 16 prôtôn và 15 nơtron D 15 prôtôn và 16 nơtron Câu 35: Cho phản ứng hạt nhân : 27

13 Al X n

α + → + hạt nhân X là :

A.24

12Mg B 30

15Mg C 20

10Ne D 23

11Na

Câu 36: Chất phóng xạ iốt 131

53 I có chu kì bán rã 8 ngày Lúc đầu có 200g chất này Sau

24 ngày ,số gam iốt phóng xạ đã biến thành chất khác là :

A 175g B 150g C.50g D.25g Câu 37: Các nguyên tử đợc gọilà đồng vị khi hạt nhân của chúng có :”

A cùng số nuclôn B cùng số nơtron C cùng khối lợng D cùng số prôtôn.

Câu 38: Với c là vận tốc ánh sáng trong chân không ,hệ thức Anhxtanh giữa năng lợng nhỉ E và khối lợng m của vật là :

A E= m.c2 B E=m.c2/2 D E= 2m.c2 D E= m2c Câu 39: Nếu mộpt chất phóng xạ có hằng số phóng xạ λ thì có chu kì bán rã là :

A.T ln 2

λ

= B.T =ln2λ

C.T = λ ln 2 D.T=ln 2λ Câu 10:Số prôtôn và số nơtrôn của hạt nhân vàng 197

79 Aulà :

A nP=197 và nn=118 B nP=118 và nn=97 C nP=79 và nn=118 D.nP=79 và

nn=197

Câu 40:Biết các khối lợng mn=1,0087u ,mP=1,0073u Năng lợng liên kết hạt nhân

đơtêri D= 2

1 H là bao nhiêu?Biết khối lợng của hạt nhân D là mD=2,0136u.Lấy

1u=931MeV/c2.

A 3,2MeV B.2,2MeV C 1,8MeV

D.4,1MeV

Câu 41.Do phóng xạ ,hạt nhân nguyên tử A

Z X biến đổi thành hạt nhân nguyên tử 1

A

Z−Y

,trong đó hạt nhân A

Z Xđã phân rã :

A.α B,β − C.β + D.γ

Câu 42: Do phóng xạ ,hạt nhân nguyên tử A

Z X biến đổi thành hạt nhân nguyên tử 1

A

Z+Y

,trong đó hạt nhân A

Z Xđã phân rã :

A.α B,β − C.β + D.γ

Câu 43: tìm số nguyên tử N0 có trong m0=200g chất phóng xạ 131

53 I.

A.N0=9,19.1021 B N0=9,19.1023 C.N0=9,19.1021

D.N0=9,19.1024

Câu 44: Số prôtôn trong 15,9949gam 16

8 O là bao nhiêu :

A Z=4,82.1024 B Z= 6,023.1023 C.Z= 96,3423 D

14,45.1024