Hỏi sau khoảng thời gian 3T, số hạt nhân còn lại là bao nhiêu?. Sự phụ thuộc số hạt nhân X và Y theo thời gian được cho bởi đồ thị.. Theo thuyết tương đối, khối lượng của hạt này khi chu
Trang 1HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Câu 1(THPT CHUYÊN KHTN HÀ NỘI LẦN 1 2018): Một nguồn phóng xạ có chu kỳ bán rã T và tại
thời điểm ban đầu có 48N0 hạt nhân Hỏi sau khoảng thời gian 3T, số hạt nhân còn lại là bao nhiêu ?
A 4N0 B 6N0 C 8N0 D 16N0
Đáp án B
+ Số hạt nhân còn lại sau khoảng thời gian t 3T :=
t
T
N =48N 2− =6N
Câu 2(THPT CHUYÊN KHTN HÀ NỘI LẦN 1 2018): Cho năng lượng liên kết riêng của α là 7,10
MeV, của urani U234 là 7,63 MeV, của thôri Th230 là 7,70 MeV Năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân U234 phóng xạ α tạo thành Th230 là
A 12 MeV B 13 MeV C 14 MeV D 15 MeV
Đáp án C
+ Năng lượng tỏa ra =E ATh +Th A −AU =U 14 MeV
Câu 3(THPT CHUYÊN KHTN HÀ NỘI LẦN 1 2018): Đồng vị Na24 phóng xạ β- với chu kỳ bán rã T, tạo thành hạt nhân con Mg24 Tại thời điểm ban đầu khảo sát thì tỷ số khối lượng Mg24 và Na24
là 0,25 Sau thời gian 3T thì tỷ số trên là
Đáp án D
+ Theo giả thuyết bài toán, tại thời khảo sát t1, ta có:
0
0
0 0
t
t T
t
Na t T
0, 25 2 0,8 N
2
−
−
−
→ Tỉ số trên sau khoảng thời gian t 3T= : (Dethithpt.com)
t 3T t 3T
3
Mg
9
+
=
Câu 4(THPT CHUYÊN KHTN HÀ NỘI LẦN 1 2018): Tính chu kỳ bán rã của một chất phóng xạ, cho
biết tại thời điểm t1, tỷ số giữa hạt mẹ và hạt con là 1 : 7 Tại thời điểm t2 sau 414 ngày, tỷ số đó
là 1 : 63
A 69 ngày B 138 ngày C 207 ngày D 552 ngày
Trang 2Đáp án B
+ Ta có:
1
1 1
1
t T
t t
T T
t 414 t 414
t 414 T
1 2
T 138
1 2
−
−
−
+
−
ngày
Câu 5(THPT CHUYÊN KHTN HÀ NỘI LẦN 1 2018): Chu kỳ bán rã của hai chất phóng xạ A và B lần
lượt là TA và TB = 2TA Ban đầu hai khối chất A và B có số hạt nhân như nhau Sau thời gian t = 4TA thì tỉ số giữa số hạt nhân A và B đã phóng xạ là
Đáp án D
+ Ta có
A A
A A
4T T A
4T
1 2
−
−
−
Câu 6(THPT CHUYÊN HÀ TĨNH LẦN 1 2018): Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng lớn nhất là
Câu 7(THPT CHUYÊN HÀ TĨNH LẦN 1 2018): Hạt nhân mẹ X phóng xạ tạo thành hạt nhân con Y
Sự phụ thuộc số hạt nhân X và Y theo thời gian được cho bởi đồ thị Tỷ số hạt nhân Y
X
N
N tại thời điểm t0 gần giá trị nào nhất sau đây ?
Câu 8(THPT CHUYÊN HÀ TĨNH LẦN 1 2018): Cho phản ứng hạt nhân nhân 2 3 4 1
1H+1H→2 He+0n Đây là
A phản ứng phân hạch B phản ứng thu năng lượng
Trang 3C phản ứng nhiệt hạch D hiện tượng phóng xạ hạt nhân
Đáp án C
+ Phản ứng 2 3 4 1
1H + H1 →2He + n0 là phản ứng nhiệt hạch
Câu 9(THPT CHUYÊN HÀ TĨNH LẦN 1 2018): Một hạt có khối lượng nghỉ m0 Theo thuyết tương đối, khối lượng của hạt này khi chuyển động với tốc độ 0,6c (c là tốc độ ánh sáng trong chân không) bằng
A 0,36m0 B 0,25m0 C 1,75m0 D 1,25m0
Đáp án D
+ Khối lượng của hạt theo thuyết tương đối 0 0
0
− −
Câu 10(THPT CHUYÊN HÀ TĨNH LẦN 1 2018): Cho hạt prôtôn có động năng 1,8 MeV bắn vào hạt
nhân 3Li7 đang đứng yên, sinh ra hai hạt α có cùng độ lớn vận tốc và không sinh ra tia γ Cho biết mP = 1,0073 u; mα = 4,0015 u; mLi = 7,0144 u Cho chùm hạt α bay vào trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,4 T theo phương vuông góc với từ trường Lấy uc2 = 931,5 MeV, c =
3.108 m/s, độ lớn điện tích nguyên tố e = 1,6.10-19 C Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt α trong từ trường đều bằng
A 1,39.10-12 N B 2,76.10-12 N C 5,51.10-12 N D 5,51.10-10 N
Đáp án B
+ Phương trình phản ứng 1 7 4
1p + L3 →22
→ Năng lượng toàn phần trong quá trình phản ứng hạt nhân xảy ra được bảo toàn:
p p Li
D +m c +m c =2D +2m c →
p p Li
D m m 2m c 1,8 1, 0073 7, 0144 2.4, 0015 931,5
D
9, 61MeV 1,54.10− J
→ Tốc độ của hạt sau phản ứng
12
7 27
2D 2.1,54.10
m 4, 0015.1, 67.10
−
−
→ Lực lorenxo tác dụng lên hạt khi nó chuyển động trong từ trường
Trang 419 7 12
f = qvB = 2.1,6.10− 2,15.10 0, 4=2, 752.10− N (lưu ý rằng hạt có Z = 2 )
Câu 11(THPT CHUYÊN HÀ TĨNH LẦN 1 2018): Hạt nhân mẹ X phóng xạ tạo thành hạt nhân con
Y Sự phụ thuộc số hạt nhân X và Y theo thời gian được cho bởi đồ thị Tỷ số hạt nhân Y
X
N
N tại thời điểm t0 gần giá trị nào nhất sau đây ?
Đáp án B
+ Phương trình phản ứng 1 7 4
1p + L3 →22.
→ Năng lượng toàn phần trong quá trình phản ứng hạt nhân xảy ra được bảo toàn:
p p Li
D +m c +m c =2D +2m c →
p p Li
D m m 2m c 1,8 1, 0073 7, 0144 2.4, 0015 931,5
D
9, 61MeV 1,54.10− J
→ Tốc độ của hạt sau phản ứng
12
7 27
2D 2.1,54.10
m 4, 0015.1, 67.10
−
−
→ Lực lorenxo tác dụng lên hạt khi nó chuyển động trong từ trường
f = qvB = 2.1,6.10− 2,15.10 0, 4=2, 752.10− N (lưu ý rằng hạt có Z = 2 )
Câu 12(THPT CHUYÊN SƠN LA LẦN 1 2018): So với hạt nhân 40
18Ar, hạt nhân 10
4 Be có ít hơn
A 30 nơtrôn và 22 prôtôn B 16 nơtrôn và 14 prôtôn
C 16 nơtrôn và 22 prôtôn D 30 nơtrôn và 14 prôtôn
Đáp án B
Trang 5Phương pháp: Tính số Proton , số notron
Cách giải:
Hạt nhân 40
18Ar có 18 p và 40 - 18 = 22 n
Hạt nhân 10
4 Be có 4 p và 10 - 4 = 6 n
Vậy hạt 10
4 Be có ít hơn 14 p và 16n
Câu 13(THPT CHUYÊN SƠN LA LẦN 1 2018): Điện tích của một phôtôn bằng:
Đáp án B
Câu 14(THPT CHUYÊN SƠN LA LẦN 1 2018): Tàu ngầm hạt nhân sử dụng năng lượng phân hạch
U235 Biết mỗi phản ứng phân hạch tỏa ra năng lượng 200 MeV Hiệu suất của lò phản ứng là 25% Nếu công suất của lò là 400 MW thì khối lượng U235 cần dùng trong một ngày xấp xỉ bằng
A 1,75 kg B 2,59 kg C 2,67 kg D 1,69 kg
Đáp án D
Phương pháp: sử dụng công thức tính công suất và hiệu suất của lò phản ứng
Cách giải: Công suất của lò là 400MW, vậy 1 ngày nhiệt lượng mà lò tỏa ra là: Q = P.t
Gọi khối lượng Urani cần dùng là m kg thì năng lượng do m kg Urani tham gia phản ứng tỏa ra là: Q t = m.N A.200MeV
A
Hiệu suất của lò là 25% Ta có:
6 19
.200.10 1, 6.10
−
t
A
H
m Q
N A
.200.10 1, 6.10− 200.10 1, 6.10−
6
400.10 24.60.60
.232 1693 1, 69
25 6, 023.10 200.10 1, 6.10% −
Câu 15(THPT CHUYÊN SƠN LA LẦN 1 2018): Hạt prôtôn có động năng 5,48 MeV được bắn vào
hạt nhân 9
4Be đứng yên gây ra phản ứng hạt nhân, sau phản ứng thu được hạt nhân 6
3Li và hạt
X Biết hạt X bay ra với động năng 4 MeV theo hướng vuông góc với hướng chuyển động của
Trang 6hạt prôtôn tới ( lấy khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u gần bằng số khối) Vận tốc của hạt nhân Li là:
A 10,7.106 m/s B 8,24.106 m/s C 0,824.106 m/s D 1,07.106 m/s
Đáp án A
Phương pháp: Sử dụng định luật bảo toàn động lượng
Cách giải: Ta có thể biểu diễn các vecto động lượng như hình vẽ:
Động lượng được xác định bằng: p= 2 .Wm d
Phương trình phản ứng hạt nhân là: 1 9 4 6
1p+4 Be→2 He+3 Li
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ hai hạt p và Be Ta có: p + p Li = p
Gọi góc giữa vec to động lượng của Li và vecto tổng động lượng là α Ta có
2
W
Li = MeV = m v Li = u v =v c = m s
Câu 16(THPT CHUYÊN HOÀNG VĂN THỤ LẦN 2 2018): Năng lượng nghỉ của 1 gam nguyên tử
Côban 60
27Co bằng:
A 9.1016 J B 9.1013 J C 3.105 J D 3.108 J
Đáp án B
1.10 (3.10 )− 9.10
Câu 17(THPT CHUYÊN HOÀNG VĂN THỤ LẦN 2 2018): Hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi
A prôtôn, nơtron B nơtron và êlectron
Trang 7C prôtôn, nơtron và êlectron D prôtôn và êlectron
Đáp án A
Câu 18(THPT CHUYÊN HOÀNG VĂN THỤ LẦN 2 2018): Người ta dùng hạt prôtôn có động năng
1,6 MeV bắn vào hạt nhân 7
3Li đứng yên, sau phản ứng thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng Giả sử phản ứng không kèm theo bức xạ φ Biết năng lượng tỏa ra của phản ứng là 17,4 MeV Động năng của mỗi hạt sinh ra bằng
A 9,5 MeV B 0,8 MeV C 7,9 MeV D 8,7 MeV
Đáp án A
Phương trình phản ứng là: 1 7 4 4
1p+3 Li→2 He+2 He
Gọi ∆E là năng lượng tỏa ra của phản ứng, ta có:
2
ΔE=(m t−m c s) =K t−K s =(K p+K Li) (2.− K He)
17, 4 1, 6 2
− = − K He
(17, 4 1, 6 : 2) 9,5
Câu 19(THPT CHUYÊN HOÀNG VĂN THỤ LẦN 2 2018): Chu kỳ bán rã của 2 chất phóng xạ A và B
lần lượt là T1 và T2 Biết 1 1 2
2
=
T T Ban đầu, hai khối chất A và B có số lượng hạt nhân như nhau Sau thời gian t = 2T1 tỉ số các hạt nhân A và B còn lại là
Đáp án C
Gọi NA và NBlà số hạt nhân còn lại sau thời gian phân rã t ta có:
1
2
1
4
−
−
T t
A
1
2 2
1
2
−
−
T t
B
1
2
= A =
B
N
N
Câu 20(THPT CHUYÊN VÕ NGUYÊN GIÁP LẦN 1 2018): Số nơtron của hạt nhân 14
6 C là
A 14 B 20 C 8 D 6
Đáp án C
Trang 8Công thức hạt nhân 6 C tức là có 6 proton và 14-6 = 8 nơ tron
Câu 21(THPT CHUYÊN VÕ NGUYÊN GIÁP LẦN 1 2018): Hạt nhân 4
2He có khối lượng nghỉ 4,0015u Biết khối lượng nghỉ nơtron 1,008665ucủa protôn là 1,00276u Năng lượng liên kết riêng của 4
2He
là
A 7,075 MeV/ nuclon B 28,30 MeV/nuclon
C 4,717MeV/nuclon D 14,150MeV/nuclon
Đáp án A
34 8
6, 625.10 3.10
0, 2
6, 21.1, 6.10
hc
m A
Câu 22(THPT CHUYÊN VÕ NGUYÊN GIÁP LẦN 1 2018): Chu kì bán rã của chất phóng xạ là
A Khoảng thời gian để lượng chất phóng xạ ban đầu biến thành chất khác
B Khoảng thời gian để 1 kg chất phóng xạ biến thành chất khác
C Khoảng thời gian để 1mol chất phóng xạ biến thành chất khác
D Khoảng thời gian để một nửa lượng chất phóng xạ ban đầu biên s thành chất khác
Đáp án D
Câu 23(THPT CHUYÊN VÕ NGUYÊN GIÁP LẦN 1 2018): Hạt nhân 30
15P
phóng xạ β + Hạt nhân con được sinh ra từ hạt nhân này có :
A 16 protôn và 14 nơtrôn B 14protôn và 16 nơtron
C 17 protôn và 13 nơtron D 15 protôn và 15 nơtron
Đáp án B
Phương trình phản ứng là: 30 0 30
15P→1 e+14 Si+v
Vậy hạt X tạo thành có 14 p và 16 n
Câu 24(THPT CHUYÊN VÕ NGUYÊN GIÁP LẦN 1 2018): Bắn một hạt protôn với vận tốc 3.105 m/s đến va chạm với hạt nhân Li đang đứng yên, gây ra phản ứng hạt nhân Sau phản ứng tạo thành hai hạt nhân giống nhau bay theo hai hướng tạo với nhau góc 1600 Coi khối lượng của các hạt gần đúng là số khối Năng lượng tỏa ra là
A 20,0 MeV B 14,6MeV C 10,2MeV D 17,4 MeV
Đáp án B
Trang 9Ta có phương trình phản ứng là: 1 7 4
1p+3 Li→22He
Sau phản ứng tạo thành 2 hạt He, bay theo hai hướng tạo với hướng của p ban đầu một góc
800
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta có hình biểu diễn các vecto động lượng
Áp dụng định lý sin trong tam giác ta có:
2 2
2
2 sin 80 sin 20 sin 80 sin 20 sin 80 sin 20
.1, 0072 0,1 931, 5 / 4, 69
2 0
2 0
2 sin 80
sin 20 2
p p
He
He
m K
m
Năng lượng của phản ứng là: ΔE=K He−K p =2.9,72 4,69 14,75− = MeV
Câu 25(THPT CHUYÊN CHU VĂN AN 2018): Đại lượng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt
nhân là
A Năng lượng liên kết B năng lượng liên kết riêng
C điện tích hạt nhân D khối lượng hạt nhân
Đáp án B
Câu 26(THPT CHUYÊN CHU VĂN AN 2018): Biết số Avôgađrô NA= 6,02.1023 hạt/mol và khối lượng của hạt nhân bằng số khối của nó Số protôn có trong 0,27 gam Al1327 là
A 8,828.1022 B 6,826.1022 C 9,826.1022 D 7,826.1022
Đáp án D
Số hạt nhân trong 0,27 g Al là:
Trang 1023 21
0, 27
.6, 02.10 6, 02.10
27
A
m
M
Mỗi hạt nhân 27
13Al
có 13 proton, nên trong n hạt nhân có số hạt proton là: 21 22
6, 02.10 13 7,826.10
p
Câu 27(THPT CHUYÊN CHU VĂN AN 2018): Một hạt có khối lượng nghỉ m0 Theo thuyết tương đối, động năng của hạt này khi chuyển động với tốc độ 0,6c ( c là tốc độ ánh sáng trong chân không) là
A 0,36m0c2 B 1,25m0c2 C 0,25m0c2 D 0,225m0c2
Đáp án B
ta có
0
2
1 0, 6 1
v c
−
−
Câu 28(THPT CHUYÊN CHU VĂN AN 2018): Gọi τ là khoảng thời gian để số hạt nhân ccủa một đồng
vị phóng xạ giảm đi bốn lần Sau thời gian 2τ, số hạt nhân còn lại của đồng vị đó bằng bao nhiêu phần trăm số hạt nhân ban đầu?
Đáp án D
0
0
1
6, 25
N
N
Câu 29(THPT CHUYÊN ĐHSP HÀ NỘI LẦN 3 2018): Hạt 17
8 O nhân có
A 9 hạt prôtôn; 8 hạt nơtron B 8 hạt prôtôn; 17 hạt nơtron
C 9 hạt prôtôn; 17 hạt nơtron D 8 hạt prôtôn; 9 hạt nơtron
Đáp án D
Câu 30(THPT CHUYÊN ĐHSP HÀ NỘI LẦN 3 2018): Theo thuyết tương đối, một vật có khối lượng
nghỉ m0 khi chuyển động với tốc độ v = 0,6c ( c là tốc độ ánh sáng trong chân không) thì khối lượng
sẽ bằng
Đáp án B
Khối lượng tương đối tính của vật:
( )
0
1, 25
0, 6
Trang 11Câu 31(THPT CHUYÊN ĐHSP HÀ NỘI LẦN 3 2018): Bắn một hạt α có động năng 5,21 MeV vào hạt
nhân 14
7 N đang đứng yên gây ra phản ứng 14 17
7 N 8 O p
+ → + Biết phản ứng thu năng lượng là 1,21 MeV Động năng của hạt nhân O gấp 4 lần động năng hạt p Động năng của hạt nhân O bằng
Đáp án D
Phương trình phản ứng: 14 17
7 N 8 O p
Năng lượng thu vào của phản ứng:
4
O
K
Câu 32(THPT CHUYÊN ĐHSP HÀ NỘI LẦN 3 2018): Hạt nhân X phóng xạ α để tạo thành hạt nhân Y
bền theo phương trình Người ta nghiên cứu một mẫu chất, sự phụ thuộc của số hạt nhân X(NX) và
số hạt nhân Y( NY) trong mẫu chất đó theo thời gian đo được như trên đồ thị.Hạt nhân X có chu kỳ bán rã bằng
Đáp án C
Tại thời điểm t = 0 ta có : 0 0
0 0, 25 0
X Y
=
Tại thời điểm t = 6,78s ta có :
6,78 0
6,78
0 0
.2
0, 25 1 2
T X
T Y
−
−
=
Mà tại t = 6,78s có :
Trang 12( )
2
6, 78 5
8 T ngay
T
Câu 33(THPT CHUYÊN ĐH VINH LẦN 3 2018): Đại lượng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt
nhân là
A năng lượng liên kết B năng lượng liên kết riêng
C điện tích hạt nhân D khối lượng hạt nhân
Đáp án B
Câu 34(THPT CHUYÊN ĐH VINH LẦN 3 2018): Phản ứng hạt nhân không tuân theo định luật bảo
toàn
A khối lượng B năng lượng C động lượng D số nuclon
Đáp án A
Phản ứng hạt nhân không tuân theo định luật bảo toàn khối lượng
Câu 35(THPT CHUYÊN ĐH VINH LẦN 3 2018) Trong nguồn phóng xạ 32
15P với chu kỳ bán rã T =14 ngày đêm đang có 108nguyên tử Hai tuần lễ trước đó, số nguyên tử 32
15P trong nguồn đó là
A 2.108 nguyên tử B 2,5.107 nguyên tử C 5.107 nguyên tử D 4.108 nguyên tử
Đáp án A
áp dụng cong thức
8
8
14
10
t T
t T
N
−
− −
Câu 36(THPT CHUYÊN ĐH VINH LẦN 3 2018): Dự án lò phản ứng nhiệt hạch ITERtại Pháp dùng
phản ứng nhiệt hạch 2 3 4 1
1D+1T →2 He+0n để phát điện với công suất điện tạo ra là 500 MW và hiệu suất chuyển hóa từ nhiệt sang điện bằng 25% Cho độ hụt khối của hạt nhân T, hạt nhân D và hạt nhân He lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u và 0,030382 u Khối lượng Heli do nhà máy thải ra trong 1 năm (365 ngày) là
A 9,35 kg B 74,8 kg C 37,4 kg D 149,6 kg
Đáp án D
Năng lượng mỗi phản ứng sinh ra là: 2
( s tr) .931, 5 17, 5
Vậy mỗi phản ứng tỏa ra 17,5 MeV nhiệt lượng và tạo ra 1 hạt He
Năng lượng mà nhà máy tạo ra trong 1 năm là: 16
.365.24.60.60 1,5768.10
Năng lượng mà nhà máy đã tiêu tốn ( bằng năng lượng tỏa ra từ các phản ứng)
Trang 1316 16 / 25% 4 4.1,5768.10 6,3072.10
tp
Khối lượng He đã được tạo ra là:
16
6
6,3072.10 4
17,5.10 1, 6.10 6, 023.10
tp
A
Q
Câu 37(THPT CHUYÊN ĐH VINH LẦN 3 2018): Trong một vụ thử hạt nhân, quả bom hạt nhân sử
dụng sự phân hạch của đồng vị 235
92 U với hệ số nhân nơtron là k ( k >1 ) Giả sử 235
92 U phân hạch trong mỗi phản ứng tạo ra 200 MeV Coi lần đầu chỉ có một phân hạch và các lần phân hạch xảy ra đồng loạt Sau 85 phân hạch thì quả bom giải phóng tổng cộng 343,87 triệu kWh Giá trị của k là
Đáp án A
Phươgn trình phản ứng: 1 235 1
0n+92 U → X + +Y k n0 Vậy cứ sau mỗi phản ứng lại tạo ra k hạt n để gây ra k phản ứng tiếp theo, hình thành chuỗi phản ứng theo cấp số nhân
Tổng số phản ứng là tổng của cấp số nhân ban đầu là 1, công bội là k với 85 phản ứng
Từ đó, tổng năng lượng tỏa ra là:
85
1
k
k
−
−
−
1, 99999 2
k
Sử dụng tính Solve trong máy tính Casio fx 570 để tính ra k