Thực chất của phóng xạ β- là một hạt nơtrôn biến thành một hạt prôtôn, một hạt electrôn và một hạt nơtrinô: n ® + p e- + v Lưu ý: - Bản chất thực chất của tia phóng xạ β- là hạt electr
Trang 1I.TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1 Hiện tượng phóng xạ
* Số nguyên tử chất phóng xạ còn lại sau thời gian t
0.2 0.
t
t T
N = N - = N e-l
* Số hạt nguyên tử bị phân rã bằng số hạt nhân con được tạo thành và bằng số hạt ( α hoặc e- hoặc e+) được tạo thành:
-* Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t
0.2 0.
t
t T
m = m - = m e-l
Trong đó: N0, m0 là số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu
T là chu kỳ bán rã
ln 2 0,693
l = = là hằng số phóng xạ
λ và T không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài mà chỉ phụ thuộc bản chất bên trong của chất phóng xạ.
* Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t
-* Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã:
0
m
e m
l
Phần trăm chất phóng xạ còn lại:
0 2
t t T m
e m
l
* Khối lượng chất mới được tạo thành sau thời gian t
N
-D
-Trong đó: A, A1 là số khối của chất phóng xạ ban đầu và của chất mới được tạo thành
NA = 6,022.10-23 mol-1 là số Avôgađrô.
Lưu ý: Trường hợp phóng xạ β+, β- thì A = A1 ⇒ m1 = ∆ m
* Độ phóng xạ H
Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ, đo bằng số phân rã trong 1 giây.
0.2 0.
t
t T
H = H - = H e-l = l N
H0 = λ N0 là độ phóng xạ ban đầu.
Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = 1 phân rã/giây
Curi (Ci); 1 Ci = 3,7.1010 Bq
Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) thì chu kỳ phóng xạ T phải đổi ra đơn vị giây(s).
2 Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, năng lượng liên kết
* Hệ thức Anhxtanh giữa khối lượng và năng lượng
Vật có khối lượng m thì có năng lượng nghỉ E = m.c2
Với c = 3.108 m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không.
* Độ hụt khối của hạt nhân Z AX
∆ m = m0 – m
Trong đó m0 = Zmp + Nmn = Zmp + (A-Z)mn là khối lượng các nuclôn.
m là khối lượng hạt nhân X.
* Năng lượng liên kết ∆ E = ∆ m.c2 = (m0-m)c2
Trang 2* Năng lượng liên kết riêng (là năng lượng liên kết tính cho 1 nuclôn): E
A
D
Lưu ý: Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.
3 Phản ứng hạt nhân
1 1 2 2 3 3 4 4
A
Z X +Z X ® Z X +Z X
Trong số các hạt này có thể là hạt sơ cấp như nuclôn, eletrôn, phôtôn
Trường hợp đặc biệt là sự phóng xạ: X1 → X2 + X3
X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt α hoặc β
* Các định luật bảo toàn
+ Bảo toàn số nuclôn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4
+ Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4
+ Bảo toàn động lượng: uur uur uur uur p1+ p2= p3+ p hay4 m1 1v ur + m2 2v ur = m4 3v ur + m4 4v ur
+ Bảo toàn năng lượng: KX1+ KX2+D = E KX3+ KX4
Trong đó: ∆ E là năng lượng phản ứng hạt nhân
1 2
2
K = m v là động năng chuyển động của hạt X
Lưu ý: - Không có định luật bảo toàn khối lượng.
- Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng KX của hạt X là: pX2 = 2 m KX X
- Khi tính vận tốc v hay động năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành
Ví dụ: ur uur uur p = p1+ p2 biết ·
1, 2
p p
j = uur uur
p = p + p + p p cosj
( mv ) = ( m v ) + ( m v ) + 2 m m v v cosj
hay mK = m K1 1+ m K2 2+ 2 m m K K cosj1 2 1 2
Tương tự khi biết ·
φ = uur ur p p , hoặc ·
φ = uur ur p p , Trường hợp đặc biệt: uur uur p1^ p2 ⇒ 2 2 2
Tương tự khi uur ur p1^ p hoặc uur ur p2^ p
v = 0 (p = 0) ⇒ p1 = p2 ⇒ 1 1 2 2
Tương tự v1 = 0 hoặc v2 = 0.
* Năng lượng phản ứng hạt nhân
∆ E = (M0 - M)c2
Trong đó: M0= mX1+ mX2là tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng
M = mX3+ mX4 là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng.
Lưu ý: - Nếu M0 > M thì phản ứng toả năng lượng ∆ E dưới dạng động năng của các hạt X3, X4 hoặc phôtôn
γ
Các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn.
- Nếu M0 < M thì phản ứng thu năng lượng |∆ E | dưới dạng động năng của các hạt X1, X2 hoặc phôtôn γ
Các hạt sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn nên kém bền vững.
1 1 2 2 3 3 4 4
A
Z X +Z X ® Z X +Z X
Các hạt nhân X1, X2, X3, X4 có:
Năng lượng liên kết riêng tương ứng là ε1, ε2, ε3, ε4
Năng lượng liên kết tương ứng là ∆ E1, ∆ E2, ∆ E3, ∆ E4
p
ur
1
p
uur
2
p
uur φ
Trang 3Độ hụt khối tương ứng là ∆ m1, ∆ m2, ∆ m3, ∆ m4
Năng lượng của phản ứng hạt nhân
∆ E = A3 ε3 +A4ε4 - A1ε1 - A2ε2
∆ E = ∆ E3 + ∆ E4 – ∆ E1 – ∆ E2
∆ E = ( ∆ m3 + ∆ m4 - ∆ m1 - ∆ m2)c2
* Quy tắc dịch chuyển của sự phóng xạ
+ Phóng xạ α (24He ): 4 4
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn và có số khối giảm 4 đơn vị.
+ Phóng xạ β- (- 01e
ZX ®- e +Z+Y
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối.
Thực chất của phóng xạ β- là một hạt nơtrôn biến thành một hạt prôtôn, một hạt electrôn và một hạt nơtrinô:
n ® + p e- + v
Lưu ý: - Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ β- là hạt electrôn (e-)
- Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc của
ánh sáng và hầu như không tương tác với vật chất.
+ Phóng xạ β+ (+ 01e
ZX ® +e +Z- Y
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối.
Thực chất của phóng xạ β+ là một hạt prôtôn biến thành một hạt nơtrôn, một hạt pôzitrôn và một hạt nơtrinô:
p ® + n e++ v
Lưu ý: Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ β+ là hạt pôzitrôn (e+)
+ Phóng xạ γ (hạt phôtôn)
Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng E1 chuyển xuống mức năng lượng E2 đồng thời phóng ra một phôtôn có năng lượng
hc
e
l
Lưu ý: Trong phóng xạ γ không có sự biến đổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ thường đi kèm theo phóng xạ α
và β
4 Các hằng số và đơn vị thường sử dụng
* Số Avôgađrô: NA = 6,022.1023 mol-1
* Đơn vị năng lượng: 1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J
* Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10-27kg = 931,5 MeV/c2
* Điện tích nguyên tố: | e | = 1,6.10-19 C
* Khối lượng prôtôn: mp = 1,0073u
* Khối lượng nơtrôn: mn = 1,0087u
* Khối lượng electrôn: me = 9,1.10-31kg = 0,0005u
Trang 4II.CÁC DẠNG TOÁN.
DẠNG I:CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
1.phương pháp:
a)Hạt nhân nguyên tử:
+
= Z N A
notron N
proton Z
: :
b)Đơn vị khối lượng nguyên tử:1u=1,6605.10-27kg≈931MeV/c2
c)Năng lượng liên kết hạt nhân.Wlk=(m0-m)c2=∆m c2
d)Năng lượng liên kết riêng:Wlk/A
e)Công thức tính số hạt nhân:N=m N A
µ Với N:số hạt nhân có khối lượng m;µ:khối lượng mol; NA:số A-vô-ga-đô
2:Bài tập mẫu:
Bài 1:a)Tính số nguyên tử hê li trong 1 gam nguyên tử hê li
b)Tính số nguyên tử ô xy trong 1 gam khí các bonic
c)Tính khối lượng của nguyên tử vàng 197Au
79
Cho He li có khối lượng:4,03;ôxy có khối lượng:15,999;Các bon có khối lượng:12,011;NA=6,022.1023 nguyên tử/mol
Bài 2:Ni tơ tự nhiên có khối lượng nguyên tử m=14,00670u và gồm 2 đồng vị chính là 14N
7 có khố lượng nguyên tử
m1=14,00307u và 15N
7 có khối lượng nguyên tửm2=15,0001u.Tính tỉ lệ phần trăm của hai đồng vị ấy trong tự nhiên
Bài 3:Tính năng lượng liên kết của các hạt nhân.
a)Đơteri 2H
1 có khối lượng 2,00136u
b)Liti 7Li
3 có khối lượng7,0160u.(cho biết mp=1,0073u;mn=1,0087u;1u=931MeV/c2 )
Bài 4:Xác định năng lượng cần thiết để bứt 1 nơ tron ra khỏi hạt nhân của đồng vị 23Na
11 Cho mp=1,007276u;mn=1,008665u;mNa23=22,98977u;mNa22=21,99444u.1u=931MeV/c2
Bài 5:Tính năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân C14 và C12.Trong hai đồng vị này đồng vị nào bền hơn?Cho
mC12=11,9967u
mC14=13,9999u
DẠNG II:HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN
1.Phương pháp:
a)Định luật phóng xạ:N=N0.e−λt ;m=m0.e−λt;Với T=
λ
2 ln
=
λ
693 , 0
b)Độ phóng xạH=λN=λ.N0.e−λt=H0.e−λt Đơn vị độ phóng xạ:1Bq=1 phân rã/s 1Ci=3,7.1010Bq
c) Định tuổi của mẫu vật:N=N0.e−λt ⇒t=
N
N0
ln
1
λ Hoặc:H=H0.e−λt ⇒t=
H
H0
ln
1
λ
2.Bài tập mẫu:
Bài 1:Ban đầu có 5 gam actini 225Ac
89 là chất phóng xạ với chu kỳ bán rã T=10 ngày.Tính a)số nguyên tử ban đầu của nguyên tử Actini
b)Số nguyên tử còn lại sau 15 ngày
c)Độ phóng xạ của Actini sau 15ngày
Bài 2:Một chất phóng xạ Acó chu kỳ bán rã T=360 giờ.Khi lấy ra sử dụng thì khối lượng chất phóng xạ A còn lại chỉ bằng 1/32
khối lượng ban đầu.Tính thời gian từ lúc đầu có chất A cho đến lúc lấy ra sử dụng
Bài 3:Tính chu kỳ bán rã của ra đôn(Rn),biết rằng sau 2 ngày độ phóng xạ của nó giảm đi 1,44 lần.
Bài 4:Có m0=1kg cô ban 60Co
dùng trong y tế có chu kỳ bán rã T=5,33năm
a)Tính khối lượng của cô ban còn lại sau 10 năm
b)Tính độ phóng xạ ban đầu và sau 10 năm của cô ban.Cho 60Co
có khối lượng 58,9;NA=6,022.1023 nguyên tử/mol
Bài 5:Tại thời điểm t1,độ phóng xạ của 210Po
84 là H(t1) =3,7.1010Bq.Tính khối lượng của 210Po
84 phóng xạ tại thời điểm t1.Chu
kỳ bán rã của 210Po
84 là 138 ngày ,Cho NA=6,022.1023 nguyên tử/mol
Bài 6:a) giải thích tại sao trong quặng urani lại có chì.
b)Xác định tuổi của quặng u rani trong đó cứ 10 nguyên tử u rani có 2 nguyên tử chì.Chu kỳ bán rã của 238U
92 là 4,5.109 năm
Trang 5Bài 7:Cho biết hiện nay trong quặng u rani thiên nhiên có 238U và 235U
Theo tỉ lệ số nguyên tử là 140:1.Giả sử ở thời điểm hình thành trái đất tỉ lệ trên là 1:1.Tính tuổi của trái đất Chu ỳ bán rã của
U
238
là 4,5.109 năm,Chu ỳ bán rã của 235U
là 7,13.108 năm
DẠNG III:PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
1.Phương pháp:
a)Các định luật bão toàn trong phản ứng hạt nhân
-Định luật bảo toàn số khối (A)
-Định lỵât bảo toàn nguyên tử số(Z)
-Định luật bão toàn động lượng
-Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần
b)Năng lượng phản ứng hạt nhân
*Pt phản ứng:A+B=C+D
m0=mA+mB;m=mC+mD(năng lượng toàn phần bảo toàn )nên có hai trường hợp xãy ra
-Nếu m<m0:Phản ứng tỏa năng lượng W=(m0-m)c2
-Nếu m>m0:Phản ứng thu năng lượng,phản ứng không tự nó xãy ra,muốn phản ứng xãy ra phải cung cấp cho Avà B một năng lượng W dưới dạng động năng :W=(m-m0)+Wđ (với Wđ là động năng các hạt được sản phẩm)
2.Bài tập mẫu:
Bài 1:Dùng prôtôn bắn phá hạt nhân bê ri ta được hê li và X theo phản ứng sau:p+ 9Be
Viết đầy đủ phản ứng hạt nhân,cho biết tên gọi ,số khối và số thứ tự của hạt nhân X
Bài 2:Cho phản ứng hạt nhân sau: p+23Na
11 →X+20Ne
10 và 37Cl
18
a)Viết đầy đủ hai phản ứng trên cho biết tên của hai hạt nhân X,Y
b)Tính độ lớn của năng lượng tỏa ra hoặc thu vào của hai phản ứng trên.Cho khối lượng hạt nhân của Na:22,983734u; Cl:36,956563u;Ne:19,986950u; Ar:36,956563u;He:4,001506u;H:1,007276u
Bài 3:Trong thí nghiệm Rơ dơ pho khi bắn phá hạt nhân ni tơ14N
7 bằng hạt α ,hạt nhân bắt giữ hạt α để tạo ra hạt flo
F
18
9 không bền,hạt nhân này phân rã nay tạo thành hạt X và prôtôn
a)Viết phương trình phản ứng hạt nhân
b)Phản ứng này tỏa hay thu năng lượng
c)Tính động năng các hạt sinh ra và hạt α ,biết rằng hai hạt sinh ra có cùng vận tốc.Cho khối lượng các hạt nhân:14N
7
=14,0031u,1H
1 =1,0073u,4He
2 =4,0020u,X=16,9991u;1u=931MeV/c2
Bài 4:Dùng nơ tron bắn phá hạt nhân235U
92 ta thu được phản ứng sau: 235U
42 +139La
57 +2n+7β−
Cho mn=1,0087u;mMo=94,88u;mU=234,99u;mLa=138,87u
a)Tính năng lượng do một phân hạch tạo ra
b)235U
92 có thể phân hạch theo nhiều cách khác nhau,nếu lấy kết quả ở câu a làm giá
trị trung bình của năng lượng tỏa ra trong một phân hạch thì 1 gam235U
92 phân hạch hoàn toàn tạo ra bao nhiêu năng lượng
Bài 5:Cho phản ứng hạt nhân: 3T
1 + A X
2 +n+17,6MeV(1) a)Xác định hạt X,viết phương trình phản ứng hạt nhân
b)Tính năng lượng tỏa ra từ phản ứng 1 khi tổnh hợp được 1 gam heli
Bài 6:Thực hiện phản ứng nhiệt hạch sau đây:3H
1 +2H
a)Tính năng lượng tỏa ra nếu có 1 kmol khí heli được tạo thành từ phản ứng trên
b)Năng lượng nói trên tương đương với lượng thuốc nổ TNT là bao nhiêu.Cho biết năng suất tỏa nhiệtcủa TNT là 4,1kJ/kg
Bài 7:Sau khi được gia tốc bởi máy xyclôtrôn,hạt nhân của đơteri bắn vào hạt nhân của đồng vị 7Li
3 tạo nên phản ứng hạt nhân thu được nơtrôn và một hạt nhân X
a)Viết phương trình phản ứng hạt nhân,tên của hạt nhân X
b)Tính năng lượng tỏa ra trong phản ứng
c)Tính tần số của hiệu điện thế xoay chiều đặt vào hai nữa của máy xyclôtrôn,cho biết từ trường đều có cảm ứng từ B=1,26T Cho:mp=1,00728u;mLi=7,01823u;mX=8,00785u;mn=1,00867u;mH2=2,001355u
III.TRẮC NGHIỆM LÝ THUYẾT
Trang 6Câu 1: Chọn câu đúng:
A Phân rã α , so với hạtnhân mẹ thì hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng tuần hoàn
B Phân rã β+, so với hạt nhân me thì hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn
C Phân rã γ không làm biến đổi hạt nhân mà đi kèm với phân rã α và β
D.B và C đúng
Câu 2: Phản ứng hạt nhân A + B →C + D
Tổng khối lượng nghĩ của A,B là mo = mA + mB; của C,D là m =mC + mD Chọn câu đúng
A Khi m <mo thì phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng W = (mo – m)c2
B Khi m >mo thì phản ứng không tự nó xảy ra mà phải cung cấp cho A,B năng lượng W dưới dạng động năng
C Năng lượng cung cấp cho phản ứng thu năng lượng W = (m =mo)c2 + Wd trong đó Wd là động năng của C
và D
D A,B và C đúng.
Câu 3: Chọn câu đúng khi nói về phóng xạ.
A Phóng xạ tự nhiên là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng
B Chất phóng xạ là một nguồn năng lượng
C Tính xuyên thâu của tia α mạnh hơn tia γ
D A và B đúng.
Câu 4: Chọn câu sai:
A Hạt nhân có năng lượng liên kết càng lớn thì càng bền vững
B Trong 2 đồng vị của một nguyên tố, đồng vị nào có năng lượng liên kết riêng lớn hơn thì đồng vị đó kém
bền vững hơn
C Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì càng bền vững
D B và C
Câu 5 Một nguồn ban đầu chứa N0 hạt nhân nguyên tử phóng xạ Có bao nhiêu hạt nhân này bị phân rã sau thời gian bằng 3 chu kỳ bán rã ?
A 1 0
1
2
7
8 N
Câu 6: Một nguồn ban đầu chứa N0 hạt nhân nguyên tử phóng xạ Có bao nhiêu hạt nhân này chưa bị phân rã sau thời gian bằng 4 chu kỳ bán rã ?
A 1 0
1
15
7
8 N
Câu 7 :Trong các tập hợp hạt nhân sau (có thể không được sắp xếp theo đúng thứ tự), hãy chọn ra tập hợp mà trong
đó tất cả các hạt nhân đều thuộc cùng một họ phóng xạ tự nhiên
A Am241; Np237; Ra225; Rn219; Bi207 B U238; Th230; Pb208; Ra226; Po214
C Th232; Ra224; Tl206; Bi212; Rn220 D. Np237; Ra225; Bi213; Tl209; Fr221
Câu 8 : Cho các kí hiệu sau đối với một mẫu chất phóng xạ hạt nhân: A0 là độ phóng xạ ở thời điểm ban đầu ( t = 0) , A là độ phóng xạ ở thời điểm t, N là số nuclon chưa bị phân rã ở thời điểm t, T là chu kỳ bán rã, λ là hằng số phóng xạ Biểu thức nào sau đây không đúng ?
A A A e = 0 −λt B. A TN= C N = 1, 44 TAD N = 1, 44 T A e0 −λt
Câu 9: Độ phóng xạ ban đầu của một nguồn phóng xạ chứa N0 là A0 Khi độ phóng xạ giảm xuống tới 0, 25A0
thì số hạt nhân đã bị phóng xạ bằng
0 4
N
D 0 8
N
Câu 10: Phát biểu nào sau đây đúng ?
A Lực gây ra phóng xạ hạt nhân là lực tương tác điện (lực Coulomb)
B Quá trình phóng xạ hạt nhân phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài như áp suất, nhiệt độ,
C Trong phóng xạ hạt nhân khối lượng được bảo toàn
D Phóng xạ hạt nhân là một dạng phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng
Câu 11 : Các đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học có cùng
Trang 7
A số prôtôn B số nơtrôn C số nuclôn D năng lượng liên kết
Câu 12 : Cơ chế phân rã phóng xạ β+ có thể là
A một pôzitrôn có sẵn trong hạt nhân bị phát ra
B một prôtôn trong hạt nhân phóng ra một pôzitrôn và một hạt khác để chuyển thành nơtrôn
C một phần năng lượng liên kết của hạt nhân chuyển hóa thành một pôzitrôn
D một êlectrôn của nguyên tử bị hạt nhân hấp thụ, đồng thời nguyên tử phát ra một pôzitrôn
Câu 13: Năng lượng liên kết của hạt α là 28, 4MeV và của hạt nhân 1123Na là 191,0MeV Hạt nhân 1123Na bền vững hơn hạt α vì
A năng lượng liên kết của hạt nhân 1123Na lớn hơn của hạt α
B số khối lượng của hạt nhân 1123Na lớn hơn của hạt α
C hạt nhân 1123Na là đồng vị bền còn hạt α là đồng vị phóng xạ
D năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 1123Na lớn hơn của hạt α
Câu 14: 21084Po phân rã α thành hạt nhân X Số nuclôn trong hạt nhân X là:
Câu 15: Một phản ứng hạt nhân là tỏa năng lượng nếu:
A tổng năng lượng liên kết của các hạt nhân trước phản ứng lớn hơn của các hạt nhân sau phản ứng
B tổng số nuclôn của các hạt nhân trước phản ứng lớn hơn của các hạt nhân sau phản ứng
C tổng khối lượng (nghỉ) của các hạt nhân trước phản ứng lớn hơn của các hạt sau phản ứng
D tổng khối lượng (nghỉ) của các hạt nhân trước phản ứng nhỏ hơn của các hạt sau phản ứng
Câu 16 : Phát biểu nào sau đây đúng ? Trong phản ứng hạt nhân thì:
A số nơtrôn được bảo toàn B số prôtôn được bảo toàn
C số nuclôn được bảo toàn D khối lượng được bảo toàn
Câu 17 : Chọn phát biểu đúng trong các phát biểu sau:
Phóng xạ hạt nhân
A không phải là phản ứng hạt nhân
B là phản ứng hạt nhân thu năng lượng
C là phản ứng hạt nhân toả năng lượng
D là phản ứng hạt nhân phụ thuộc các điều kiện bên ngoài như áp suất, nhiệt độ, …
Câu 18 : Đơn vị khối lượng nguyên tử là:
A khối lượng của một nuclôn
B khối lượng của một nguyên tử C12
C khối lượng của một nguyên tử hyđrô
D khối lượng bằng một phần mười hai khối lượng của nguyên tử cacbon C12
Câu 19:Chọn câu đúng:
A:Thực chất của phân rả β−là trong hạt nhân 1 nơtron biến thành một protôn+1electron+1 phản hạt nơtrinô
B:Thực chất của phân rả β−là trong hạt nhân 1 prôtôn biến thành 1 nơtron +1nơtrinô
C:Thực chất của phân rả β+là trong hạt nhân 1 prôtôn biến thành 1 nơtron + 1 pôzi tron+1nơtrinô
D:Avà C đúng
Câu 20: Trong phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng của hai hạt nhân X1 và X2 tạo thành hạt nhân Y và một nơtron bay ra: 1 2
1 1 2 2
Z X +Z X → ZY n + , nếu năng lượng liên kết của các hạt nhân X1, X2 và Y lần lượt là a b , và c thì năng lượng được giải phóng trong phản ứng đó:
A a b c + +
B a b c+ −
C. c b a − −
D không tính được vì không biết động năng của các hạt trước phản ứng
IV.BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Trang 8Bài 1: Tính năng lượng liên kết của hạt nhân 126
52 Te Cho mp = 1,00773u ; mn = 1,0084u
MTe = 125,9033u; u = 931MeV/c2
A:1024,94 MeV; B:10,94 MeV; C:102 MeV; D:24,94 MeV.
Bài 2: Tính năng lượng liên kết riêng cho các hạt nhân 1223 Mg và 2412Mg Trong hai đồng vị này, đồng vị nào bền hơn
Cho mp; mn; u ở bài 1; mMg23 = 22,9941u; mMg24 = 23,9850u
A: 24
12Mg kém bền hơn23
12 Mg ; B:24
12Mg bền hơn23
12 Mg ; C:Bền như nhau; D:không xác định được
Bài 3: Tính năng lượng cần thiết để giải phóng nơtron liên kết yếu nhất trong hạt nhân 4020Ca
Cho mp; mn ; u ở bài 1; mCa39 = 38,9707u; mCa40 = 39.9626u
A:1024,94 MeV; B:10,94 MeV; C:15,36MeV; D:102 MeV
Bài 4: Ban đầu có 5g Iridi 192
77Ir là chất phóng xạ với chu kì bán rã là 75 ngày.Trả lời các câu hỏi sau:
Câu1) Số nguyên tử Iridi bị phân rã sau 1 giây là bao nhiêu:
A:16.1012nguyên tử; B:1,5.1014nguyên tử; C:15.1012nguyên tử; D:1,6.1015nguyên tử
Câu 2) Số nguyên tử Iridi còn lại sau 30 ngày.
A:16.1012nguyên tử; B:1,5.1014nguyên tử; C:15.1012nguyên tử; D:1,19.1022 nguyên tử
Bài 5: Tìm chu kì bán rã của vàng 179
79Au, biết rằng độ phóng xạ của m = 3.10-9 kg vàng là 58,9Ci Cho NA = 6,022.1023 nguyên tử/mol
A:48 phút; B:4,8 phút; C:24 phút; D: 1,2 giờ.
Bài 6:Hạt nhân Pô lô ni (210Po
84 ) phóng xạ α rồi biến thành hạt nhân chì (Pb) với chu kỳ bán rã làT=138ngày Cho khối lượng các hạt nhân:m(Po)=209,9828u;m(α )=4,0015u;m(Pb)=205,9744u.Trả lời các câu hỏi sau:
Câu 1:Viết phương trình phân rả.
Câu 2:Phản ứng phân rả Pô lô ni tỏa hay thu năng lượng.Phần năng lượng đó bằng bao nhiêu?
A:Thu năng lượng:103,117.10-14J B:Tỏa năng lượng:103,117.10-14J;
C:Tỏa năng lượng:103,117.10-11J; D:Tỏa năng lượng:103,117.10-11J
Câu 3:Cho biết độ phóng xạ ban đầu của mẫu là 2,4(Ci).Tìm xem khối lượng ban đầu của mẫu Pô lô ni là bao
nhiêu?
A:532,6.10-6kg; B:532,6.10-6g; C:532,6.10-12kg; D:532,6.10-9g
Bài 7: Tia X có bước sóng λ- 0,5 A0 đập vào một tấm kim loại, các êlectron quang điện bật ra từ lớp vỏ K chuyển động trong vùng từ trường theo quỹ đạo tròn bán kính 2,3 cm; B = 0,02T Tìm năng lượng liên kết của êlectron ở lớp vỏ K.Cho h = 6,625.10-34 J.s; c = 3.108m/s; me= 9,1.10-31kg; e = 1,6.10-19C
A:10 MeV; B :10,94 MeV; C:6,2KeV; D:6,2MeV
Bài 8 Trong khí quyển có đồng vị phóng xạ 146C với chu kì bán rã T= 5568 năm Mọi thực vật sống trên trái đất hấp thu cacbon từ khí quyển đều chứa một lượng 14
6C cân bằng Trong một mẫu gỗ cổ có 14
6C với độ phóng xạ
112 phân rã/phút Xác định tuổi của mẫu gỗ cỏ này, biết rằng độ phóng xạ của 14
6C của lượng gỗ mới tương đương
là 216 phân rã/phút
A:4900năm; B:3520 năm; C:4000năm; D:5277năm
Bài 9: Hạt nhân nguyên tử poloni 24084 Po có tính phóng xạ, nó phóng ra hạt α và biến đổi thành hạt nhân X.Trả lời các câu hỏi sau:
Câu 1: Viết đầy đủ phương trình phản ứng hạt nhân, X là nguyên tử gì
Câu 2: Tính năng lượng tỏa ra bởi phản ứng hạt nhân trên
A:9,5.10-13J; B:0,95.10-13J; C:9,5.1013J; D:0,59MeV
Câu 3: Tính tỉ lệ phân rã của polonni trong 30 ngày Cho biết chu kì bán rã của poloni T= 138 ngày Cho biết
mPo = 209,937303u; mHe = 4,001506u; mx = 205,929442u; u = 1,66055.10-27kg
A:14%; B:0,14%; C:20%; D:0,2%
Bài 10: Để đo chu kì bán rã của một chất phóng xạ β- người ta dùng máy đếm xung Trong 1 phút đếm được 250 xung, nhưng 1 giờ sau khi đo lần thứ nhất chỉ đếm được 92 xung trong 1 phút Xác định hằng số phân rã và chu kì bán rã của chất phóng xạ
A:41 ngày; B:41,58 phút; C:41,58giây; D:4,4ngày.
Bài 11: Bắn hạt α vào hạt nhân 147N đứng yên, ta nhận được hạt nhân X và prôtôn giả thiết các hạt sinh ra có cùng một vận tốc.Cho: mα= 4,0015u; mN = 13,9992u; mP = 1,0037u; mx= 16,994u.Trảlời các câu hỏi sau:
Câu 1: Viết phương trình phản ứng hạt nhân.
Trang 9
Câu 2: Phản ứng này thu hay tỏa năng lượng bao nhiêu
A:Phản ứng tỏa năng lượng là1,21MeV B:Phản ứng tỏa năng lượng là 21MeV
C:Phản ứng thu năng lượng là1,21MeV D:Phản ứng thu năng lượng là 21MeV.
Câu 3: Tính động năng của các hạt sinh ra và hạt α
A:Wđ=5MeV B:Wđ=3,55MeV C:Wđ=0,35MeV; D:Wđ=35MeV
Bài 12: Người ta dùng prôtôn bắn phá hạt nhân bêri, hai hạt sinh ra là heli và X.
1
1 H + 94 Be → 4
2He+ X.Trả lời các câu hỏi sau
Câu 1:Viết đầy đủ phản ứng hạt nhân.
Câu 2: Biết rằng hạt nhân bêri đứng yên, prôtôn có động năng WDh = 5,45MeV; heli có vectơ vận tốc vHe
vuông gốc với vectơ vận tốc vH của prôtôn và có động năng WdHe = 4,00MeV Tính động năng của hạt X
A:WđLi =75MeV; B:WđLi =3MeV; C:WđLi =7,5MeV; D:WđLi =3,575MeV
Câu 3: Tính năng lượng do phản ứng tỏa ra.
A:75MeV; B:21,26 MeV; C:5 MeV; D:2,126Mev.
Bài 13: Động năng của hạt α bay ra khỏi hạt nhân của nguyên tử 226
88 ra trong sự phân rã phóng xạ bằng 4,78 MeV.Cho 1u = 1,66055.10-27kg.Trả lời các câu hỏi sau:
Câu 1: Viết phương trình phân rã hạt nhân ra đi
Câu 2: Tính vận tốc của hạt α
A:1,52.107m/s B:2.107m/s; C:1,52.105m/s; D:5.107m/s
Câu 3: Tính năng lượng toàn phần tỏa ra khi hạt α đang bay
A:4,87MeV; B:8,7MeV; C:4 MeV ; D:7 MeV.
Bài 14: Urani235
92U có thể phân hạch theo nhiều các khác nhau Phản ứng hạt nhân dây chuyền của 235
92U có dạng như sau:
235
92U + 01n →(23692 U) → 14360Nd + 9040Zr + 301n +8e-.Trả lời các câu hỏi sau:
Không bền
Câu 1: Tính năng lượng do 1 phân hạch tạo ra.
A: 19 MeV; B:197,6MeV; C:17,6MeV; D: 1,976MeV;
Câu 2: Tính năng lượng tỏa ra do 1 gam 23592U phân hạch hoàn toàn
A:81.1010J; B:8,1.1010J; C:21.1010J ; D:1,6.1010J
Cho: mU = 235,043915u; mNd =142,909779u;MZr = 89,904700u; mn = 1,008665u; u =931,5 MeV/c2;
NA = 6,022.1023 nguyên tử/mol
Bài 15:Phương trình phản ứng nhiệt hạch:
2
1H +3
1H → 4
2 He + 1
0n +17,5MeV Tìm năng lượng tỏa ra khi tổng hợp m1 = 0,4g đơteri và m2 = 0,6g triti Khối lượng của đơteri và triti lần lượt được quy ra A1 = 2đvklnt và A2 = 3đvklnt Cho biết NA = 6,022.1023 nguyên tử/mol
A: 37.109J ; B:33.109J C:337.109J; D:7.109J
Bài 17: Cho phản ứng:p+ Li37 →X+4He
2 Mỗi phản ứng tỏa ra một năng lượng Q=17,3MeV.Trả lời các câu hỏi sau:
a)Xác định số prôton,số nu clôn của hạt X:
A:2proton,4nơtrôn; B:2proton,2nuclôn; C:2proton,2nơtron; D:2proton,4nuclôn
b)Năng lượng tỏa ra khi 1 gam hê li tạo thành nhận giá trị nào sau đây:
A:13,02.1026MeV; B:13,02.1019MeV; C:13,02.1020MeV; D:13,02,1023MeV
Bài 21: Tình năng lượng liên kết riêng củahạt nhân molypđen 98
42Mo
Cho mp = 1,0073u; mn = 1,0084u; mMo = 97,9054u; u = 931MeV/c2
A 8,3MeV. B.8,1 MeV C 7,9MeV D 7,8 MeV
Bài 22: Tính độ phóng xạ của 1 gam rađi22688Ra có chu kì bán rã T = 1622 năm Cho NA = 6,022.1022 nguyên tử/mol
A.0,75 Ci; B.0,81Ci; C.0,87 Ci; D.0,92Ci
Bài 23: Tìm thời gian cần thiết để 5 mg đồng vị của natri 22
11Na lúc đầu phân rã còn lại 2 mg Chu kì bán rã của 22
11Na là T= 2,6năm
A 5,04 năm B.5,21 năm C 6.04 năm. D.6,24 năm
Trang 10Bài 24:Lúc đầu có 2,0 gam rađon222861Rn là chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 3,8 ngày Cho NA = 6,022.1023 Trả
lời các câu hỏi sau:
Câu1:Tính số nguyên tử ban đầu:
A 6,125.1020 nguyên tử; B 5,425.1020 nguyên tử;
C 6,245.1020 nguyên tử; D 5,425.1021 nguyên tử
Câu 2: Số nguyên tử còn lại sau thời gian t = 1,5T.
A 1,891.1021 nguyên tử; B.1,818.1021 nguyên tử;
C 2,138.1021 nguyên tử; D 1,918.1021 nguyên tử
Câu 3: Độ phóng xạ của lượng rađon nói trên sau thời gian t = 1,5T.
A 1,79.105 Ci B.1,54.105Ci C 1,49.105Ci D.1,09.103 Ci
Bài 27: P ứng nhiệt hạch 21D + 31T → 4
2 He + 01n tỏa ra bao nhiêu năng lượng nếu 1 kmol heli được tạo thành Cho mD=2,0136u;mT=3,016 u;mHe =4,0026u;mn=1,0087u;1u = 931 MeV/c2; NA = 6,022.1023 nguyên tử/mol
A.1,64.1015J B 1,34.1015J C 1,66.1015J D 1,84.1015J
Bài 28: Hạt nhân đơteri hấp thụ phôtôn của bức xạ γ có bước sóng γ = 4,7.10-13 m sẽ phân hủy thành prôtôn và nơtron Tính tổng động năng của các hạt được tạo thành Cho h = 6,625.1034J.s; c = 3.108m/s; mp = 1,00783 u ; mn = 1,0087 u; mD = 2,01410u; u = 931MeV/c2
A 0,32 MeV B.0,38 MeV.0,34 MeV C 0,34 MeV D.0,4 MeV
Bài 29: Tính năng lượng được giải phóng khi tổng hợp hai hạt nhân đơteri thành hạt nhân α trong phản ứng nhiệt hạch
Cho: mD = 2,014102u; mHe = 4,002603u; u = 931,5MeV/c2
A 21,85 MeV B 23,25 MeV; C 23,85 MeV D 23,55 MeV.
Bài 30: U235 hấp thụ nơtrôn nhiệt, phân hạch và sau một vài quá trình phản ứng dẫn đến kết quả tạo thành các hạt
nhân bền theo phương trình sau: 23592U n + →14360Nd +4090Zr xn y + + β−+ yv , trong đó x và y tương ứng là số hạt nơtrôn, êlectrôn và phản nơtrinô phát ra, x và y bằng:
A x = 4 ; y = 5 B x = 5 ; y = 6 C x = 6 ; y = 4 D x = 3 ; y = 8
Bài 31: Cho phản ứng tổng hợp hạt nhân: 12D +12D → A zX +01n Biết độ hụt khối của hạt nhân D là
0,0024
p
∆ = và của hạt nhân X là ∆ mx = 0,0083 u Phản ứng này thu hay tỏa bao nhiêu năng lượng ? Cho
2
1 u = 931 MeV c /
A Tỏa năng lượng là 3, 26MeV B Tỏa năng lượng là 4, 24MeV
C Thu năng lượng là 4, 24MeV D Thu năng lượng là 3, 269MeV
Bài 32: 21084Po là chất phóng xạ α với chu kỳ bán rã bằng T = 138ngày Hỏi sau 46 ngày, từ 21g Po lúc đầu có bao nhiêu hạt α được phát ra ? Cho NA = 6,02.1023mol−1
48.10
Bài 33: Một hạt nhân có 8 prôtôn và 9 nơtrôn Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân này bằng 7,75 MeV nuclon / Biết mp = 1,0073 u; mn = 1,0087 u; 1 uc2 = 931,5 MeV Khối lượng của hạt nhân đó bằng bao nhiêu ?
A 17,195u B 16,425u C 16,995u D 15,995u
Bài 34: Tại thời điểm t = 0 số hạt nhân của mẫu chất phóng xạ là N0 Trong khoảng thời gian từ t1 đến t2
2 1
( t > t ) có bao nhiêu hạt nhân của mẫu chất đó phóng xạ ?
A 1 ( 2 1 )
0 t( t t 1)
0
t t
N e−λ −
C ( 2 1 )
0
t t
0 t ( t t 1)
N e−λ eλ − −
Bài 35: Người ta tiêm vào máu một người một lượng nhỏ dung dịch chứa đồng vị phóng xạ 24
Na (chu kỳ bán rã bằng 15 giờ) có độ phóng xạ bằng 1,5mCi Sau 7,5giờ người ta lấy ra 3
1cm máu người đó thì thấy nó có độ phóng
xạ là 392 phân rã/phút Thể tích máu của người đó bằng bao nhiêu ?
A 6,0 lít B 3
600cm
Bài 36: Hạt prôtôn p có động năng K1= 5, 48 MeV được bắn vào hạt nhân 49Be đứng yên thì thấy tạo thành một hạt nhân 36Li và một hạt X bay ra với động năng bằng K2 = 4 MeV theo hướng vuông góc với hướng chuyển động
