Bai tap vat li 12 Chuong IX

chu kì bán rã... chu kì bán rã.[r]

Trang 1

Bài tập vật lắ 12 chương IX: Hạt nhân nguyên tử Năm học 2010 Ờ 2011

Giáo viên: Ngô Tắch - Trường THPT Phan Châu Trinh đà Nẵng Trang 1/49

Chương IV: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Phần A: TÓM TẮT LÍ THUYẾT BÀI 41: CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ đỘ HỤT KHỐI

1 Cấu tạo hạt nhân nuclôn

a Cấu tạo hạt nhân

Ớ Hạt nhân ựược cấu tạo từ các hạt nhỏ gọi là nuclôn Có 2 loại nuclôn:

+ prôtôn kắ hiệu p mang ựiện tắch nguyên tố dương +e

+ nơtron kắ hiệu n không mang ựiện

Ớ Số prôtôn trong hạt nhân bằng số thứ tự Z của nguyên tử trong bảng hệ

thống tuần hoàn MenỜựêỜlêỜép Z gọi là nguyên tử số

Ớ Số nơtron trong hạt nhân là N, và tổng số:

A = N+Z gọi là số khối của hạt nhân

b Cấu tạo hạt nhân

Hạt nhân của một nguyên tố có kắ hiệu X ựược kắ hiệu là AZX trong ựó

A, Z là số khối và nguyên tử số hạt nhân

c Kắch thước hạt nhân

Xem hạt nhân là quả cầu bán kắnh R, thì bán kắnh hạt nhân tắnh bởi:

R = 1,2.10-153A (m), trong ựó A là số khối hạt nhân

2 đồng vị

Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn Z nhưng số nơtrôn N khác

nhau do ựó có số khối A = Z + N khác nhau gọi là ựồng vị ( cùng vị trắ

trong bảng phân loại tuần hoàn )

Vắ dụ : Hyựrô có các ựồng vị : H , H , 3H

1

2 1

12 6

11

3 đơn vị khối lượng nguyên tử

a đơn vị khối lượng nguyên tử ựược kắ hiệu là u và bằng

12

1khối lượng của ựồng vị phổ biến của các bon C126 :

u =

12

1m( C126 ) =

b đơn vị u theo hệ thức Anh-xtanh:

Ớ m = E/c2→ ựơn vị khác của m là năng lượng chia c2, và ựo bằng eV/c2hay MeV/c2

b độ hụ khối Năng lượng liên kết

Ớ độ hụt khối: Là ựộ giảm khối lượng m của một hạt nhân so với khối lượng m0 của Z prôtôn và n nơtrôn riêng rẽ sẽ tạo nên hạt nhân ựó

+ Wlk = ∆m.c2 gọi là năng lượng liên kết

Ớ Năng lượng liên kết riêng

+ Là năng lượng liên kết tắnh cho một nuclôn ựó là: Wlk

A + Hạt nhân có liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững

Trang 2

BÀI 42: PHÓNG XẠ

1 Hiện tượng phóng xạ

Ớ Hiện tuợng một không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ

và biến ựổi thành hạt nhân khác gọi là hiện tượng phóng xạ

Ớ Quá trình phóng xạ chỉ do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn

không phụ thuộc vào tác ựộng bên ngoài Dù nguyên tử các chất phóng xạ

có nằm trong các hợp chất khác nhau Vậy quá trình phân rã phóng xạ là

quá trình dẫn ựến sự biến ựổi hạt nhân

Ớ Hạt nhân phóng xạ gọi là hạt nhân mẹ, còn hạt nhân sản phẩm gọi là hạt

nhân con

2 Các tia phóng xạ

a Các loại tia phóng xạ

Cho các tia phóng xạ ựi qua từ trường ( Hình

42.1 ) người ta chia ra làm ba loại tia phóng xạ

chắnh có bản chất khác nhau

Ớ Tia anpha (α), tương ứng với phân rã α

Ớ Tia bêta (β), tương ứng với phân rã β

Ớ Tia bêta (γ)

Tắnh chất chung: Tia phóng xạ không nhìn

thấy, nhưng có các tác dụng như: kắch thắch

một số phản ứng hoá học, ion hoá không khắ,

làm ựen kắnh ảnh, xuyên thấu lớp vật chất

+ Tia anpha ion hoá mạnh các nguyên tử trên ựường ựi của nó và mó

dần năng lượng rất nhanh

Ớ Tia ββββ : Có hai loại

Tia ββββ

-: (phổ biến): đó chắnh là các electron

và kắ hiệu−01e Tia ββββ+

: (hiếm hơn): đó chắnh là các electron

dương hay pôzitrôn và kắ hiệu01e

Tắnh chất: Các tia β phóng ra với vận tốc rất lớn gần bằng vận tốc ánh sáng, ion hoá môi trường yếu hơn tia α, nên ựi ựược quảng ựường hơn, trong không khắ ựi ựược vài m và

có thể xuyên qua lá nhôm dày cỡ 1 mm

Ớ Tia γγγγ Bản chất: Tia γ là sóng ựiện từ có bước sóng rất ngắn dưới 10-11 m, và cũng là hạt phôtôn

có năng lượng cao

Tắnh chất: Tia γ có thể xuyên qua tấm bê tông rất dày

Trong phân rã β hoặc α hạt nhân con hình thành ở trạng thái kắch thắch và phóng ra tia gamma ựể trở vè trạng thái cơ bản

3 định luật phóng xạ độ phóng xạ

a định luật phóng xạ

Mẫu chất phóng xạ tại thời ựiểm ban ựầu (

t = 0) có khối lượng m0 và số hạt nhân có trong mẫu là m0 Tại các thời ựiểm t = T, t

= 2T, Ầt = kT số hạt nhân còn lại làn lượt

là N 20 −1, N 20 −2ẦN 20 −k Do tắnh liên tục của ựường cong thực nghiệm ( Hình 42.3 ) nên:

N =

t - T 0

N 2

vì 2 e= ln2 nên: ( )ln2 -t -ln2t

T T

đặt: λ = ln2/T: λ ựược gọi là hằng số phóng xa, ta ựược N = N e 0 -λt

0

N 4

0

N 8

O

Hình 42.3

Trang 3

Vậy: Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm với thời gian

theo ựịnh luật hàm số mũ với số mũ âm

Vậy: độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ bằng số hạt nhân của

nó nhân với hằng số phóng xạ, và là ựại lượng biến ựổi theo cùng qui

luật hàm số mũ, như số hạt nhân của nó

Ớ đơn vị ựộ phóng xạ

+ Trong hệ SI là beccơren; kắ hiệu Bq 1Bq = phân rã trên giây

+ đơn vị khác là curi Ờ kắ hiệu Ci

1Ci = 3,7.1010Bq xấp xỉ bằng ựộ phóng xạ của 1g raựi

4 đồng vị phóng xạ và ứng dụng

a đồng vị phóng xạ

Ớ Các ựồng vị phóng xạ gồm các ựồng vị phóng xạ trong tự nhiên và các

ựồng vị nhân tạo

Ớ Các ựồng vị nhân tạo của một nguyên tố hoá học có cùng tắnh chất hoá

học như ựồng vị bền của nguyên tố ựó

b Các ứng dụng của ựồng vị phóng xạ

Ớ Trong y khoa

đưa các ựồng vị phóng xạ vào cơ thể Theo dõi sự di chuyển của các

nguyên tố này trong cơ thể bằng các thiết bị ghi bức xạ, người ta biết

ựược nhu cầu với các nguyên tố khác nhau trong cơ thể, từ ựo biết

ựược tình trạng bệnh lý

Ớ Trong nghành khảo cổ học

Dùng ựịnh tuổi các cổ vật gốc sinh vật khai quật ựược bằng phương

pháp xác ựịnh tuổi theo lượng các bon 14C

Các bon 14C là chất phóng xạ có chu kì bán rã 5730 năm và ựược tạo

ra trong khắ quyển và chiếm một một tỉ lệ nhất ựịnh trong các bon

Các ựồng vị các bon ựều kết hợp với oxi trong khắ quyển ựể tạo ra cacbon ựioxit và ựược cây cối hấp thụ Khi cây còn sống thì do quá trình hấp thụ cacbon ựioxit nên tỉ lệ 14C so các bon trong cây là không ựổi, và tỉ lệ này cũng không ựổi ựối với ựộng vật ăn thực vật hay ựộng vật ăn thịt các ựộng vật ăn thực vật mà còn sống

Nếu cây chết hoặc các ựộng vật nói trên không còn sống nữa thì do 14

C phóng xạ cho nên lượng 14C giảm ( vì không có sự bổ sung)

đo ựộ phóng xạ 14C của cây cùng loại vừa mới chặt H0 hoặc ựộng vật cùng loại vừa mới chết) và ựộ phóng xạ của cây chết hoặc ựộng vật chết và áp dụng công thức H = H0e-λt ta tắnh ựược thời gian cơ thể hoặc cây từ lúc chết ựến nay

BÀI 43: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

1 Phản ứng hạt nhân

a Thắ nghiệm của Rơ-dơ-pho

Năm 1909 Rơ-dơ-pho cho một chùm hạt α phóng ra từ nguồn phóng xạ pôlôni (210Po), bắn phá nitơ có trong không khắ Kết quả là nitơ phân rã

thành oxi hiựrô Quá trình ựổi hạt nhân như vậy gọi là phản ứng hạt nhân

Vậy: Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn ựến sự biến ựổi hạt nhân

Phản ứng hạt nhân thường ựược chia thành hai loại:

Ớ Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt khác như sự phân rã phóng xạ của hạt nhân

Ớ Phản ứng trong ựó các hạt nhân tương tác với nhau, dẫn ựến sự biến ựổi chúng thành các hạt nhân khác

Phản ứng hạt nhân thường viết dưới dạng phương trình tổng quát:

A + B → C + D

Trong ựó A, B là các hạt nhân tương tác, C, D là các hạt sản phẩm Trong trường hợp phóng xạ thì:

A → B + C Với A là hạt nhân mẹ, B là nhân con, C là hạt α hay β

Trang 4

Bài tập vật lí 12 chương IX: Hạt nhân nguyên tử Năm học 2010 – 2011

b Phản ứng hạt nhân nhân tạo và ñồng vị phóng xạ nhân tạo

• Phản ứng hạt nhân do con người thực hiện thường bằng cách dùng

những hạt nhẹ ( hay gọi là ñạn) bắn phá những hạt nhân khác (thường

gọi là bia) gọi là phản ứng hạt nhân nhân tạo

• Các ñồng vị phóng xạ ñược tạo thành trong phản ứng hạt nhân nhân tạo

gọi là ñồng vị phóng xạ nhân tạo

2 Các ñịnh luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

Hệ hai hạt A, B tương tác trong phản ứng hạt nhân là hệ kín nên có một số

ñại lượng ñược bảo toàn trong hệ này

a ðịnh luật bảo toàn số nuclôn ( số khối)

Tổng số các nuclôn của các hạt tương tác bằng tổng số các nuclôn của

các hạt sản phẩm:

A1 + A2 = A3 + A4

b ðịnh luật bảo toàn ñiện tích ( nguyên tử số Z)

Tổng ñại số các ñiện của các hạt tương tác bằng tổng ñại số các ñiện của

các hạt sản phẩm:

Z1 + Z2 = Z3 + Z4

c ðịnh luật bảo toàn năng lượng toàn phần

Tổng năng lượng toàn phần các hạt tương tác bằng tổng năng lượng toàn

phần của các hạt sản phẩm:

mAc2 + WñA + mBc2 + WñB = mCc2 + WñC + mDc2 + WDY + hf

Trong ñó: WñA, WñB, WñC, WñD lần lượt là ñông năng các hạt A, B, C,

D, còn hf là năng lượng tia gamma, phần năng lượng này thường rất nhỏ

so với với năng lượng khác trong phản ứng nên khi giải ta hay bỏ qua

d ðịnh luật bảo toàn ñộng lượng

Tổng véc tơ ñộng lượng các hạt tương tác bằng tổng véc tơ ñộng lượng

3 Năng lượng trong phản ứng hạt nhân

• Xét phản ứng hạt nhân :

A + B → C + D ðặt m0 = mA + mB: Tổng khối lượng nghỉ các hạt tương tác

m = mC + mD : Tổng khối lượng nghỉ các hạt sản phẩm

Mặt dù năng lượng nghỉ ñược bảo toàn trong phản ứng hạt nhân, nhưng do

ñộ hụt khối các hạt A, B, C, D là khác nhau nên năng lượng nghỉ hay ñộng năng không bảo toàn trong phản ứng

a Phản ứng tỏa năng lượng

• Nếu m < m0 thì phản ứng tỏa năng lượng:

W = ( m0 – m )c2 dưới dạng ñộng năng các hạt C,D và năng lượng của phôtôn γ ( năng lượng của phôtôn γ thường rất nhỏ so với ñộng năng các hạt nhân tạo thành )

• Trường hợp m < m0 xảy ra khi các hạt sinh ra có ñộ hụt khối lớn hơn các hạt ban ñầu, nghĩa là các hạt sản phẩm bền vững hơn các hạt tương tác

b Phản ứng thu năng lượng

• Nếu m > m0 thì phản ứng thu năng lượng Phản ứng không thể xảy tự

nó xảy ra ñược Muốn cho phản ứng xảy ra ta phải cung cấp cho các hạt

A, B một năng lượng W dưới dạng ñộng năng ( Ví dụ bắn A vào B )

• Gọi Wñ là tổng ñộng năng các hạt sản phẩm Theo ñịnh luật bảo toàn năng lượng ta có:

W + m0c2 = mc2 + Wñ hay: W = (m - m0)c2 + Wñ Năng lượng tối thiểu cần cung cấp cho phản ứng ñể nó xảy ra:

W = (m - m0)c2

4 Hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lượng

• Hai hạt nhân nhẹ ( có số khối A < 10 ) như hiñrô heli kết hợp với nhau

ñể thành một hạt nhân nặng hơn Vì sự tổng hợp cần có nhiệt ñộ cao nên gọi

là phản ứng nhiệt hạch Ví dụ:

1H+1H→ 2He+0n

Trang 5

Phản ứng tỏa ra năng lượng vào khoảng 18 MeV Các hạt 21H, H31 có năng

lượng liên kết riêng tương ứng 1,11 và 2,83 MeV/nuclôn; còn hạt 42He có

năng lượng liên kết riêng lớn hơn, bằng 7,04 MeV/nuclôn

Ớ Các hạt nhân nặng như urani, plutoni hấp thụ một nơtron thì vỡ thành

hai hạt nhân có số khối trung bình Phản ứng này gọi là phản ứng phân

hạch Vắ dụ:

0n+ 92U→ 38Sr+ 54Xe+2 n0

Phản ứng tỏa ra năng lượng vào khoảng 185 MeV Hạt 23592U có năng lượng

liên kết riêng 7,59 MeV/nuclôn; còn các hạt 9438Sr,14054Xe có năng lượng liên

kết riêng lớn hơn tương ứng là 8,59 và 8,29 MeV/nuclôn

BÀI 44: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

1 Sự phân hạch

a Sự phân hạch của urani

Ớ Hạt nhân urani, hấp thụ một nơtron (chậm) thì vỡ thành hai hạt nhân có

số khối trung bình gọi là sự phân hạch

Ớ X1, X2 là các hạt có số khối tring bình từ 80 ựến 160 và hầu hết là các

nguyên tố phóng xạ; k số hạt nơtron trung bình sinh ra k có giá trị từ 2

ựến 3 ( trung bình là 2,5) Phản ứng tỏa ra một năng lượng vào khoảng

200 MeV dưới dạng ựộng năng của các hạt sản phẩm và tia gamma

b đặc ựiểm chung của các phản ứng phân hoạch

Mỗi một phân hạch sinh ra từ 2 hoặc 3 nơtron, năng lượng toả mỗi lần

phân hạch lớn Năng lượng này gọi là năng lượng hạt nhân

2 điều kiện xảy ra phản ứng hạt nhân dây chuyền

a Khái niệm phản ứng dây chuyền

Trung bình cứ sau mỗi lần phân hạch có ắt nhất một nơtron tạo ra bị hạt

nhân urani (hay plutônui ) khác gần ựó hấp thụ ựể gây ra các phân

hạch tiếp theo, khi ựó sự phân hạch tạo thành tiếp diễn và tạo thành dây

chuyền Số phân hạch tăng lên rất nhanh trong khoảng thời gian rất ngắn và ta có phản ứng dây chuyền

Hình 44.1 minh họa cho phản ứng dây chuyền với k = 2

b điều kiện ựể có phản ứng dây chuyền

hệ số nhân nơtrôn k là tỉ số nơtrôn sinh ra và nơtrôn mất ựi không gây ra phân hạch tiếp theo

Phản ứng dây chuyền xảy ra với mật ựộ nơtron tăng liên tục theo thời

gian, dẫn ựến vụ nổ bom nguyên tử đó là phản ứng dây chuyền không kiểm soát ựược

Trang 6

b Hoạt ñộng

• Lò phản ứng hạt nhân hoạt ñộng ở chế ñộ hệ số nhân nơtrôn

k = 1 Các thanh ñiều khiển dùng ñể ñiều chỉnh hệ số nhân nơtron

• ðộng năng các mảnh phân hạch và nơtron ñược biến ñổi thành nhiệt

Nhiệt này ñược chất lỏng làm nguội tải ñi theo các ống dẫn chạy qua

vùng trung tâm lò

4 Nhà máy ñiện hạt nhân

Hình 44.3 - Sơ ñồ ñơn giản hóa của một nhà máy ñiện hạt nhân

Bộ phận chính của nhà máy ñiện hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân Hoạt

ñộng dựa vào hai chu trình

Chu trình 1: Chất tải nhiệt chạy qua vùng trung tâm lò, lấy nhiệt tại ñây và

chạy qua bộ phận sinh hơi ñể truyền nhiệt ở bộ phận này, rồi quay trở lại

vùng trung tâm lò

Chu trình 2: Hơi áp suất cao ñược tạo ra tại bộ phận sinh hơi ñược dẫn ñến

làm quay tua bin máy phát ñiện, rồi qua bộ ngưng tụ hơi, biến thành nước

có P thấp ñể quay trở lại lò sinh hơi

Nước mát Bơm

Bình lò phản ứng

Nước ( áp suất cao)

Nước ( áp suất thấp)

Hơi ( áp suất cao)

ðiện năng

Hơi ( áp suất thấp) Lối vào của chất làm mát

Lối ra của chất làm mát

Bộ phận sinh hơi

Chu trình thứ nhất Chu trình thứ hai

BÀI 45: PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH

1 Phản ứng nhiệt hạch

a Khái niệm và ñặc ñiểm

•Khái niệm: Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng kết hợp giữa hai hạt nhân

rất nhẹ thành 1 hạt nhân nặng hơn và là phản ứng tỏa nhiệt

• Ví dụ: 21H + 21H → 23He + 01n

•••• ðặc ñiểm

+ Phản ứng nhiệt hạch là pứ toả năng lượng

+ Tính theo mỗi một phản ứng thì pứ nhiệt hạch toả ra năng lượng ít hơn pứ phân hạch, nhưng tính theo khối lượng thì pứ nhiệt hạch toả

ra năng lượng nhiều hơn

+ Sản phẩm của phản ứng nhiệt hạch sạch hơn ( không có tính phóng xạ)

b ðiều kiện ñể thực hiện phản ứng nhiệt hạch

ðể cho phản ứng nhiệt hạch xảy ra thì phải cần có một nhiệt ñộ rất cao

( hàng chục ñến hàng trăm triệu ñộ)

2 Phản ứng nhiệt hạch trong vũ trụ

Trong lòng mặt trời hay các ngôi sao có nhiệt ñộ rất cao tại ñây xảy ra các phản ứng nhiệt hạch Nguồn gốc năng lượng mặt trời và các vì sao chính là năng lượng lấy từ các phản ứng nhiệt hạch này

3 Phản ứng nhiệt hạch trên Trái ðất

a Con người chỉ thực hiện ñược các phản ứng nhiệt hạch trong các vụ nổ

của bom khinh khí

b. Tính theo khối lượng thì phản ứng nhiệt hạch toả ra năng lượng lớn hơn phản ứng phân hạch, hơn nửa phản ứng nhiệt hạch không sinh ra các bức xạ gama nên không gây ô nhiểm môi trường và ñiều quan trọng là nhiên liệu của pứ nhiệt hạch xem là vô hạn Chính vì lý do trên mà các nhà khoa học ñang nghiên cứu về phản ứng nhiệt hạch có ñiều khiển ñược ñể phục phụ cho con người!

Trang 7

PHẦN B: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG IX VẬT LÝ HẠT NHÂN

1 Hiện tượng phóng xạ

Ớ Số nguyên tử chất phóng xạ còn lại sau thời gian t

t

-λt T

Ớ Số hạt nguyên tử bị phân rã bằng số hạt nhân con ựược tạo thành và bằng số

hạt (α hoặc e- hoặc e+) ựược tạo thành:

λ và T không phụ thuộc vào các tác ựộng bên ngoài mà chỉ phụ thuộc

bản chất bên trong của chất phóng xạ

Ớ Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t

Phần trăm chất phóng xạ còn lại:

t -λt T 0

-Ớ độ phóng xạ H

Là ựại lượng ựặc trưng cho tắnh phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất

phóng xạ, ựo bằng số phân rã trong 1 giây

t

-λt T

2 Hệ thức Anhxtanh, ựộ hụt khối, năng lượng liên kết

Ớ Hệ thức Anhxtanh giữa khối lượng và năng lượng

Vật có khối lượng m thì có năng lượng nghỉ E = m.c 2

Với c = 3.108 m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không

Ớ độ hụt khối của hạt nhân AZX: ∆∆∆∆m = m 0 Ờ m Trong ựó:

+ m 0 = Zm p + Nm n = Zm p + (A-Z)m n là khối lượng các nuclôn

+ m là khối lượng hạt nhân X

Ớ Năng lượng liên kết W lk = ∆∆∆∆m.c 2 = (m 0 -m)c 2

Ớ Năng lượng liên kết riêng (là năng lượng liên kết tắnh cho 1 nuclôn):

lk

W A

Lưu ý: Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững

X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt α hoặc β

Ớ Các ựịnh luật bảo toàn

+ Bảo toàn số nuclôn (số khối): A 1 + A 2 = A 3 + A 4

+ Bảo toàn ựiện tắch (nguyên tử số): Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4

+ Bảo toàn ựộng lượng:

Trang 8

2

1

2 là ñộng năng chuyển ñộng của hạt X

Lưu ý: - Không có ñịnh luật bảo toàn khối lượng

- Mối quan hệ giữa ñộng lượng PX và ñộng năng KX của hạt X là:

- Nếu M0 > M thì phản ứng toả năng lượng W dưới dạng ñộng năng của các

hạt X3, X4 và phôtôn tia γ Các hạt sinh ra có ñộ hụt khối lớn hơn nên bền vững

hơn

- Nếu M0 < M thì phản ứng thu năng lượng W dưới dạng ñộng năng của các

hạt X1, X2 hoặc phôtôn γ Các hạt sinh ra có ñộ hụt khối nhỏ hơn nên kém bền

ðộ hụt khối tương ứng là ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4 Năng lượng của phản ứng hạt nhân

W = (A 3εεεε3 +A 4εεεε4 ) – (A 1εεεε1 + A 2εεεε2 )

W =( W 3 + W 4 ) – (W 1 + W 2 )

W = (K 3 + K 4 ) – (K 1 + K 2 )

W = [(∆∆∆∆m 3 + ∆∆∆∆m 4 ) - (∆∆∆∆m 1 +∆∆∆∆m 2 )]c 2 Nếu: + W > 0 thì phản ứng tỏa năng lượng

+ W < 0 thì phản ứng thu năng lượng

• Quy tắc dịch chuyển của sự phóng xạ + Phóng xạ α (24He): A Z X → 4 2 He + A-4 Z-2 Y

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn và có số khối giảm 4 ñơn vị

• Hạt nơtrinô (v) không mang ñiện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ)

chuyển ñộng với vận tốc của ánh sáng và hầu như không tương tác với vật chất

Trang 9

Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kắch thắch có mức năng lượng E1 chuyển

xuống mức năng lượng E2 ựồng thời phóng ra một phôtôn có năng lượng

hc

ε = hf = = E - E

λ

Lưu ý: Trong phóng xạ γ không có sự biến ựổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ

thường ựi kèm theo phóng xạ α và β

4 Các hằng số và ựơn vị thường sử dụng

Ớ Số Avôgaựrô: NA = 6,022.1023 mol-1

Ớ đơn vị năng lượng: 1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J

Ớ đơn vị khối lượng nguyên tử (ựơn vị Cacbon):

1u = 1,66055.10-27kg = 931,5 MeV/c2

Ớ điện tắch nguyên tố: |e| = 1,6.10-19 C

Ớ Khối lượng prôtôn: mp = 1,0073u

Ớ Khối lượng nơtrôn: mn = 1,0087u

Ớ Khối lượng êlectron: me = 9,1.10-31kg = 0,0005u

PHẦN C: BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Chủ ựề 01: CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

đỘ HỤT KHỐI

Câu 1.01:Hạt nhân nguyên tử 23592Ucó

A 92 prôtôn và 143 nơtrôn B 235 prôtôn và 92 nơtrôn

C 143 prôtôn và 92 nơtrôn D 92 prôtôn và 235 nơtrôn

Câu 1.02: Năng lượng liên kết riêng

C lớn nhất với các hạt nhân trung bình D lớn nhất với các hạt nhân nặng

Câu 1.03: Hạt nhân 3718Ar có năng lượng liên kết là 315 MeV Năng lương liên

kết riêng của hạt nhân này là

Câu 1.04: Hạt nhân có ựộ hụt khối càng lớn thì hạt nhân

C có năng lượng liên kết riêng càng lớn D càng kém bền

Câu 1.05: Chọn phát biểu ựúng về hạt nhân

A Năng lượng liên kết riêng lớn nhất ựối với các hạt nhân nặng

B điện tắch hạt nhân tỉ lệ với số nơtron trong hạt nhân

C Khối lượng hạt nhân bằng tổng khối lượng các nuclôn cấu tạo nên hạt nhân

D Lực hạt nhân luôn là lực hút và chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kắch

thước hạt nhân

Câu 1.06: Chọn phát biểu sai về hạt nhân?

A điện tắch hạt nhân tỉ lệ với số prôtôn

B Các hạt nhân ựồng vị có cùng số prôtôn

C Hạt nhân có liên kết riêng càng lớn thì càng bền

D Khối lượng hạt nhân bằng tổng khối lượng nuclôn tạo nên hạt nhân

Câu 1.07: Hạt nhân có năng lượng liên kết càng lớn thì

Câu 1.08: Chọn câu trả lời sai: Dựa vào kắ hiệu AZX của một hạt nhân ta có thể biết ựược

A khối lượng một mol chất tắnh ra gam

B số nuclôn của hạt nhân

C ựiện tắch của hạt nhân

D. Khối lượng chắnh xác của hạt nhân tắnh theo ựơn vị khối lượng nguyên tử

Câu 1.09: Chọn phát biểu sai: Lực hạt nhân

A có giá trị lớn hơn lực tương tác tĩnh ựiện

B có thể là lực hút hoặc ựẩy

C chỉ tác dụng trong hạt nhân

D không tác dụng khi các nuclôn cách xa nhau hơn kắch thước hạt nhân

Trang 10

Câu 1.10: Khối lượng prôtôn; nơtrôn; hạt nhân 12652Telần lượt là 1,0073 u;

1,0087 u; 125,9033 u Năng lượng liên kết Wlk của hạt nhân 126

52Tecó trị số bằng

C 1,1461 10 3 MeV D 1,0676.10 3 MeV

Câu 1.11 Phát biểu nào sau ñây là sai về hạt nhân nguyên tử

A Lực hạt nhân là loại lực lớn nhất trong tự nhiên mà con người biết ñược

B Các chất ñồng vị có tính chất hoá học giống nhau vì nguyên tử của chúng có

cùng số nuclôn

C Hạt nhân nguyên tử có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền

D Hidro và triti là những nguyên tố mà hạt nhân có cùng số hạt prôtôn

Câu 1.12: Số prôtôn có trong 15,9949g O186 là

B 1/12 khối lượng một mol cacbon 12

C 1/12 khối lượng một nguyên tử cacbon 12.

D một prôtôn

Câu 1.15 Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

A càng nhỏ thì hạt nhân càng kém bền

B có thể bằng nhau ñối với hai hạt nhân khác nhau

C tính theo công thức Wlk = ∆M.c2, ∆M là ñộ hụt khối của hạt nhân

D giảm khi nhiệt ñộ môi trường tăng cao

Câu 1.16 Chọn phát biểu ñúng về lực hạt nhân

A Có thể là lực hút hoặc lực ñẩy

B Là lực tương tác giữa các hạt prôtôn hoặc giữa các hạt nơtron

C. Là lực tương tác giữa các hạt nuclôn, có tác dụng liên kết các nuclôn với nhau

D có bán kính tác dụng cở kích thước nguyên tử

Câu 1.17: Nhận ñịnh nào sau ñây không ñúngkhi nói về năng lượng liên kết?

A Muốn phá vỡ hạt nhân có khối lượng m thành các nuclôn có tổng khối

lượng mo > m thì cần năng lượng Wlk = (mo – m).c2 ñể thắng lực hạt nhân

B Năng lượng liên kết tính cho một nuclôn gọi là năng lượng liên kết riêng

C Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng nhỏ thì càng kém bền vững

D Hạt nhân có năng lượng liên kết Wlk càng lớn thì càng bền vững

Câu 1.18 Chọn phát biểu ñúng về hạt nhân nguyên tử

A. Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền

B Hạt nhân nặng có năng lượng liên kết lớn hơn hạt nhân có khối lượng trung

bình

C Khối lượng của một hạt nhân luôn lớn hơn tổng khối lượng của các nuclôn

tạo thành

D ðộ hụt khối của một hạt nhân nguyên tử tính theo công thức: ∆m = Wlk.c2,

Wlk là năng lượng liên kết hạt nhân

Câu 1.19: eV/c 2 là ñơn vị của

A. năng lượng B khối lượng

Câu 1.20 Chọn phát biểu ñúng về các giá trị khối lượng

A ðơn vị khối lượng nguyên tử bằng khối lượng của hạt nhân nguyên tử ñồng

vị C12

B Khối lượng của một ñiện tử xấp xỉ bằng khối lượng của một prôtôn

C Khối lượng một hạt nhân nguyên tử xem như xấp xỉ bằng khối lượng của

nguyên tử của hạt nhân ấy

D Một hạt nhân số khối A có khối lượng m = A (gam)

Câu 1.21: ðồng vị là các hạt nhân có cùng

A số khối B số nơtron

C. số prôton D chu kì bán rã

Trang 11

Câu 1.22: Phát biểu nào sau ựây là ựúng?

A Bán kắnh của nguyên tử bằng bán kắnh của hạt nhân

B. Khối lượng của các nguyên tử xấp xỉ bằng khối lượng của hạt nhân

C điện tắch của nguyên tử bằng ựiện tắch hạt nhân

D Lực tĩnh ựiện liên kết các nuclon trong hạt nhân

Câu 1.23: Chọn câu phát biểu sai

A Năng lượng liên kết hạt nhân có trị số bằng Wlk = c2∆m, với ∆m là ựộ hụt

khối của hạt nhân, c là tốc ựộ ánh sáng trong chân không

B Năng lượng liên kết riêng có trị số bằng Wlk/A, với Wlk là năng lượng liên

kết hạt nhân và A là số khối của hạt nhân

C. Năng lượng liên kết riêng ựược tắnh theo ựơn vị eV hay MeV

D Hạt nhân nguyên tử càng bền vững nếu năng lượng liên kết riêng của nó

càng lớn

Câu 1.24: Khối lượng của hạt anpha, prôtôn và nơtrôn lần lượt là 4,0015u,

1,0073u và 1,0087u, u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng của hạt anpha

là

Câu 1.25: Năng lượng liên kết các hạt nhân 21H, He, 42 5626Fe và 23592U lần lượt

là 2,22MeV, 2,83 MeV, 492 MeV và 1786 MeV Hạt nhân bền nhất là hạt

nhân

A 42He B 21H C. 5626Fe D 23592U

Câu 1.26: Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 2010Nebằng 8,032

MeV/nuclôn Khối lượng prôtôn và nơtron tắnh theo ựơn vị khối lượng nguyên

tử u lần lượt là 1,00728u; 1,00866u, lấy u = 931,5 MeV2

c Khối lượng của hạt

nhân 2010Ne là

A. 19,9877u B 19,8977u C 19,9787u D 19,9778u

Câu 1.27: Cho số Avôgaựrô là 6,02.1023 mol−1 Số nơtron có trong 1 mol

238

92U bằng

A. 8,7892.1025 B 1,43276.1025 C 5,53840.1025 D 4,4123.1025

Câu 1.28: Cho khối lượng của các hạt nhân 168O và 42He lần lượt là 15,99491u

và 4,0015u Biết 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng tối thiểu cần ựể tách hạt nhân 168O thành 4 hạt nhân 42Helà

Câu 1.29: Hạt nhân 1531P có khối lượng 30,99376u Khối lượng của nơtron 1,0087u, khối lượng của prôtôn 1,0073u, 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 1531P bằng

Câu 1.32: Cho biết năng lượng kiên kết riêng của 2 0Ne , 4He và 12C lần lượt

là 8,03; 7,07 và 7,68 MeV/nuclôn, năng lượng cần thiết ựể tách một hạt nhân

2 0

Ne thành hai hạt α và một hạt nhân 12C là

Trang 12

A. 23,8 MeV B 26,1 MeV C 30,7 MeV D 15,9 MeV

Câu 1.34: Tính năng lượng liên kết tạo thành Clo 3717Cl, cho biết khối lượng

của nguyên tử 3717Cl: mCl = 36,96590 u; khối lượng prôtôn: mp = 1,00728 u;

khối lượng êlectron: me = 0,00055 u; khối lượng nơtron: mn = 1,00867 u;

1u = 1,66043.10–27 kg; 1u.c2 = 935 MeV

Câu 1.35: Gọi mp, mn là khối lượng của proton và nơtron, c là vận tốc ánh

sáng trong chân không Một hạt nhân cấu tạo từ Z proton và N nơtron có năng

lượng liên kết riêng là ε Khối lượng hạt nhân này là

Câu 1.37: Chọn câu phát biểu ñúng

A. Tính theo ñơn vị khối lượng nguyên tử thì khối lượng một nguyên tử xấp xỉ

số khối A của nguyên tử

B NA = 6,022.1023 là số phân tử hiñro chứa 1 gam khí hiñrô

C Khối lượng của êlectron xấp xỉ khối lượng của nơtrôn

D Khối lượng của nguyên tử phân bố ñều trong nguyên tử.

Câu 1.38: Công suất bức xạ của Mặt Trời là 3,9.1026 W Khối lượng của Mặt Trời bị giảm trong mỗi năm (365 ngày) là

A 1,367.1017 kg B 1,367.1016 kg

Câu 1.39: Hai hạt nhân126C và 146C, hạt nhân nào bền vững hơn? Biết

mp = 1,007276u; mn = 1,00867u; mC12 = 11,9967u; mC14 = 13.99994u

A Hạt nhân 126C B Hạt nhân 146C

Câu 1.40 Biết khối lượng của nguyên tử 4018Ar; 11H; nơtron lần lượt là 39,948u; 1,00814u; 1,00889u; 1u=1,66043.10-27kg Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Ar là

A. 9,17 MeV B 8,50 MeV C 8,80 MeV D 9,00 MeV

Câu 1.41 Biết khối lượng của hạt nhân 104Be là 10,032 u, khối lượng của prôtôn là 1,0073 u, khối lượng của nơtron là 1,0087 u ðộ hụt khối của hạt

nhân Be104 là

Câu 1.42 : Hạt nhân D12 tổng hợp thành hạt nhân He24 Biết năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 12Dbằng 11 MeV/nuclon và của 24Hebằng 7,0 MeV/nuclon Năng lượng tỏa ra khi tạo thành một hạt nhân hêli bằng

A 24,5 MeV B 25,8 MeV C 19,6 MeV D 23,6 MeV

Câu 1.43: Cho biết: mp = 1,0073 u, mn = 1,0084 u, mMo = 97,9054 u,

u = 931MeV/c2, c = 3.108 m/s Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân molytñen 9842Molà

A 7,8 MeV B 8,1 MeV C. 8,3 MeV D 7,9 MeV

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	367,68 KB