Phản ứnh nhiệt hạch : A Là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân trung bình B Để xảy ra phản ừng ở nhiệt độ rất cao C Để xảy ra phản ừng phải có các nơtrôn chậm D Năng lượng t[r]
Trang 1Chủ đề 19 phản ứng hạt nhân
i ôn tập lý thuyết
1 Tóm tắt lý thuyết
- Phaỷn ửựng haùt nhaõn laứ tửụng taực giửừa caực haùt nhaõn daón ủeỏn sửù bieỏn ủoồi chuựng thaứnh caực haùt nhaõn khaực
- Phaỷn ửựng haùt nhaõn thửụứng ủửụùc chia thaứnh hai loaùi : A + B C + D
+ Phaỷn ửựng tửù phaõn raừ moọt haùt nhaõn khoõng beàn vửừng thaứnh caực haùt khaực: A B + C
+ Phaỷn ửựng haùt nhaõn kớch thớch
- Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân ?
+ Baỷo toaứn soỏ nuclon (soỏ khoỏi) : AA + AB = Ac + AD
+ Baỷo toaứn ủieọn tớch :.ZA + ZB = Zc + ZD
+ Baỷo toaứn ủoọng lửụùng: Veực tụ toồng ủoọng lửụùng cuỷa caực haùt tửụng taực baống veực tụ toồng ủoọng lửụùng cuỷa caực haùt saỷn phaồm + Baỷo toaứn naờng lửụùng: ẹũnh luaọt baỷo toaứn naờng lửụùng toaứn phaàn (bao goàm ủoọng naờng vaứ naờng lửụùng nghổ): Toồng naờng lửụùng toaứn phaàn cuỷa caực haùt tửụng taực baống toồng naờng lửụùng toaứn phaàn cuỷa caực haùt saỷn phaồm
- Năng lợng đó trong phản ứng hạt nhân : mo = mA + mB vaứ m = mC + mD
+ Khi m0 > m: Phaỷn ửựng toỷa ra moọt naờng lửụùng W = (m0 – m)c2
+ Khi m0 < m: Phaỷn ửựng thu naờng lửụùng W = (m – m0)c2
- Sửù phaõn haùch laứ hieọn tửụùng moọt haùt nhaõn raỏt naởng haỏp thuù moọt nụtroõn chaọm roài vụừ thaứnh hai haùt nhaõn naởng trung bỡnh
+ ẹaởc ủieồm cuỷa sửù phaõn haùch: moói phaỷn ửựng phaõn haùch sinh ra tửứ 2 ủeỏn 3 nụtroõn vaứ toaỷ ra moọt naờng lửụùng khoaỷng + Điều kiện : truyền cho hạt nhân năng lợng đủ lớn (năng lợng kích hoạt )
+ Caực nụtron sinh ra sau moói phaõn haùch laùi coự theồ bũ haỏp thuù bụỷi caực haùt nhaõn khaực ụỷ gaàn ủoự, cửự theỏ, sửù phaõn haùch tieỏp dieón thaứnh moọt daõy chuyeàn
+ ẹieàu kieọn xaỷy ra phaỷn ửựng phaõn haùch daõy chuyeàn : k = 1 hoaởc k > 1 ẹeồ ủaùt ủửụùc heọ soỏ k = 1, ngửụứi ta ủaởt vaứo loứ caực thanh ủieàu chổnh haỏp thuù bụựt caực nụtroõn
+ Cụ cheỏ cuỷa nhaứ maựy phaựt ủieọn haùt nhaõn : Naờng lửụùng do phaõn haùch toỷa ra dửụựi daùng ủoọng naờng cuỷa caực haùt ủửụùc chuyeồn thaứnh nhieọt naờng cuỷa loứ vaứ truyeàn ủeỏn noài sinh hụi chửựa nửụực Hụi nửụực ủửụùc ủửa vaứo laứm quay tua bin maựy phaựt ủieọn
- Phaỷn ửựng nhieọt haùch laứ phaỷn ửựng keỏt hụùp hai haùt nhaõn raỏt nheù thaứnh moọt haùt nhaõn naởng hụn
+Laứ phaỷn ửựng toỷa naờng lửụùng, tuy moọt phaỷn ửựng keỏt hụùp toỷa naờng lửụùng ớt hụn moọt phaỷn ửựng phaõn haùch, nhửng tớnh theo khoỏi lửụùng nhieõn lieọu thỡ phaỷn ửựng nhieọt haùch toỷa naờng lửụùng nhieàu hụn
+ ẹieàu kieọn : Taờng nhieọt ủoọ (104) nhieõn lieõn => plasma ; Maọt ủoọ haùt nhaõn trong nhieõn lieọu phaỷi cao ; thụứi gian duy trỡ nhieọt ủoọ cao ủuỷ lụựn
+ Trong thieõn nhieõn phaỷn ửựng nhieọt haùch xaỷy ra treõn caực vỡ sao (Maởt Trụứi)
2 Câu hỏi trắc nghiệm
Câu 1 Cho phản ứng hạt nhõn
19
9 F + p
16
8 O + X, X là hạt nào sau đõy?
Câu 2 Một trong cỏc phản ứng phõn hạch của Urani (
235
92U) là sinh ra hạt nhõn mụlipđen (95
42Mo) và Lantan (139
57La), đồng thời cú kốm theo một số hạt nơtrụn và electrụn Hỏi cú bao nhiờu hạt nơtrụn và electrụn được tạo ra ?
A Tạo ra : 1 nơtrụn và 7 electrụn B Tạo ra : 3 nơtrụn và 6 electrụn
C Tạo ra : 2 nơtrụn và 7 electrụn D Tạo ra : 2 nơtrụn và 8 electrụn
Câu 3 Prụtụn bắn vào bia đứng yờn Liti (
7
3Li).Phản ứng tạo ra hai hạt X giống hệt nhau bay ra Hạt X này là
A.Prụtụn B Nơtrụn C Đơtờri D.Hạt α
Câu 4 Phỏt biểu nào dưới đõy về phản ứng nhiệt hạch là sai ?
A Sự kết hợp hai hạt nhõn nhẹ hơn thành một hạt nhõn nặng hơn
B Mỗi phản ứng kết hợp toả ra một năng lượng bộ hơn một phản ứng phõn hạch ,nhưng tớnh theo khối lượng nhiờn liệu thỡ
phản ứng kết hợp lại toả ra năng lượng nhiều hơn
C Phản ứng kết hợp tỏa năng lượng nhiều ,làm núnh mụi trường xung quanh nờn ta gọi là phản ứng nhiệt hạch
D.Con người đó thực hiện được phản ứng nhiệt hạch nhưng dưới dạng khụng kiểm soỏt được
Câu 5 Phỏt biểu nào sai khi núi về phản ứng phõn hạch ?
A Tạo ra hai hạt nhõn cú số khối trung bỡnh B Xảy ra do sự hấp thụ nơtrụn chậm
C Chỉ xảy ra với hạt nhõn nguyờn tử 23592U D.Là phản ứng toả năng lượng
Câu 6 So sỏnh sự giống nhau giữa hiện tượng phúng xạ và phản ứng dõy chuyền:
A Phản ứng tỏa năng lượng B Phụ thuộc vào cỏc điều kiện bờn ngũai
C Là quỏ trỡnh tự phỏt D Cú thể xảy ra ở cỏc hạt nhõn nặng hay nhẹ
Câu 7 Chọn cõu trả lời sai Hạt nơtrinụ là lọai hạt :
A hạt sơ cấp B Xuất hiện trong sự phõn rả phúng xạ β
C Xuất hiện trong sự phõn rả phúng xạ α D Khụng mang điện tớch
Trang 2Câu 8 Chọn cõu trả lời sai Phản ứnh nhiệt hạch :
A Là phản ứng kết hợp hai hạt nhõn nhẹ thành hạt nhõn trung bỡnh
B Để xảy ra phản ừng ở nhiệt độ rất cao
C Để xảy ra phản ừng phải cú cỏc nơtrụn chậm
D Năng lượng tỏa ra tớnh theo khối lượng chất tham gia phản ứng rất lớn
Câu 9 Trong phản ứng hạt nhõn sau:
1 1
A 1
Z X
+
2 2
A 2
Z X
→
3 3
A 3
Z X
+
4 4
A 4
Z X
gọi mi là khối lượng của hạt nhõn i Nếu :
A (m1 +m2) – (m3 +m4) >0 :phản ứng hạt nhõn tỏa năng lượng
B (m1 +m2) – (m3 +m4) >0 :phản ứng hạt nhõn thu năng lượng
C (m1 +m2) – (m3 +m4) < 0 :phản ứng hạt nhõn tỏa năng lượng
D (m1 +m2) – (m3 +m4) = 0 :phản ứng hạt nhõn khụng tỏa,khụng thu năng lượng
Câu 10 Trong phản ứng hạt nhõn khối lượng khụng được bảo toàn là vỡ :
A Số hạt tạo thành sau phản ứng cú thể khỏc với số hạt nhõn tham gia phản ứng B Phản ứng toả hoặc thu năng
lượng
C Độ hụt khối của từng hạt nhõn trước và sau phản ứng khỏc nhau D.Cả A,B,C đều đỳng
Câu 11 cho phản ứng hạt nhõn A → B +C Biết hạt nhõn mẹ A ban đầu đứng yờn cú thể kết luận gỡ về hướng và trị số của vận tốc
cỏc hạt sau phản ứng
A Cựng phương ,cựng chiều ,độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng
B Cựng phương ,ngược chiều ,độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng
C Cựng phương ,cựng chiều ,độ lớn tỉ lệ với khối lượng
D Cựng phương ,ngược chiều ,độ lớn tỉ lệ với khối lượng
Câu 12 Đặc điểm của phản ứng hạt nhõn trong lũ phản ứng của nhà mỏy điện nguyờn tử :
A là phản ứng dõy chuyền B cú hệ số nhõn nơtrụn k =1
C năng lượng toả ra khụng đổi và cú thể kiểm soỏt được D A,B,C đều đỳng
Câu 13 Điểm giống nhau giữa sự phúng xạ và phản ứng phõn hạch là
A cú thể thay đổi do cỏc yếu tố bờn ngoài B đều là phản ứng toả năng lượng
C cỏc hạt nhõn sinh ra cú thể biết trước D.cả ba điểm nờu trong A,B,C
Câu 14 Chọn cõu trả lời sai trong phản ứng hạt nhõn ,số được bảo toàn
A Tổng số prụton B Tổng số nuclon C Tổng số nơtron D.Tổng khối lượng cỏc hạt
nhõn
Câu 15 Cho hạt α cú động năng E bắn phỏ hạt nhõn nhụm 1327Al đứng yờn Sau phản ứng hai hạt sinh ra là X và nơtrụn Hạt X là
A Liti B Phốt pho C Chỡ D.Đơtờri
Câu16 hạt nhõn Urani
238
92U sau khi phỏt ra cỏc bức xạ α và β cuối cựng cho đồng vị bền của chỡ 20682Pb.Số hạt α và β phỏt ra là
A 8 hạt α và 10 hạt β+ B 8 hạt α và 6 hạt β- C 4 hạt α và 2 hạt β- D 8 hạt α và 8 hạt β
-ii phơng pháp giải toán
- Phơng trình phản ứng hạt nhân:
3
A
Z A Z B Z C Z D
- Định luật bảo toàn : Z1 + Z2 = Z3 + Z4; A1 + A2 = A3 + A4 ; WT + Wđ trớc = WS + Wđ sau ; p
Const ptr ps
- Năng lợng phản ứng hạt nhân: Xét phản ứng hạt nhân A B C D
+ m0 = mA + mB là khối lợng của các hạt nhân trớc phản ứng
+ m = mC + mD là khối lợng của các hạt nhân sau phản ứng
+ Nếu m0 > m thì phản ứng toả năng lợng Năng lợng toả ra là: Wtoả = (m0 – m).c2 = m c 2.
+ Nếu m0 < m thì phản ứng thu năng lợng Năng lợng thu vào là: Wthu = -Wtoả = (m – m0).c2
- Mối quan hệ giữa động năng và động lợng: p = m.v; Wđ =
1
2 .
2 mv p m Wđ
- Nhà máy nguyên tử hạt nhân
.
tp
P t A
N
Trong đó W0
là năng lợng toả ra trong một phân hạch
+ Hiệu suất nhà máy:
(%)
ci
tp
P H P
=>Tổng năng lợng tiêu thụ trong thời gian t: Q = Ptp t + Nhiệt lợng toả ra: Q = m q
ii bài tập trắc nghiệm
Câu 1 Cho phản ứng hạt nhõn
230
90Th→22688Ra+ α +4,91MeV Biết rằng hạt nhõn Thụri đứng yờn Xem tỉ số khối lượng bằng tỉ số số khối Động năng của hạt nhõn Radi là
A 0,085MeV B 4,82MeV C 8,5eV D.4,82eV
Câu 2 Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhõn
12
6 C thành 3 hạt là bao nhiờu ? (biết m=11,9967u, m =4,0015u)
Trang 3A 7,2618J B 7,26MeV C 1,16189.10 J D 1,16189.10 MeV
C©u 3 Cho phản ứng hạt nhân +
27
13Al
30
15P + n, khối lượng của các hạt nhân là m()=4,0015u, m(Al)=26,97435u, m(p)=29,97005u; m(n)=1,008670u.Năng lượng mà phản ứng này tỏa ra hoặc thu vào là bao nhiêu?
A Tỏa ra 2,67MeV B Thu vào 2,67MeV C Tỏa ra 1,2050864.10-11J D.Thu vào 1,2050864.10-17J
C©u 4 Hạt nhân triti (T) và đơteri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh ra hạt và hạt nơtron Cho biết độ hụt khối của hạt nhân triti
là mT = 0,0087u; của hạt nhân đơteri là mD=0,0024u, của hạt nhân X là mX = 0,0305u Năng lượng tỏa ra từ phản ứng trên là bao nhiêu?
C©u 5 Hạt α có động năng 3,3MeV bắn phá hạt nhân
9
4Begây ra phản ứng 94Be+α →n + 6
12
C .Biết mα = 4,0015u ;mn =1,00867u;
mBe= 9,01219u; mC = 11,9967u. năng lượng tỏa ra từ phản ứng trên là
A 7,7MeV B 8,7MeV C 11,2MeV D.5,76MeV
C©u 6 Bắn hạt nhân α vào hạt nhân
14
7N đứng yên ta có phản ứng : α +147N→ 178O+p.Cho mα = 4,0015u;mp = 1.0072u;
mN =13,9992u;m0 = 16,9974u Phản ứng này thu hay toả bao nhiêu năng lượng
A Thu năng lượng 3,6eV B Toả năng lượng 1,21 MeV
C Thu năng lượng 3,6MeV D Toả năng lượng 1,21 eV
C©u 7 Trong 1kg nước thường có 0,15g nước nặng (D2O) Tách số đơtêri có trong 1kg nước thường rồi thực hiện phản ứng nhiệt hạch sau :
2
1D + 2
1D 3
1T + 1
1H Cho m
D = 2,0136u, mT = 3,0160u, mH = 1,0073u, NA = 6,022.1023 (mol-1) Tính năng lượng tỏa
ra cho 1 phản ứng và khi khối lượng đơtêri trong 1kg nước phản ứng hết:
A 3,6309 MeV, 0,2624.1010 J B 36,309 MeV, 0,2624.1010 J
C 3,6309 MeV, 0,2624.1012 J D 36,309 MeV, 0,2624.1012 J
C©u 8 Cho phản ứng hạt nhân sau:
4
2He+147N + 1,21MeV 11H + 178O Hạt α có động năng 4MeV Hạt nhân 147N đứng yên Giả
sử hai hạt nhân sinh ra có cùng độ lớn vận tốc và coi khối lượng các hạt nhân bằng số khối của nó Động năng của:
A 11H là 0,155 MeV B 178O là 0,155 MeV C 11Hlà 2,626 MeV D 178O là 2,626 MeV
C©u 9 Mỗi phản ứng phân hạch của 235Utỏa ra trung bình 200 MeV Năng lượng do 1g 235U tỏa ra ,nếu phân hạch hết là :
A 8,2 1010 J B 850 MJ C 82 MJ D 8,5.109 J
C©u 10 Trong ph¶n øng tæng hîp hªli: 37Li+11H →24He+24He BiÕt mLi = 7,0144u; mH = 1,0073u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 NhiÖt dung riªng cña níc lµ c = 4,19kJ/kg.k-1 NÕu tæng hîp hªli tõ 1g liti th× n¨ng lîng to¶ ra cã thÓ ®un s«i mét khèi l-îng níc ë 00C lµ:
C©u 11.Trong ph¶n øng vì h¹t nh©n urani 235U n¨ng lîng trung b×nh to¶ ra khi ph©n chia mét h¹t nh©n lµ 200MeV Mét nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö dïng nguyªn liÖu Urani, cã c«ng suÊt 500.000kW, hiÖu suÊt lµ 20% Lîng tiªu thô hµng n¨m nhiªn liÖu urani lµ:
C©u 12 Cho phản ứng hạt nhân sau:21H H He n 3,25MeV 21 32 01 Biết độ hụt khối của 12H là ∆m
D = 0,0024 u Năng lượng liên kết của hạt nhân 24He là
C©u 13 Cho 23592 U + 01 n → 4295 Mo + 13957 La +2 01 n + 7e- là một phản ứng phân hạch của Urani 235 Biết khối lượng hạt nhân :
mU = 234,99 u ; mMo = 94,88 u ; mLa = 138,87 u ; mn = 1,0087 u.Cho năng suất toả nhiệt của xăng là 46.106 J/kg Khối lượng xăng cần dùng để có thể toả năng lượng tương đương với 1 gam U phân hạch ?
C©u 14 Tìm năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân
234
92U phóng xạ tia α và tạo thành đồng vị Thôri 230
90Th Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt α là 7,1 MeV, của 234U là 7,63 MeV, của 230Th là 7,7 MeV
A 10,82 MeV B 13,98 MeV C 11,51 MeV D 17,24 MeV
C©u 15 Hạt α bắn vào hạt nhân Al đứng yên gây ra phản ứng : α + 1327 Al → 1530 P + n phản ứng này thu năng lượng 2,7MeV Biết hai hạt sinh ra có cùng vận tốc, tính động năng của hạt α ( coi khối lượng hạt nhân bằng số khối của chúng)