PHẦN V VẬT LÍ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
A. TOÁM TẮT LÍ THUYẾT
a. Định nghĩa: Là sự tương tác giữa 2 hạt nhân dẫn đế sự biến đổi của chúng thành các hạt nhân khác.
A + B C + D
Trong số A, B, C, D,... có thể là các hạt sơ cấp e-, p, n,...
Sự phóng xạ: A B + C
Phóng xạ là trường hợp đặc biệt ứng hạt nhân toả năng lượng.
A: hạt nhân mẹ; B: hạt nhân con và C: hạt , ...
b. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân ' Y ' X Y
X xx xx xx
x x
A Z A
Z A
Z A
Z
- Bảo toàn số nuclon (số khối A)
Ax +Ay= Ax + Ay
- Bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)
Zx + Zy = Zx + Zy
- Bảo toàn động lượng:
Px + Py = Px = Py
Với: Pi = mi vi = động lượng của hạt nhân i Hay: mxvxmyvx mXVx mY'Vy
- Bảo toàn năng lượng toàn phần:
Năng lượng toàn phần của một hạt nhân = năng lượng nghỉ + động năng Ei = mic2 + Ki = năng lương toàn phần của hạt nhân i
Ki =
2 V
mi i2 = động năng của hạt nhân i Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần Ex + Ex = EY + EY
Hay: (mx + mY) c2 + Kx + KY = (mx’ + my’) c2 + KX’ + KY’
Chú ý: không có định luật bảo toàn khối lượng của hệ.
c. Vận dụng các định luật bảo toàn vào sự phóng xạ - Qui tắc dịch chuyển
- Phóng xạ : = 42He
XX He yy Y 4
2 x Z
Zy = Zx+ 1 ; Ay = Ax
Hạt nhân con tiến 1 ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn.
- Thực chất của sự phóng xạ - :
10n1n p01ev(nơtrinô)(nơtrinô) - Phóng xạ +: + = 10e
AZxX10 eAZYY Y
ZY = ZX - 1; AY = AX
Hạt nhân con lùi 1 ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn.
- Thực chất của sự phóng xạ +:
v e n 10
1 0 1
1 nơtrinô) - Phóng xạ ; 00hf
Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng cao Em
khi chuyển về mức năng lượng thấp hơn En thì phát ra năng lượng dưới dạng một prôtôn của tia y. Vậy phóng xạ là phóng xạ đi kèm theo các phóng xạ , . Không có sự biến đổi hạt nhân trong phóng xạ .
= = hf = hc Em En
d. Phản ứng hạt nhân thu năng lượng và toả năng lượng:
Trong phản ứng hạt nhân sau:
' Y '
X Y
X YY YY''
X X
A Z Ax
' Zx A
Z A
Z
Nếu:
- M = (mX + mY) - (mX’ + mY’) > 0: phản ứng hạt nhân toả năng lượng.
- M = (mX + mY) - (mX’ + mY’) < 0: phản ứng hạt nhân thu năng lượng.
Hay nếu:
- M = (mX + mY) - (mX’ + mY’) < 0: phản ứng hạt nhân toả năng lượng.
- M = (mX + mY) - (mX’ + mY’) > 0: phản ứng hạt nhân thu năng lượng.
Năng lượng toả ra (hay thu vào):
E = MC2 M'C2
1u = 931 MeVC2 ;1MeV 106eV 1,6.10 13J
2. Máy gia tốc
Một hạt khối lượng m mang điện tích q chuyển động với vận tốc v trong một từ trường đều B
v
, thì hạt sẽ chuyển động trên quĩ đạo tròn có bán kính:
R = mvqB B. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
Câu 511. Chọn câu trả lời đúng
Điều kiện để có phản ứng dây chuyền là:
A. Phải làm chậm nơtrôn.
B. Hệ số nhân nơtron phải nhỏ hơn hoặc bằng 1.
C. Khối lượng 235U phải lớn hơn hoặc bằng khối lượng tới hạn.
D. Câu A, C đúng.
Câu 512. Chọn câu trả lời sai
A. Phản ứng nhiệt hạch là sự tổng hợp các hạt nhân nhẹ thành hạt nhân trung bình.
B. Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì càng kém bền vững.
C. Phản ứng phân hạch là phản ứng toả năng lượng.
D. Sự phân hạch là hiện tượng một hạt nhân nặng hấp thụ một nơtron chậm và vỡ thành hai hạt nhân trung bình.
Câu 513. Chọn câu trả lời sai
A. Hai hạt nhân rất nhẹ như hiđrô, hêli kết hợp lại với nhau là phản ứng nhiệt hạch.
B. Phản ứng hạt nhân sinh ra các hạt có tổng khối lượng bé hơn khối lượng của các hạt ban đều là phản ứng toả năng lượng.
C. Urani là nguyên tố thường được dùng trong phản ứng phân hạch.
D. Phản ứng nhiệt hạch toả năng lượng lớn hơn phản ứng phân hạch.
Câu 514. Chọn câu trả lời đúng
Trong máy gia tốc, hạt được gia tốc do
A. Từ trường B. Điện
trường
C. Tần số quay của hạt D. Điện trường và từ trường Câu 515. Chọn câu trả lời đúng
Trong máy gia tốc, bán kính quỹ đạo của hạt được tính theo công thức
A. R = mveB B. R = mvqB
C. R = mvqE D. R =
mv qB
Câu 516. Chọn câu trả lời đúng
Hằng số phóng xạ và chu kỳ bán rã T liên hệ nhau bởi hệ thức
A. .T = In2 B. = T.ln2
C. = T/0,693 D. = -
T 693 , 0
Câu 517. Chọn câu trả lời đúng
Ký hiệu của hai hạt nhân, hạt X có 2 prôtôn và I nơtron; hạt Y có 3 prôtôn và 4 nơtron
A. 1X;34Y
1 B. 3X;43Y
2
C. X;34Y
2
1 D. X;73Y
3 2
Câu 518. Chọn cu trả lời sai
Tần số quay của một hạt trong máy xiclôtron:
A. Không phụ thuộc vào vận tốc của hạt.
B. Phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
C. Không phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
D. Phụ thuộc vào điện tích của hạt.
Câu 519. Chọn câu trả lời đúng
A. Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì càng dễ phị phá vỡ.
B. Hạt nhân có năng lượng liên kết càng lớn thì độ hụt khối càng nhỏ.
C. Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì khối lượng của hạt nhân càng lớn hơn khối của các nuclôn.
D. Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì càng bền.
Câu 520. Chọn câu trả lời đúng Nơtron nhiệt là:
A. Nơtron ở trong môi trường có nhiệt độ cao.
B. Nơtron có động năng bằng với động năng trung bình của chuyển động nhiệt.
C. Nơtron chuyển động với vận tốc rất lớn và toả nhiệt.
D. Nơtron có động năng rất lớn.
Câu 521. Chọn câu trả lời đúng
Trong lò phản ứng hạt nhân của nhà máy điện nguyên tử hệ số nhân nơtron có trị số.
A. s = 1 B. s > 1
C. s < 1 D. s 1
Câu 522. Chọn câu trả lời đúng
Một prôtôn (mp) vận tốc vbắn vào nhân bia đứng yên Liti (73Li). Phản ứng tạo ra hai hạt giống hệt nhau (mx) bay ra với vận tốc có độ lớn bằng nhau v’ và cùng phù hợp với phương tới của prôtôn một góc 600
Giá trị v’ là:
A. v’ =
p x
m v
m B. v’ =
x p
m v m 3
C. v’=
x p
m v
m D. v’=
p x
m v m 3
Câu 523. Chọn câu trả lời đúng
Prôtôn bán vào nhân bia Liti (73Li). Phản ứng tạo ra hai hạt X giống hệt nhau bay ra. hạt X là:
A. prôtôn B. Nơtron
C. Dơtêri D. Hạt
Câu 524. Chọn câu trả lời đúng
Prôtôn bắn vào nhân bia đứng yến Liti (73Li). Phản ứng tạo ra hai hạt X giống hệt nhau bay ra. Biết tổng khối hai hạt X nhỏ hơn tổng khối lượng của prôtôn và Liti.
A. Phản ứng trên thu năng B. Phản ứng trên toả năng
C. Tổng động năng của hạt X nhỏ hơn tổng khối lượng của prôtôn và Liti.
D. Mỗi hạt X cú động năng bằng ẵ động năng của prụtụn . Câu 525. Chọn câu trả lời đúng
Phương trình phóng xạ:
X Po AZXX
210
84
Trong đó Z, A là:
A. Z = 85; A = 210 B. Z = 84; A = 210 C. Z = 82; A = 208 D. Z = 82; A = 206 Câu 526. Chọn câu trả lời đúng
Phương trình phóng xạ:
X β
C AZ
14
6
Trong đó Z, A là:
A. Z = 6; A = 14 B. Z= 7; A =
14
C. Z = 7; A = 15 D. Z = 8 ; A =
14
Câu 527. Chọn câu trả lời đúng Phương trình phóng xạ:
Be X
B AZ 84
10
5
Trong đó Z, A là
A. Z = 0; A = 1 B. Z = 1; A =
1
C. Z = 1; A = 2 D. Z = 2; A =
4
Câu 528. Xhọn câu trả lời đúng Phương trình phóng xạ
Ar n X
Cl AZ 1837
37
17
Tron gđó Z, A là:
A. Z = 1; A = 1 B. Z= 1; A =
3
C. Z = 2; A = 3 D. Z= 2; A =
4
Câu 529. Chọn câu trả lời đúng Phương trình phóng xạ:
n X Nb 3n 7 U AZ 9341
235 92
Trong đó Z, A là :
A. Z = 58 ; A = 143 B. Z = 44; A = 140 C. Z = 28; A = 140 D. Z = 58; A = 139 Câu 530. Chọn câu trả lời đúng
Urani phân rã theo chuỗi phóng xạ
X Pa Th
U AZ
238
92
Trong đó Z, A là:
A. Z = 90; A = 234 B. Z = 92; A = 234 C. Z = 90 ; A = 236 D. Z = 90; A = 238 Câu 531. Chọn câu trả lời đúng
Một đồng vị phóng xạ A lúc đầu có N0 = 2,86.1016 hạt nhân. Trong giờ đầu phát ra 2,29.1015tia phóng xạ. chu kỳ bán rã của đồng vị A là:
A. 8 giờ B. 8 giờ 30
phút
C. 8 giờ 15 phút D. 8 giờ 18
phút
Câu 532. Chọn câu trả lời đúng
Khối lượng của hạt nhân 104 Be là 10,0113 (u), khối lượng của nơtron là mn= 1,0086 (u), Khối lượng của prôtôn là mp = 1,0072 (u). Độ hụt khối của hạt nhân 104 Be là
A. 0,9119 (u) B. 0,0811 (u)
C. 0.0691 (u) D. 0,0561 (u)
Câu 533. Chọn câu trả lời đúng
Khối lượng của hạt nhân 104 Be là 10,0113 (u), khối lượng của nơtron là mn = 1,0086 (u), khối lượng của prôtôn là mp = 1,0072 (u) và lu = 931 mev/e2 . Năng lượng liên kết của hạt nhân 104 Be là:
A. 64.332 (MeV) B. 6,4332
(MeV)
C. 0,64332 (MeV) D. 6, 4332 (KeV)
Câu 534. Chọn câu trả lời đúng
Chu kỳ bán rã của chất phóng xạ là 2,5 năm. Sau một năm tỉ số giữa số hạt nhân còn lại và số hạt nhân ban đầu là:
A. 0,4 B. 0,242
C. 0,758 D. 0,082
Câu 535. Chọn câu trả lời đúng
Hạt nhân Uran 92238Uphân rã phóng xạ cho hạt nhân con là thôri 23490 Th. Đó là sự phóng xạ.
A. B. -
C. + D.
Câu 536. Chọn câu trả lời đúng
Hạt nhân Urana 23892 Usau khi phát ra các bức xạ và cuối cùng cho đồng vị bền của thì 20682 Pb. Số hạt và phát ra là:
A. 8 hạt và 10 hạt + B. 8 hạt và
6 hạt -
C. D. 8 hạt và
8 hạt -
Câu 537. Chọn câu trả lời đúng
Chu kỳ bán rã của 146 Clà 5590 năm. Một mẫu gỗ cổ cí độ phóng xạ là 197 phân rã/ phút. Một mẫu gỗ khác cùng loại cùng khối lượng của cây mới hạ xuống có độ phóng xạ 1350 phân rã/ phút. Tuổi của mẫu gỗ cổ là
A. 15525 năm B. 1552,5
năm
C. 1,5525.105năm D. 1,5525. 1021 năm Câu 538. Chọn câu trả lời đúng
Tính số lương phân từ nitơ có trong 1 gam khí nitơ . Biết khối lượng nguyên tử lượng của nitơ là 13,999 (u). Biết 1u = 1,66.10-24g
A. 43.1021 B. 215.1020
C. 43.1020 D. 215.1021
Câu 539. Chọn câu trả lời đúng Cho phản ứng hạt nhân sau:
MeV 25 , 3 n He H
H 12 420 10
2
1
Biết độ hụt khối của 12Hlà mD = 0,0024u và 1u = 931 MưV/c2. Năng lượng liên kết của hạt nhân 42Helà:
A. 7,7188MeV B.
77,188MeV
C. 771,88 MeV D.
7,7188MeV
Câu 540. Chọn câu trả lời đúng Cho phản ứng hạt nhân sau:
n He T
D 13 24 10
2
1
Biết độ hụt khối khi tạo thành các hạt nhân D,13T 2
1 và 24Helần lượt là:
mD = 0,0024u ; mT = 0,0087u và mHe = 0,0305u . Cho u = 931 MeV/
e2. năng lượng toả ra của phản ứng là:
A. 1,0806 MeV B. 18,06MeV
C. 180,6MeV D. 18, 06 e
HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI & ĐÁP ÁN PHẦN V CHỦ ĐỀ X
PHÓNG XẠ HẠT NHÂN
Câu 476: Đáp án: B Câu 494: Đáp án: C Câu 477: Đáp án: C Câu 495: Đáp án: A Câu 478: Đáp án: A Câu 496: Đáp án: D Câu 479: Đáp án: D Câu 497: Đáp án: B Câu 480: Đáp án: D Câu 498: Đáp án: A Câu 481: Đáp án: C Câu 499: Đáp án: C Câu 482: Đáp án: A Câu 500: Đáp án: B Câu 483: Đáp án: A Câu 501: Đáp án: C Câu 484: Đáp án: B Câu 502: Đáp án: D Câu 485: Đáp án: B Câu 503: Đáp án: C Câu 486: Đáp án: A Câu 504: Đáp án: D Câu 487: Đáp án: B Câu 505: Đáp án: A Câu 488: Đáp án: D Câu 506: Đáp án: D Câu 489: Đáp án: B Câu 507: Đáp án: B Câu 490: Đáp án: C Câu 508: Đáp án: B Câu 491: Đáp án: A Câu 509: Đáp án: C Câu 492: Đáp án: A Câu 510: Đáp án: A Câu 493: Đáp án: D
CHỦ ĐỀ XI
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Câu 511: Đáp án: D Câu 517: Đáp án: D Câu 512: Đáp án: B Câu 518: Đáp án: B Câu 513: Đáp án: D Câu 519: Đáp án: C Câu 514: Đáp án: D Câu 520: Đáp án: B Câu 515: Đáp án: B Câu 521: Đáp án: A Câu 516: Đáp án: A
Câu 522. Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
mpv
= mxv'
+ mxv'
Chiếu lên phương của prôtôn Mpv = mxv’ cos60 + mxv’ cos60
= mx 2 ' m v 2
' v
x
= mxv’ v’ = x
p
m v m
Đáp án:C Câu 523. P Li X Az X 1 7 A A 4
A Z 7 3 1
1
1 + 3 = Z + Z Z = 2
Đáp án:D Câu 524.
Đáp án:B Câu 525.
Đáp án:D Câu 526.
Đáp án:B Câu 527. B X 84Be
A Z 10
5
Ta có: 10 + A = 4 + 8 A = 2 5 + Z = 2 + 4 Z = 1
Đáp án:C Câu 528. Ta có
Ar n X
Cl AZ 10 1837
37
17
Theo định luật bảo toàn điện tích và số khối 37 + A = 1 + 37 A = 1
17 + Z =18 Z = 1
Đáp án:A Câu 529. Ta có:
n X Nb 3 n 7 e U 10 AZ 9341 10 01
235 92
Theo định luật bảo toàn điện tích và số khối:
235 + 1 = A + 93 + 3 A = 140 92 = Z + 41 - 7 Z = 58
Đáp án:C Câu 530. Ta có
X Pa Th
U AZ
238
92
Theo định luật bảo toàn điện tích và số khối:
238 - 4 = A A = 234 92 - 2 + 1+ 1 = 92
Đáp án:B Câu 531.
N = N0
T
693 , 0
e 1
T =
16
15
0 2,86.10
10 . 29 , 1 2 ln
1 . 693 , 0 N
1 N ln
t . 693 , 0
8,3giờ = 8giờ 18 phút
Đáp án:D Câu 532. M = [ Zmp + A - Z )mn - M] = [4.1,0072 +6.1,0086 - 10,0113]
= 0,069 (u)
Đáp án:c Câu 533. E = [Zmp + (A - Z)mn - M]* 931
= [4.1,0072 + 6.1,0086 - 10,0113] = 64,3321 (MeV)
Đáp án:A Câu 534. e 0,758
N
N 0,2693,5,1
0
Đáp án:C Câu 535. Ta có:
Th X
U AZ 23490
238
92
Theo định luật bảo toàn điện tích và số khối:
238 = A + 234 A = 4 92 = Z + 90 Z = 2
Hạt
Đáp án:A Câu 536. 238U x y 20682 Pb
92
Ta có 238 = 4x + 206 x = 8 93 = 2x - y x = 6
Đáp án:B
Câu 537. H = 15525
1350 ln 197 693 , 0 t 5590 H
ln H 693 , 0 e T
H
0 T t
693 , 0
0 năm
Đáp án:A Câu 538. Ta có
N = N = 24 0,0215.1024 10
. 66 , 1 . 999 , 13 . 2
1
Đáp án:B Câu 539. Từ phương trình phản ứng ta có:
MeV 25 , 3 n He H
H 12 42 10
2
1