Tài liệu Chuyên đề hạt nhân nguyên tử

HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – CHUYÊN ĐỀ : HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 1.1. Cấu tạo hạt nhân. Nuclôn + Hạt nhân được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn gọi là các nuclôn. Có hai loại nuclôn: prôton, kí hiệu p, khối lượng mp = 1,67262.10-27kg, mang một điện tích nguyên tố dương +e, và nơtron kí hiệu n, khối lượng mn = 1,67493.10-27kg, không mang điện. Prôtôn chính là hạt nhân nguyên tử hiđrô. + Số prôtôn trong hạt nhân bằng số thứ tự Z của nguyên tử trong bảng tuần hoàn; Z được gọi là nguyên tử số. Tổng số các nuclôn trong hạt nhân gọi là số khối, kí hiệu A. Như vậy số nơtron trong hạt nhân là: N = A – Z. + Kí hiệu hạt nhân: ZA X . Nhiều khi, để cho gọn, ta chỉ cần ghi số khối, vì kí hiệu hóa học đã xác định Z rồi. + Kích thước hạt nhân: nếu coi hạt nhân như một quả cầu bán kính R thì R phụ thuộc vào số khối 1 theo công thức gần đúng: R = 1,2.10-15A 3 m. 1.2. Đồng vị Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z (có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn), nhưng có số nơtron N khác nhau. Các đồng vị còn được chia làm hai loại: đồng vị bền và đồng vị phóng xạ. Trong thiên nhiên có khoảng gần 300 đồng vị bền; ngoài ra người ta còn tìm thấy vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo. 1.3. Đơn vị khối lượng nguyên tử Trong vật lí hạt nhân, khối lượng thường được đo bằng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u. Một đơn vị u có giá trị bằng 1 khối lượng của đồng vị cacbon 12 12 6 C. 1u = 1,66055.10-27kg. Khối lượng của một nuclôn xấp xĩ bằng u. Nói chung một nguyên tử có số khối A thì có khối lượng xấp xĩ bằng A.u. 1.4. Khối lượng và năng lượng Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2. Từ hệ thức Anhxtanh suy ra m = E chứng tỏ khối lượng có thể đo bằng đơn vị của năng lượng c2 chia cho c2, cụ thể là eV/c2 hay MeV/c2. Theo lí thuyết của Anhxtanh, một vật có khối lượng m 0 khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động m0 với tốc độ v, khối lượng sẽ tăng lên thành m với: m = 1 v 2 trong đó m0 được gọi là khối lượng c2 nghỉ và m gọi là khối lượng động. 1.5. Lực hạt nhân Lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là lực hút, gọi là lực hạt nhân, có tác dụng liên kết các nuclôn lại với nhau. Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện, nó không phụ thuộc vào điện tích của nuclôn. So với lực điện từ và lực hấp dẫn, lực hạt nhân có cường độ rất lớn (còn gọi là lực TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 1/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – tương tác mạnh) và chỉ tác dụng khi hai nuclôn cách nhau một khoảng bằng hoặc nhỏ hơn kích thước hạt nhân (khoảng 10-15 m). 1.6. Độ hụt khối và năng lượng liên kết + Độ hụt khối của một hạt nhân là hiệu số giữa tổng khối lượng của các nuclôn cấu tạo nên hạt nhân và khối lượng hạt nhân đó: m = Zmp + (A – Z)mn – mhn + Năng lượng liên kết của hạt nhân là năng lượng toả ra khi các nuclôn riêng lẽ liên kết thành hạt nhân và đó cũng chính là năng lượng cần cung cấp để phá vở hạt nhân thành các nuclôn riêng lẽ : Wlk = m.c2. + Năng lượng liên kết tính cho một nuclôn ( Wlk ) gọi là năng lượng liên kết riêng của hạt nhân, đặc A trưng cho sự bền vững của hạt nhân. 2. PHÓNG XẠ 2.1. Hiện tượng phóng xạ Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. Quá trình phân rã phóng xạ chỉ do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài như nhiệt độ, áp suất, … Người ta quy ước gọi hạt nhân phóng xạ là hạt nhân mẹ và hạt nhân phân rã là hạt nhân con. 2.2. Các tia phóng xạ : + Tia : là chùm hạt nhân hêli 42 He, gọi là hạt , được phóng ra từ hạt nhân với tốc độ khoảng 2.107m/s. Tia  làm ion hóa mạnh các nguyên tử trên đường đi của nó và mất năng lượng rất nhanh. Vì vậy tia  chỉ đi được tối đa 8cm trong không khí và không xuyên qua được tờ bìa dày 1mm. + Tia : là các hạt phóng xạ phóng ra với vận tốc rất lớn, có thể đạt xấp xĩ bằng vận tốc ánh sáng. Tia  cũng làm ion hóa môi trường nhưng yếu hơn so với tia . Vì vậy tia  có thể đi được quãng đường dài hơn, tới hàng trăm mét trong không khí và có thể xuyên qua được lá nhôm dày cỡ vài mm. Có hai loại tia : - Loại phổ biến là tia -. Đó chính là các electron (kí hiệu  01 e). - Loại hiếm hơn là tia +. Đó chính là pôzitron, hay electron dương (kí hiệu 01 e, có cùng khối lượng như electron nhưng mang điện tích nguyên tố dương. + Tia : là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (dưới 10 -11m), cũng là hạt phôtôn có năng lượng cao. Vì vậy tia  có khả năng xuyên thấu lớn hơn nhiều so với tia  và . Trong phân rã  và , hạt nhân con có thể ở trong trạng thái kích thích và phóng xạ ra tia  để trở về trạng thái cơ bản. 2.3. Định luật phóng xạ : Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm mũ với số mũ âm. Các công thức biểu thị định luật phóng xạ: t t N(t) = No 2 T = No e-t và m(t) = mo 2 T = mo e-t. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 2/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong Với  = GV : Trần Văn Tùng – ln 2 0,693  gọi là hằng số phóng xạ; T gọi là chu kì bán rã: sau khoảng thời gian T số T T lượng hạt nhân chất phóng xạ còn lại 50% (50% số lượng hạt nhân bị phân rã). 2.4. Độ phóng xạ : Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ tại thời điểm t bằng tích của hằng số phóng xạ và số lượng hạt nhân phóng xạ chứa trong lượng chất phóng xạ vào thời điểm đó. t H = N = No e-t = Ho e-t = Ho 2 T Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ giảm theo thời gian theo cùng quy luật hàm mũ giống như số hạt nhân (số nguyên tử) của nó. Đơn vị độ phóng xạ là beccơren (Bq): 1Bq = 1phân rã/giây. Trong thực tế người ta còn dùng một đơn vị khác là curi (Ci): 1Ci = 3,7.1010 Bq; xấp xĩ bằng độ phóng xạ của một gam rađi. 2.5. Đồng vị phóng xạ Ngoài các đồng vị phóng xạ có sẵn trong thiên nhiên, gọi là đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta cũng chế tạo được nhiều đồng vị phóng xạ, gọi là đồng vị phóng xạ nhân tạo. Các đồng vị phóng xạ nhân tạo thường thấy thuộc loại phân rã  và . Các đồng vị phóng xạ của một nguyên tố hóa học có cùng tính chất hóa học như đồng vị bền của nguyên tố đó. 60 Ứng dụng: Đồng vị 27 Co phóng xạ tia  dùng để soi khuyết tật chi tiết máy, diệt khuẫn để bảo vệ nông sản, chữa ung thư. Các đồng vị phóng xạ AZ1 X được gọi là nguyên tử đánh dấy, cho phép ta khảo sát sự tồn tại, sự phân bố, sự vận chuyển của nguyên tố X. Phương pháp nguyên tử đáng dấu có nhiều ứng dụng quan trọng trong sinh học, hóa học, y học, ... . Đồng vị cacbon 146 C phóng xạ tia - có chu kỳ bán rã 5730 năm được dùng để định tuổi các vật cổ. 3.PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 3.1. Định nghĩa Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân. X1 + X 2 → X3 + X 4 trong đó X1, X2 là các hạt tương tác, còn X3, X4 là các hạt sản phẩm. Nhận xét: Sự phóng xạ: A→ B + C cũng là một dạng của phản ứng hạt nhân, trong đó A là hạt nhân mẹ, B là hạt nhân con và C là hạt α hoặc β. Một số dạng phản ứng hạt nhân: a. Phản ứng hạt nhân tự phát Là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác. b. Phản ứng hạt nhân kích thích Quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo ra các hạt nhân khác. c. Đặc điểm của phản ứng hạt nhân: - Biến đổi các hạt nhân. - Biến đổi các nguyên tố. - Không bảo toàn khối lượng nghỉ. 3.2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân A A A A Xét phản ứng hạt nhân: Z11 X 1  Z 22 X 2  Z33 X 3  Z 44 X 4 a) Định luật bảo toàn điện tích. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 3/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – Tổng đại số các điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm. Tức là: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 b) Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A). Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclôn của các hạt tương tác bằng tổng số nuclôn của các hạt sản phẩm. Tức là: A1 + A2 = A3 + A4 c) Bảo toàn động lượng. Trong phản ứng hạt nhân thì động lượng của các hạt trước và sau phản ứng được bằng nhau Tức là r r r r r r r r p1  p2  p3  p4 � m1.v1  m2 .v2  m3 .v3  m4 .v4 Các trường hợp đặc biệt khi sử dụng bảo toàn động ℓượng: c.1. Trường hợp phóng xạ.   p C  p D 0 , Chiếu ℓên Ox ta có: PC = PD  P = P  mCWC = mDWD c.2 Có một hạt bay vuông góc với hạt khác Ta có P = P + P  mDWD = mAWA + mCWC c.3 Sản phẩm bay ra có góc ℓệch  so với đạn. Ta có: P = P + P -2PAPCcos  mDWD = mAWA + mCWC - 2cos c.4 Tạo ra hai hạt giống nhau chuyển động cùng tốc A + B à 2C (Trong đó A ℓà đạn, B ℓà b ia và C ℓà hạt  PA = 2PCcos  P = 4.Pcos2  mAWA = 4mCWCcos2 độ. nhân con) d) Bảo toàn năng lượng toàn phần. Trong phản ứng hạt nhân thì năng lượng toàn phần trước và sau phản ứng là bằng nhau. Năng lượng toàn phần gồm động năng và năng lượng nghỉ nên ta có biểu thức của định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: m X1 c 2  K X1  m X 2 c 2  K X 2 m X 3 c 2  K X 3  m X 4 c 2  K X 4 Chú ý: Từ công thức tính động lượng và động năng ta có hệ thức liên hệ giữa động lượng và động năng TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 4/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – p mv p2 m2v2 2  2  2 2 mv 2  mv   mv  p 2 .m  p 2m.K K  K  2  2 2 3.3. Năng lượng phản ứng hạt nhân Xét phản ứng hạt nhân: X1 + X2 → X3 + X4 Tổng khối lượng của các hạt nhân tham gia phản ứng: m0 m X  m X Tổng khối của các hạt nhân sau phản ứng: m m X  m X Do có sự hụt khối trong từng hạt nhân nên trong phản ứng hạt nhân không có sự bảo toàn khối lượng  m0 m a) Khi m0 > m Do năng lượng toàn phần của phản ứng được bảo toàn nên trong trường hợp này phản ứng tỏa một lượng năng lượng, có giá trị ΔE = (m0 – m)c2 Năng lượng tỏa ra này dưới dạng động năng của các hạt nhân con. Chú ý: Trong trường hợp này do các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn các hạt nhân ban đầu nên các hạt sinh ra bền vững hơn các hạt ban đầu. b) Khi m0 < m Khi đó phản ứng không tự xảy ra, để nó có thể xảy ra được thì ta phải cung cấp cho nó một lượng năng lượng. Trong trường hợp này phản ứng được gọi là phản ứng thu năng lượng. Năng lượng thu vào của phản ứng có độ lớn: ΔE = |m0 – m|c2 1 3 2 4 4.PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 4.1. Khái niệm Là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng hấp thụ một nơtron chậm vỡ thành hai hạt nhân trung bình đồng thời phóng ra một số nơtron và tỏa ra một năng lượng rất lớn (khoảng 200 MeV). Năng lượng tỏa ra dưới dạng động năng của các hạt. 239 Các nhiên liệu chủ yếu thực hiện phản ứng nhiệt hạch là 235 92 U và 94 Pu 4.2. Cơ chế của phản ứng phân hạch Để phản ứng có thể xảy ra được thì phải truyền cho hạt nhân mẹ X một năng lượng đủ lớn (giá trị tối thiểu của năng lượng này gọi là năng lượng kích hoạt). Cách đơn giản nhất để truyền năng lượng kích hoạt cho hạt nhân mẹ X là cho một nơtron bắn vào X để X bắt (hoặc hấp thụ) nơtron đó và chuyển sang trạng thái kích thích. Trạng thái này không bền và kết quả xảy ra phân hạch theo sơ đồ n  X  X *  Y  Z  kn Như vậy quá trình phân hạch của hạt nhân X không trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 5/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – 236 95 138 1 Ví dụ: 01 n 235 92 U  92 U  39Y  53 I 30 n 4.3. Đặc điểm Sau mỗi phản ứng phân hạch đều có hơn 2 notron chậm được sinh ra. Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng lớn, khoảng 200 MeV. 4.4. Phản ứng dây chuyền Các nơtron tạo thành sau phân hạch có động năng lớn (nơtron nhanh) thường bị U238 hấp thụ hết hoặc thoát ra ngoài khối Urani. Nếu chúng được làm chậm lại thì có thể gây ra sự phân hạch tiếp theo cho các hạt U235 khác khiến cho sự phân hạch trở thành phản ứng dây chuyền. Trên thực tế không phải mọi nơtron sinh ra đều có thể gây ra sự phân hạch (vì có nhiều nơ tron bị mất mát do bị hấp thụ bởi các tạp chất trong nhiên liệu, bị U238 hấp thụ mà không gây nên phân hạch, hoặc bay ra ngoài khối nhiên liệu...). Vì vậy muốn có phản ứng dây chuyền ta phải xét đến số nơtron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch. Gọi k là số nơtron còn lại sau phân hạch tiếp tục được U235 hấp thụ. + Nếu k >1: số phân hạch tăng lên rất nhanh với tốc độ k 1, k2, k3…Phản ứng dây chuyền trở thành thác lũ không thể không chế. Hệ thống gọi là vượt hạn. Đây chính là cơ chế nổ của bom nguyên tử. + Nếu k < 1: Phản ứng dây chuyền không thể xảy ra. Hệ thống gọi là dưới hạn. + Nếu k =1: Phản ứng dây chuyền có thể khống chế. Hệ thống gọi là tới hạn. Đây chính là cơ chế hoạt động của nhà máy điện nguyên tử. Muốn k  1 thì khối lượng Urani hoặc Plutoni phải đạt đến một trị số tối thiểu gọi là khối lượng tới hạn mth Điều kiện để phản ứng dây chuyền xảy ra là k 1 và m > mth. 4.5. Lò phản ứng hạt nhân Là thiết bị để tạo ra các phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và điều khiển được. Nhiên liệu phân hạch trong các lò phản ứng hạt nhân thường là U235 hoặc Pu239. Để đảm bảo cho k = 1 người ta dùng các thanh điều khiển chứa Bo hay Cd, là các chất có tác dụng hấp thụ nơtron (khi số nơtron trong lò tăng lên quá nhiều thì người ta cho các thanh điều khiển ngập sâu vào khu vực chứa nhiên liệu để hấp thụ số nơtron thừa). Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng không đổi theo thời gian. 5. PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH : 5.1. Khái niệm Là phản ứng kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành hạt nhân nặng hơn. 5.2. Đặc điểm Tuy một phản ứng nhiệt hạch tỏa ra một năng lượng nhỏ hơn một phản ứng phản ứng phân hạch nhưng nếu tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng lớn hơn phản ứng phân hạch. Các phản ứng nhiệt hạch chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao, khoảng 50 đến 100 triệu độ vì chỉ ở nhiệt độ cao các hạt nhân nhẹ mới thu được động năng đủ lớn thắng được lực đẩy Culông tiến lại gần nhau đến mức lực hạt nhân tác dụng kết hợp chúng lại → điều kiện để xảy ra phản ứng nhiệt hạch là nhiệt độ phải rất lớn (lên đến hàng triệu độ). Nguồn gốc năng lượng mặt trời và các sao là do phản ứng nhiệt hạch. Con người dã thực hiện được hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng sự nổ của bom khinh TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 6/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – khí. 5.3 Lí do để con người quan tâm nhiều đến phản ứng nhiệt hạch: - Có nguồn nhiên liệu vô tận, nước biển chứa 0,015% là D2O có thể điện phân lấy D. - Phản ứng nhiệt hạch sạch hơn phản ứng phân hạch do không có các cặn bã phóng xạ. II. TRẮC NGHIỆM LÝ THUYẾT CẤU TẠO HẠT NHÂN. Câu 1: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ A. các prôtôn. B. các nuclôn. C. các nơtrôn. D. các êlectrôn. 3 Câu 2: Chọn kết luận đúng khi nói về hạt nhân Triti ( 1T ) A. Hạt nhân Triti có 3 nơtrôn và 1 prôtôn. B. Hạt nhân Triti có 1 nơtrôn và 3 prôtôn. C. Hạt nhân Triti có 3 nuclôn, trong đó có 1 prôtôn. D. Hạt nhân Triti có 1 nơtrôn và 2 prôtôn. Câu 3: Lực hạt nhân là A. lực tĩnh điện. B. lực liên kết giữa các nuclôn. C. lực liên kết giữa các prôtôn. D. lực liên kết giữa các nơtrôn. Câu 4: Hạt nhân nguyên tử chì có 82 prôtôn và 125 nơtrôn. Hạt nhân nguyên tử này có kí hiệu là 82 82 Pb . Pb . A. 125 B. 207 C. 125 D. 207 82 Pb . 82 Pb . Câu 5: Khối lượng của hạt nhân được tính theo công thức nào sau đây ? A. m = Z.mp + N.mn. B. m = A(mp + mn ). C. m = mnt – Z.me. D. m = mp + mn. Câu 6: Trong vật lí hạt nhân, để đo khối lượng ta có thể dùng đơn vị nào sau đây ? A. Đơn vị khối lượng nguyên tử (u) hay đơn vị các bon. B. MeV/c2. C. Kg. D. Cả A, B và C. Câu 7: Tỉ số bán kính của hai hạt nhân 1 và 2 bằng r 1/r2 = 2. Tỉ số năng lượng liên kết trong hai hạt nhân đó xấp xỉ bằng bao nhiêu? A. 8. B. 4. C. 6. D. 2. Câu 8: Thông tin nào sau đây là sai khi nói về các hạt cấu tạo nên hạt nhân nguyên tử ? A. Các hạt prôtôn và nơtron có khối lượng bằng nhau. B. Prôtôn mang điện tích nguyên tố dương. C. Nơtron trung hoà về điện. D. Số nơtron và prôtôn trong hạt nhân có thể khác nhau. Câu 9: Hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố đồng vị luôn có cùng: A. số prôtôn. B. số nơtron. C. số nuclôn. D. khối lượng. Câu 10: Trong các đồng vị của caacbon, hạt nhân của đồng vị nào có số prôtôn bằng số nơtron ? A. 11 C . B. 12 C . C. 13 C . D. 14 C . Câu 11: Trong vật lí hạt nhân, so với khối lượng của đồng vị cacbon 126 C thì một đơn vị khối lượng nguyên tử u nhỏ hơn A. 1 lần. 12 B. 1 lần. 6 C. 6 lần. D. 12 lần. Câu 12: Trong hạt nhân, bán kính tác dụng của lực hạt nhân vào khoảng TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 7/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – A. 10-15m. B. 10-13m. C. 10-19m. D. 10-27m. Câu 13: Đơn vị khối lượng nguyên tử là A. khối lượng của một nguyên tử hiđrô. B. khối lượng của một prôtôn. C. khối lượng của một nơtron. D. khối lượng bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon. Câu 14: Câu nào đúng ? Hạt nhân 126 C A. mang điện tích -6e. B. mang điện tích 12e. C. mang điện tích +6e. D. không mang điện tích. Câu 15: Chọn câu đúng. So sánh khối lượng của 31 H và 23 He . A. m( 31 H ) = m( 23 He ). B. m( 31 H ) < m( 23 He ). C. m( 31 H ) > m( 23 He ). D. m( 31 H ) = 2m( 23 He ). Câu 16: Hạt nhân 23 11 Na có A. 23 prôtôn và 11 nơtron. B. 11 prôtôn và 12 nơtron. C. 2 prôtôn và 11 nơtron. D. 11 prôtôn và 23 nơtron. Câu 17:: Chọn câu đúng. Trong hạt nhân nguyên tử: A. prôtôn không mang điện còn nơtron mang một điện tích nguyên tố dương. B. số khối A chính là tổng số các nuclôn. C. bán kính hạt nhân tỉ lệ với căn bậc hai của số khối A. D. nuclôn là hạt có bản chất khác với các hạt prôtôn và nơtron. Câu 18: Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân A. có thể âm hoặc dương. B. càng nhỏ, thì càng bền vững. C. càng lớn, thì càng bền vững. D. càng lớn, thì càng kém bền vững. Câu 19: Trong các câu sau đây, câu nào sai ? A. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn và nơtron. B. Khi một hệ các nuclôn liên kết nhau tạo thành hạt nhân thì chúng phải toả ra một năng lượng nào đó. C. Mọi hạt nhân đều có cùng khối lượng riêng khoảng 1017kg/m3. D. Các hạt nhân có số khối càng lớn thì càng bền vững. Câu 20: Đồng vị là A. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng số khối khác nhau. B. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nơtron nhưng số khối khác nhau. C. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nôtron nhưng số prôtôn khác nhau. D. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nuclôn nhưng khác khối lượng. Câu 21: Đại lượng nào đặc trưng cho mức độ bền vững của một hạt nhân ? A. Năng lượng liên kết. B. Năng lượng liên kết riêng. C. Số hạt prôtôn. D. Số hạt nuclôn. Câu 22: Phát biểu nào sau đây là đúng ? A. Năng lượng liên kết gồm động năng và năng lượng nghỉ. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 8/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – B. Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân. C. Năng lượng liên kết là năng lượng toàn phần của nguyên tử tính trung bình trên số nuclon. D. Năng lượng liên kết là năng lượng liên kết các electron và hạt nhân nguyên tử. Câu 23: Nguyên tử pôlôni 210 84 Po có điện tích là A. 210 e. B. 126 e. C. 84 e. D. 0. Câu 24: Phát biểu nào sau đây là đúng. Đồng vị là các nguyên tử mà A. hạt nhân của chúng có số khối A bằng nhau. B. hạt nhân của chúng có số prôtôn bằng nhau, số nơtron khác nhau. C. hạt nhân của chúng có số nơtron bằng nhau, số prôtôn khác nhau. D. hạt nhân của chúng có khối lượng bằng nhau. Câu 25: Hạt nhân nào có năng lượng liện kết riêng lớn nhất : A. Urani. B. Sắt. C. Xesi. D. Ziriconi. Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Đ. án B C B B C D A A A B D A Câu 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Đ. án C C B B C D A B B D B B 13 D PHÓNG XẠ Câu 1: Tia phóng xạ đâm xuyên yếu nhất là A. tia  . B. tia  . C. tia . D. tia X. Câu 2: Gọi m0 là khối lượng chất phóng xạ ở thời điểm ban đầu t = 0, m là khối lượng chất phóng xạ ở thời điểm t, chọn biểu thức đúng: A. m = m0e- t . B. m0 = 2me t . C. m = m0e t . D. m = 1 m e-  t . 2 0 Câu 3: Chọn phát biểu đúng khi nói về định luật phóng xạ: A. Sau mỗi chu kì bán rã, một nửa lượng chất phóng xạ đã bị biến đổi thành chất khác. B. Sau mỗi chu kì bán rã, só hạt phóng xạ giảm đi một nửa. C. Sau mỗi chu kì bán rã, khối lượng chất phóng xạ giảm đi chỉ còn một nửa. D. Cả A, B, C đều đúng. Câu 4: Phát biểu nào sau đây là không đúng ? A. Hạt   và hạt   có khối lượng bằng nhau. B. Hạt   và hạt   được phóng ra từ cùng một đồng vị phóng xạ. C. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ hạt   và hạt   bị lệch về hai phía khác nhau. D. Hạt   và hạt   được phóng ra có tốc độ bằng nhau(gần bằng tốc độ ánh sáng). Câu 5: Phát biểu nào sau đây đúng ? A. Lực gây ra phóng xạ hạt nhân là lực tương tác điện(lực Culông). 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 toả năng lượng. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 9/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – Câu 6: Có hai mẫu chất phóng xạ X và Y như nhau(cùng một vật liệu và cùng khối lượng) có cùng chu kì bán rã là T. Tại thời điểm quan sát, hai mẫu lần lượt có độ phóng xạ là H X và HY. Nếu X có tuổi lớn hơn Y thì hiệu tuổi của chúng là A. T. ln(H Y / H X ) 1 1 T. ln(H X / H Y ) . B. . C. . ln(H X / H Y ) . D. . ln(H Y / H X ) . T T ln 2 ln 2 Câu 7: Thời gian  để số hạt nhân một mẫu đồng vị phóng xạ giảm e lần gọi là tuổi sống trung bình của mẫu đó( e là cơ số tự nhiên). Sự liên hệ giữa  và  thoả mãn hệ thức nào sau đây:  /2. A.   . B.  = C.  = 1/  . D.  = 2  . 200 168  Câu 8: Số hạt  và  được phát ra trong phân rã phóng xạ 90 X ? 80 Y là A. 6 và 8. B. 8 và 8. C. 6 và 6. D. 8 và 6. Câu 9: Tại thời điểm t1 độ phóng xạ của một mẫu chất là x, và ở thời điểm t 2 là y. Nếu chu kì bán rã của mẫu là T thì số hạt nhân phân rã trong khoảng thời gian t2 – t1 là A. x – y. B. (x-y)ln2/T. C. (x-y)T/ln2. D. xt1 – yt2. Câu 10: Hãy chọn câu đúng. Trong quá trình phóng xạ của một số chất, số hạt nhân phóng xạ A. giảm đều theo thời gian. B. giảm theo đường hypebol. C. không giảm. D. giảm theo quy luật hàm số mũ. Câu 11: Hãy chọn câu đúng. Liên hệ giữa hằng số phân rã  và chu kì bán rã T là A.   const . T B.   ln 2 . T C.   const T . D.   const . T2 Câu 12: Trong phóng xạ  , so với hạt nhân mẹ thì hạt nhân con ở vị trí nào ? A. Tiến 1 ô. B. Tiến 2 ô. C. Lùi 1 ô. D. Lùi 2 ô. Câu 13: Chọn câu sai. Tia anpha A. bị lệch khi bay xuyên qua một điện trường hay từ trường. B. làm iôn hoá chất khí. C. làm phát quang một số chất. D. có khả năng đâm xuyên mạnh. Câu 14: Chọn câu sai. Tia gamma A. gây nguy hại cho cơ thể. B. có khả năng đâm xuyên rất mạnh. C. không bị lệch trong điện trường hoặc từ trường. D. có bước sóng lớn hơn bước sóng của tia X. Câu 15: Chọn câu sai nhất. Các tia không bị lệch trong điện trường và từ trường là A. tia  và tia  . B. tia  và tia  .  C. tia và tia X. D. tia  và tia X. Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Đ. án A A D B D B C D C D B D D D A PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Câu 1. Hạt nhân 146 C phóng xạ β–. Hạt nhân con sinh ra có A. 5p và 6n. B. 6p và 7n. C. 7p và 7n. D. 7p và 6n. Câu 2. Khi một hạt nhân nguyên tử phóng xạ lần lượt một tia α và một tia β– thì hạt nhân nguyên tử sẽ biến đổi như thế nào ? TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 10/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – A. Số khối giảm 2, số prôtôn tăng 1. B. Số khối giảm 2, số prôtôn giảm 1. C. Số khối giảm 4, số prôtôn tăng 1. D. Số khối giảm 4, số prôtôn giảm 1. 210 Po Câu 3. Hạt nhân poloni 84 phân rã cho hạt nhân con là chì 206 82 Pb . Đã có sự phóng xạ tia – + A. α B. β C. β D. γ 19 16 F  p  Câu 4. Xác định hạt nhân X trong các phản ứng hạt nhân sau đây 9 8O  X A. 7 Li B. α C. prôtôn D. 10 Be 226 – Câu 5. Từ hạt nhân 88 Ra phóng ra 3 hạt α và một hạt β trong một chuỗi phóng xạ liên tiếp, khi đó hạt nhân tạo thành là A. 224 B. 214 C. 218 D. 224 84 X 83 X 84 X 82 X 209 Câu 6. Chất phóng xạ 84 Po là chất phóng xạ α. Chất tạo thành sau phóng xạ là P b. Phương trình phóng xạ của quá trình trên là 4 207 4 213 A. 209 B. 209 84 Po 2 He  80 Pb 84 Po  2 He 86 Pb 4 205 4 82 C. 209 D. 209 84 Po 2 He  82 Pb 84 Po  2 He  205 Pb 234 Câu 7. Trong quá trình phân rã hạt nhân 238 92 U thành hạt nhân 92 U , đã phóng ra một hạt α và hai hạt A. prôtôn B. pôzitrôn. C. electron. D. nơtrôn. 238 206 – Câu 8. 92 U sau một số lần phân rã α và β biến thành hạt nhân chì 82 U bền vững. Hỏi quá trình này đã phải trải qua bao nhiêu lần phân rã α và β– ? A. 8 lần phân rã α và 12 lần phân rã β– B. 6 lần phân rã α và 8 lần phân rã β– C. 6 lần phân rã α và 8 lần phân rã β– D. 8 lần phân rã α và 6 lần phân rã β– Câu 9. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về phản ứng hạt nhân? A. Phản ứng hạt nhân là tất cả các quá trình biến đổi của các hạt nhân. B. Phản ứng hạt nhân tự phát là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền thành một hạt nhân khác C. Phản ứng hạt nhân kích thích là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau và tạo ra các hạt nhân khác. D. Phản ứng hạt nhân có điểm giống phản ứng hóa học là bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng nghỉ. Câu 10. Hãy chỉ ra câu sai. Trong một phản ứng hạt nhân có định luật bảo toàn A. năng lượng toàn phần. B. điện tích. C. động năng. D. số nuclôn. Câu11. Hãy chỉ ra câu sai. Trong một phản ứng hạt nhân có định luật bảo toàn A. năng lượng toàn phần. B. điện tích. C. động lượng. D. khối lượng. Câu 12. Khi nói về phản ứng hạt nhân, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Tổng động năng của các hạt trước và sau phản ứng hạt nhân luôn được bảo toàn. B. Tất cả các phản ứng hạt nhân đều thu năng lượng. C. Tổng khối lượng nghỉ (tĩnh) của các hạt trước và sau phản ứng hạt nhân luôn được bảo toàn. D. Năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhân luôn được bảo toàn. Câu 13. Đơn vị đo khối lượng nào không sử dụng trong việc khảo sát các phản ứng hạt nhân ? A. Tấn. B. 10-27 kg. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 11/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – C. MeV/c2. D. u (đơn vị khối lượng nguyên tử). Câu 14. Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt nhân tham gia A. được bảo toàn. B. luôn tăng. C. luôn giảm. D. Tăng hoặc giảm tuỳ theo phản ứng. Câu 15. Khi nói về phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng, điều nào sau đây là sai? A. Các hạt nhân sản phẩm bền hơn các hạt nhân tương tác. B. Tổng độ hụt các hạt tương tác nhỏ hơn tổng độ hụt khối các hạt sản phẩm. C. Tổng khối lượng các hạt tương tác nhỏ hơn tổng khối lượng các hạt sản phẩm. D. Tổng năng lượng liên kết của các hạt sản phẩm lớn hơn tổng năng lượng liên kết của các hạt tương tác. Câu 16. Cho phản ứng hạt nhân A → B + C. Biết hạt nhân mẹ A ban đầu đứng yên. Có thể kết luận gì về hướng và trị số của vận tốc các hạt sau phản ứng? A. Cùng phương, cùng chiều, độ lớn tỉ lệ với khối lượng. B. Cùng phương, cùng chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng. C. Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng. D. Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ với khối lượng. Câu 17. Phát biểu nào sau đây là sai về phản ứng hạt nhân ? A. Độ hụt khối càng lớn thì năng lượng tỏa ra càng lớn. B. Các hạt sinh ra bền vững hơn các hạt ban đầu thì phản ứng tỏa năng lượng C. Các hạt sinh ra kém bền vững hơn các hạt ban đầu thì phản ứng có thể tự xảy ra. D. Điện tích, số khối, năng lượng và động lượng đều được bảo toàn. A A A A Câu 18. Cho phản ứng hạt nhân sau Z11 A Z 22 B  Z33 C  Z 44 D . Độ hụt khối của các hạt nhân tương ứng là ΔmA, ΔmB, ΔmC, ΔmD Gọi c là tốc độ ánh sáng trong chân không, năng lượng của phản ứng ΔE được tính bởi công thức A. ΔE = (ΔmA + ΔmB – ΔmC – ΔmD)c2 B. ΔE = (ΔmA + ΔmB + ΔmC + ΔmD)c2 C. ΔE = (ΔmC + ΔmD – ΔmA – ΔmB)c2 D. ΔE = (ΔmA – ΔmB + ΔmC – ΔmD)c2 A A A A Câu 19. Cho phản ứng hạt nhân sau Z11 A Z 22 B Z33 C  Z 44 D . Năng lượng liên kết của các hạt nhân tương ứng là ΔEA, ΔEB, ΔEC, ΔED. Năng lượng của phản ứng ΔE được tính bởi công thức A. ΔE = ΔEA + ΔEB – ΔEC – ΔED B. ΔE = ΔEA + ΔEB + ΔEC + ΔED C. ΔE = ΔEC + ΔEB – ΔEA – ΔED D. ΔE = ΔEC + ΔED – ΔEA – ΔEB A A A A Câu 20. Cho phản ứng hạt nhân sau Z11 A Z 22 B  Z33 C  Z 44 D . Năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân tương ứng là εA, εB, εC, εD. Năng lượng của phản ứng ΔE được tính bởi công thức A. ΔE = A1εA + A2εB – A3εC – A2εB B. ΔE = A3εC + A4εD – A2εB – A1εA C. ΔE = A1εA + A3εC – A2εB – A4εD D. ΔE = A2εB + A4εD – A1εA – A3εC Câu 21. Hạt nhân mẹ A có khối lượng m A đang đứng yên, phân rã thành hạt nhân con B và hạt α có khối TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 12/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – lượng mB và mα bỏ qua tia γ. So sánh tỉ số động năng và tỉ số khối lượng của các hạt sau phản ứng ta được hệ thức K B mB KB m  ( B ) 2 . A. B. K  m K m KB m K B m  (  ) 2 . C. . D. K  mB K mB Câu 22. Hạt nhân mẹ A có khối lượng mA đang đứng yên, phân rã thành hạt nhân con B và hạt α có khối lượng mB và mα , có vận tốc là vB và vα . Mối liên hệ giữa tỉ số động năng, tỉ số khối lượng và tỉ số độ lớn vận tốc của hai hạt sau phản ứng xác địng bởi hệ thức nào sau đây ? K B v B mB K B v B m     A. . B. K v mB K  v m K B v  m K B v  mB     C. . D. . K  v B m K v B mB Câu 1 Đ. án C Câu 14 Đ. án D 2 D 15 16 C 3 A 17 4 B 18 5 B 19 6 C 20 7 C 21 8 D 22 9 D C C C D B C A 10 C 11 D 12 D 13 A PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH, NHIỆT HẠCH Câu 1. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về phản ứng phân hạch? A. Phản ứng phân hạch là phản ứng trong đó hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn. B. Phản ứng phân hạch kích thích là phản ứng trong đó hạt nhân nặng hấp thụ một nơtron rồi chuyển sang trạng thái kích thích, sau đó vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn và kèm một vài nơtron. C. Phản ứng phân hạch xảy ra khi hạt nhân nặng được truyền một năng lượng kích hoạt cỡ vài MeV D. Giống như phóng xạ, các sản phẩm sau phân hạch là hoàn toàn xác định. Câu 2. Gọi k là số nơtron trung bình còn lại sau mỗi phân hạch, thì điều kiện để phản ứng dây chuyền xảy ra là A. k < 1. B. k = 1. C. k > 1. D. k ≥ 1. Câu 3. Hãy chọn câu sai. Những điều kiện cần phải có để tạo nên phản ứng hạt nhân dây chuyền là gì ? A. Sau mỗi lần phân hạch, số nơtron trung bình được giải phóng phải lớn hơn hoặc bằng 1 . B. Lượng nhiên liệu (urani, plutôni) phải đủ lớn (lớn hơn hoặc bằng khối lượng tới hạn) để tạo nên phản ứng dây chuyền. C. Phải có nguồn tạo ra nơtron. D. Nhiệt độ phải được đưa lên cao. Câu 4. Chọn câu sai khi nói về phản ứng phân hạch ? A. Phản ứng phân hạch là phản ứng toả năng lượng. B. Phản ứng phân hạch là hiện tượng một hạt nhân nặng hấp thụ một notron chậm rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 13/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – C. Phản ứng phân hạch con người chưa thể kiểm soát được. D. Phản ứng phân hạch con người có thể kiểm soát được. 208 – Câu 5. Hạt nhân 235 92 U hấp thụ một hạt notron sinh ra x hạt α, y hạt β và một hạt 82 Pb và 4 hạt notron. Hỏi x, y có giá trị nào? A. x = 6 , y = 1. B. x = 7, y = 2. C. x = 6, y = 2. D. x = 2, y = 6. Câu 6. Chọn câu sai. Phản ứng phân hạch dây chuyền A. là phản ứng phân hạch xảy ra liên tiếp do các hạt nhân nặng hấp thụ các nơtron sinh ra từ các phân hạch trước đó. B. luôn kiểm soát được. C. xảy ra khi số nơtron trung bình nhận được sau mỗi phân hạch lớn hơn 1. D. xảy ra khi số nơtron trung bình nhận được sau mỗi phân hạch bằng 1. Câu 7. Trong phản ứng phân hạch hạt nhân, những phần tử nào sau đây có đóng góp năng lượng lớn nhất khi xảy ra phản ứng ? A. Động năng của các nơtron. B. Động năng của các proton. C. Động năng của các hạt. D. Động năng của các electron. 235 U Câu 8. Sự phân hạch của hạt nhân urani 92 khi hấp thụ một nơtron chậm xảy ra theo nhiều cách. 1 140 94 1 Một trong các cách đó được cho bởi phương trình 235 92 U  0 n  54 Xe  38 Sr k 0 n . Số nơtron được tạo ra trong phản ứng này là A. k = 3. B. k = 6. C. k = 4. D. k = 2 Câu 9. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về phản ứng phân hạch? A. Urani phân hạch có thể tạo ra 3 nơtron. B. Urani phân hạch khi hấp thụ nơtron chuyển động nhanh. C. Urani phân hạch toả ra năng lượng rất lớn. D. Urani phân hạch vỡ ra thành hai hạt nhân có số khối từ 80 đến 160. Câu 10. Sự phân hạch là sự vỡ một hạt nhân nặng A. một cách tự phát thành nhiều hạt nhân nhẹ hơn. B. thành hai hạt nhân nhẹ hơn do hấp thụ một nơtron. C. thành hai hạt nhân nhẹ hơn và vài nơtron, sau khi hấp thụ một nơtron chậm. D. thành hai hạt nhân nhẹ hơn một cách tự phát. Câu 11. Phản ứng nhiệt hạch là sự A. phân chia một hạt nhân nhẹ thành hai hạt nhân nhẹ hơn kèm theo sự toả nhiệt. B. kết hợp hai hạt nhân có số khối trung bình htành một hạt nhân rất nặng ở nhiệt độ rất cao . C. phân chia một hạt nhân rất nặng thành các hạt nhân nhẹ hơn . D. kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn trong điều kiện nhiệt độ rất cao. Câu 12. Tìm kết luận sai khi nói về phản ứng nhiêt hạch. Phản ứng nhiệt hạch A. tỏa ra năng lượng lớn. B. tạo ra chất thải thân thiện với môi trường. C. xảy ra khi có khối lượng vượt khối lượng tới hạn. D. xảy ra ở nhiệt độ cao (từ chục đến trăm triệu độ). Câu 13. Chọn câu sai khi nói về phản ứng nhiệt hạch. A. Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng toả năng lượng. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 14/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – B. Phản ứng nhiệt hạch chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao C. Phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở nhiệt độ cao nên gọi là phản ứng thu năng lượng D. Phản ứng nhiệt hạch con người chưa thể kiểm soát được. Câu 14. Điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy ra là A. các hạt nhân nhẹ ban đầu phải ở trong điều kiện nhiệt độ rất cao. B. số n trung bình sinh ra phải lớn hơn 1. C. ban đầu phải có 1 nơtron chậm. D. phải thực hiện phản ứng trong lòng mặt trời hoặc trong lòng các ngôi sao. Câu 15. Chọn câu sai khi nói về phản ứng phân hạch, nhiệt hạch ? A. Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn. B. Phản ứng chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao (hàng trăm triệu độ) nên gọi là phản ứng nhiệt hạch. C. Xét năng lượng toả ra trên một đơn vị khối lượng thì phản ứng nhiệt hạch toả ra năng lượng lớn hơn nhiều phản ứng phân hạch. D. Một phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng nhiều hơn một phản ứng phân hạch. Câu 16. Chọn câu sai. A. Nguồn gốc năng lượng mặt trời và các vì sao là do chuỗi liên tiếp các phản ứng nhiệt hạch xảy ra. B. Trên trái đất con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch: trong quả bom gọi là bom H; trong các nhà máy điện nguyên tử C. Nguồn nhiên liệu để thực hiện phản ứng nhiệt hạch rất dễ kiếm, vì đó là đơteri và triti có sẵn trong nước biển.. D. Phản ứng nhiệt hạch có ưu điểm lớn là bảo vệ môi trường tốt vì chất thải sạch, không gây ô nhiễm môi trường. Câu 17. Phản ứng nhiệt hạch và phản ứng phân hạch là hai phản ứng hạt nhân trái ngược nhau vì A. một phản ứng toả, một phản ứng thu năng lượng. B. một phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thấp, phản ứng kia xảy ra ở nhiệt độ cao. C. một phản ứng là tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn, phản ứng kia là sự vỡ một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân nhẹ hơn. D. một phản ứng diễn biến chậm, phản kia rất nhanh Câu 18. Phản ứng nhiệt hạch là A. phản ứng hạt nhân thu năng lượng. B. phản ứng kết hợp hai hạt nhân có khối lượng trung bình thành một hạt nhân nặng. C. nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời. D. sự tách hạt nhân nặng thành các hạt nhân nhẹ nhờ nhiệt độ cao. Câu 19. Phản ứng phân hạch U235 dùng trong lò phản ứng hạt nhân và cả trong bom nguyên tử. Tìm sự khác biệt căn bản giữa lò phản ứng và bom nguyên tử. A. Số nơtron được giải phóng trong mỗi phản ứng phân hạch ở bom nguyên tử nhiều hơn ở lò phản ứng B. Năng lượng trung bình được mỗi nguyên tử urani giải phóng ra ở bom nguyên tử nhiều hơn hơn ở lò phản ứng C. Trong lò phản ứng số nơtron có thể gây ra phản ứng phân hạch tiếp theo được khống chế D. Trong lò phản ứng số nơtron cần để gây phản ứng phân hạch tiếp theo thì nhỏ hơn ở bom nguyên tử. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 15/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – Câu 20: Trong sự phân hạch của hạt nhân 235 92 U , gọi k là hệ số nhân nơtron. Phát biểu nào sau đây đúng? A. Nếu k < 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra và năng lượng tỏa ra tăng nhanh. B. Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và có thể gây nên bùng nổ. C. Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra. D. Nếu k = 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra. Câu Đ. án Câu Đ. án 1 C 14 A 2 D 15 D 3 D 16 B 4 C 17 C 5 C 18 C 6 B 19 C 7 C 20 B 8 D 9 B 10 C 11 D 12 C 13 C III. TRẮC NGHIỆM BÀI TẬP Dạng 1: Xác định cấu tạo hạt nhân. Năng lượng liên kết hạt nhân Hạt nhân ZA X , có A nuclon; Z prôtôn; N = (A – Z) nơtrôn. Số hạt trong m gam chất đơn nguyên tử : N = m NA A Liên hệ giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2. m0 Khối lượng động: m = v2 . c2 Độ hụt khối của hạt nhân : m  Zm p  1 A – Z  mn – mhn . Năng lượng liên kết : Wlk = m.c . 2 Năng lượng liên kết riêng :  = Wlk . A Đơn vị khối lượng nguyên tử: 1u = 1,66055.10-27kg = 931,5MeV/c2. 238 23 U và 11 Na Ví dụ 1: Xác định cấu tạo hạt nhân 92 238 23 238 A. 92 U : 92 proton, 146 nơtron; 11 Na : 92 U : 12 proton, 11 nơtron 238 23 238 U : 146 proton, 92 nơtron; 11 Na : 92 U : 11 proton, 12 nơtron B. 92 238 23 238 U : 92 proton, 146 nơtron; 11 Na : 92 U : 11 proton, 12 nơtron C. 92 238 23 238 D. 92 U : 92 proton, 92 nơtron; 11 Na : 92 U : 11 proton, 12 nơtron HD: Chọn C 238 92 U có cấu tạo gồm Z = 92, A = 238 à N= A- Z = 146 23 11 Na có cấu tạo gồm Z = 11, A = 23 à N= A- Z = 12 10 Ví dụ 2: Khối lượng của hạt nhân 4 Be là 10,01134u, khối lượng của nơtron là m n = 1,0087u, khối 10 lượng của prôtôn là mp = 1,0073u. Độ hụt khối của hạt nhân 4 Be là A. 0,9110u. B. 0,0811u. C. 0,069u. D. 0,0561u. HD: Chọn C TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 16/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong m  Zm p  A GV : Trần Văn Tùng – – Z  mn – mhn  4.1, 0073u  6.1, 0087 u  10, 01134 u  0, 069 u Ví dụ 3: Hạt nhân đơteri 12 D có khối lượng mD = 2,0136u, khối lượng của nơtron là m N = 1,0087u, khối lượng của proton là mP = 1,0073u. Tính năng lượng liên kết của hạt nhân 12 D .Biết 1u= 931,5 MeV/c2. A. 2,24 MeV B. 1,12 MeV C. 4,48 MeV D. 3,06 MeV HD: Chọn A Wlk  � Z .m p  N .mn  mhn � . 931,5  m . 931,5 � � Wlk = (1.1,0073+ 1.1,0087 – 2,0136).931,5 � 2,24 MeV Ví dụ 4: Hạt nhân 104 Be có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtrôn (nơtron) m n = 1,0087u, khối lượng của prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c 2. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 10 là 104 Be A. 0,6321 MeV. B. 63,2152 MeV. C. 6,3215 MeV. D. 632,1531 MeV. HD: Chọn C Năng lượng liên kết của 104 Be là : Wlk = Δm.c2 = 0,0679.c2 = 63,215 MeV. Suy ra năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 10 4 Be là : Wlk 63,125  6,3215 MeV/nuclôn. A 10 Ví dụ 5: Biết số Avôgađrô là 6,02.10 23 mol-1, khối lượng mol của hạt nhân urani 238 92 U là 238 gam / 238 mol. Số nơtron trong 119 gam urani 92 U là : A. 2,2.10 25 hạt B. 1,2.10 25 hạt C 8,8.10 25 hạt D. 4,4.10 25 hạt HD: Chọn D Số hạt nhân có trong 119 gam urani 238 92 U m .N A A 238 92 U là : là : N =  119 .6,02.10 23 3.01.10 23 238 Suy ra số hạt nơtron có trong N hạt nhân urani (A-Z). N = ( 238 – 92 ).3,01.1023 = 4,4.1025 hạt Ví dụ 6: Cho biết mα = 4,0015u; mO 15,999 u; m p 1,007276u , mn 1,008667u . Hãy sắp xếp các 16 hạt nhân 24 He , 12 6 C , 8 O theo thứ tự tăng dần độ bền vững : Câu trả lời đúng là: 4 4 16 16 16 12 A. 12 B. 12 C. 24 He, 12 D. 24 He, 16 8 O , 6C . 6 C , 2 He, 8 O . 6 C , 8 O , 2 He, 6C , 8 O . HD: Chọn C - Năng lượng liên kết riêng của từng hạt nhân là : He : Wlk = (2.mp + 2.mn – m α )c2 = 28,289366 MeV  Wlk riêng = 7,0723 MeV / nuclon. C : Wlk = (6.mp + 6.mn – mC )c2 = 89,057598 MeV  Wlkriêng = 7,4215 MeV/ nuclon. O : Wlk = (8.mp + 8.mn – mO )c2 = 119,674464 meV  Wlk riêng = 7,4797 MeV/ nuclon. Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. Vậy chiều bền vững hạt nhân tăng dần là : He < C < O. Ví dụ 7: Cho số Avôgađrô là 6,02.10 23 mol-1. Số hạt nhân nguyên tử có trong 100 g Iốt 131 52 I là : 23 23 23 23 A. 3,952.10 hạt B. 4,595.10 hạt C.4.952.10 hạt D.5,925.10 hạt HD: Chọn B TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 17/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – Số hạt nhân nguyên tử có trong 100 g hạt nhân I là : N = m 100 .N A  .6,02.10 23 A 131 hạt . BÀI TẬP LUYỆN TẬP Câu 1: Khối lượng của hạt nhân 94 Be là 9,0027u, khối lượng của nơtron là mn = 1,0086u, khối lượng của prôtôn là mp = 1,0072u. Độ hụt khối của hạt nhân 94 Be là A. 0,9110u. B. 0,0811u. C. 0,0691u. D. 0,0561u. Câu 2: Cho hạt  có khối lượng là 4,0015u. Cho mp = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1uc2 = 931,5MeV. Cần phải cung cấp cho hạt  năng lượng bằng bao nhiêu để tách hạt  thành các hạt nuclôn riêng rẽ ? A. 28,4MeV. B. 2,84MeV. C. 28,4J. D. 24,8MeV. Câu 3: Khối lượng của hạt nhân Be10 là 10,0113u, khối lượng của nơtron là m n = 1,0086u, khối lượng của prôtôn là mp = 1,0072u và 1u = 931MeV/c2. Năng lượng liên kết của hạt nhân Be10 là A. 64,332MeV. B. 6,4332MeV. C. 0,64332MeV. D. 6,4332KeV. Câu 4: Cho hạt nhân  có khối lượng 4,0015u. Biết m P = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1u = 931MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt  bằng A. 7,5MeV. B. 28,4MeV. C. 7,1MeV. D. 7,1eV. 238 Câu 5: Cho hạt nhân Urani ( 92 U ) có khối lượng m(U) = 238,0004u. Biết m P = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1u = 931MeV/c2, NA = 6,022.1023. Khi tổng hợp được một mol hạt nhân U238 thì năng lượng toả ra là A. 1,084.1027J. B. 1,084.1027MeV. C. 1800MeV.D. 1,84.1022MeV. Câu 6: Số prôtôn có trong 15,9949 gam 168 O là bao nhiêu ? A. 4,82.1024. B. 6,023.1023.C. 96,34.1023.D. 14,45.1024. Câu 7: Cho biết khối lượng một nguyên tử Rađi( 226 88 Ra ) là m(Ra) = 226,0254u; của hạt eleectron là me = 0,00055u. Bán kính hạt nhân được xác định bằng cồng thức r = r 0. 3 A = 1,4.10-15 3 A (m). Khối lượng riêng của hạt nhân Rađi là A. 1,45.1015kg/m3. B. 1,54.1017g/cm3. C. 1,45.1017kg/m3. D. 1,45.1017g/cm3. Câu 8: Số hạt nhân có trong 1 gam 238 92 U nguyên chất là 21 A. 2,53.10 hạt. B. 6,55.1021hạt. C. 4,13.1021hạt. D. 1,83.1021hạt. 22 Câu 9: Cho biết mp = 1,007276u; mn = 1,008665u; m( 23 11 Na ) = 22,98977u; m( 11 Na ) = 21,99444u; 1u = 931MeV/c2. Năng lượng cần thiết để bứt một nơtron ra khỏi hạt nhân của đồng vị 23 11 Na bằng A. 12,42MeV. B. 12,42KeV. C. 124,2MeV. D. 12,42eV. 7 Câu 10: Cho hạt nhân nguyên tử Liti 3 Li có khối lượng 7,0160u. Cho biết m P = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1u = 931MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân liti bằng A. 541,3MeV. B. 5,413KeV. C. 5,341MeV. D. 5,413MeV. Câu 1 Đ. án C 2 A 3 A 4 C 5 B 6 A 7 C 8 A 9 A 10 D Dạng 2: Phóng xạ hạt nhân 2.1. Xác định lượng chất còn lại: TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 18/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – Công thức t Khối lượng còn lại của X sau thời gian t : m = m 0 .2  T m0 .e   .t . Số hạt nhân X còn lại sau thời gian t : N N= N 0 .2  t T N 0 .e   .t . m Công thức liên hệ : n  N  A A Chú ý: + t và T phải đưa về cùng đơn vị . + m và m0 cùng đơn vị và không cần đổi đơn vị Ví dụ 1: Chất Iốt phóng xạ 131 53 I dùng trong y tế có chu kỳ bán rã 8 ngày đêm. Nếu nhận được 100g chất này thì sau 8 tuần lễ còn bao nhiêu? A. 0,87g B. 0,78g C. 7,8g D. 8,7g HD: Chọn B Ta có : t = 8 tuần = 56 ngày = 7.T Suy ra sau thời gian t thì khối lượng chất phóng xạ m m0 t  T .2 131 53 I còn lại là : 100.2  7 = 0,78 gam . Ví dụ 2: Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 3,8 ngày. Sau thời gian 11,4 ngày thì độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) của lượng chất phóng xạ còn lại bằng bao nhiêu phần trăm so với độ phóng xạ của lượng chất phóng xạ ban đầu? A. 25%. B. 75%. C. 12,5%. D. 87,5%. HD: Chọn C Ta có : T = 3,8 ngày ; t = 11,4 = 3T ngày . m m0 .2  t T t  m  2 T m0  m 1 2  3  m0 8 = 12,5% Ví dụ 3: Một chất phóng xạ ban đầu có N0 hạt nhân. Sau 1 năm, còn lại một phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã. Sau 1 năm nữa, số hạt nhân còn lại chưa phân rã của chất phóng xạ đó là A. N0 /6 B. N0 /16. C. N0 /9. D. N0 /4. HD: Chọn C N1 1 1 Ta có : t1 = 1năm thì số hạt nhân chưa phân rã (còn lại ) là : N  t  3 0 2T - Sau 1năm nữa tức là t2 = 2t1 năm thì số hạt nhân còn lại chưa phân rã là : N2 1 1  t2  2t1  N0 2T 2 T N 2  1  N 0  Tt 2 2 2    1   1 .   3  9  Hoặc N2 = N1 N 0 N 0  2  3 3 9 2.2. Xác định lượng chất đã bị phân rã : TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 19/36 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Phong GV : Trần Văn Tùng – Cho khối lượng hạt nhân ban đầu ( hoặc số hạt nhân ban đầu N0 ) và T . Tìm khối lượng hạt nhân hoặc số hạt nhân đã bị phân rã trong thời gian t ? Khối lượng hạt nhân bị phân rã : Δm = Số hạt nhân bị phân rã là : ΔN = m0  m m0 (1  2 N 0  N N 0 (1  2   t T t T ) m0 (1  e   .t ) )  N 0 (1  e   .t ) Ví dụ 1:Tính số hạt nhân bị phân rã sau 1s trong 1g Rađi 226 Ra . Cho biết chu kỳ bán rã của là 1580 năm. Số Avôgađrô là NA = 6,02.1023 mol-1. A). 3,55.1010 hạt. B). 3,40.1010 hạt. C). 3,75.1010 hạt. D).3,70.1010 hạt. HD: Chọn D 226 - Số hạt nhân nguyên tử có trong 1 gam - hạt . Suy ra số hạt nhân nguyên tử Ra phân rã sau 1 s là : N  N 0 (1  2  t T Ra là : N0 = 1    ) 2,6646.10 21  1  2 1580.365.86400   226 Ra m 1 .N A  .6,022.10 23 2,6646.10 21 A 226   10  3,70.10    hạt . 60 Ví dụ 2: Đồng vị phóng xạ Côban 27 Co phát ra tia  và  với chu kỳ bán rã T = 71,3 ngày. Trong 365 ngày, phần trăm chất Côban này bị phân rã bằng A. 97,12% B. 80,09% C. 31,17% D. 65,94% HD: Chọn A % lượng chất 60Co bị phân rã sau 365 ngày : Δm = m0  m m0 (1  e   .t )   m 1  e m0  365. ln 2 71,3 97,12% . t m 1  2 T Hoặc Δm = m0  m m0 (1  2 )   97,12% t  m0 2T Ví dụ 3: Một chất phóng xạ có chu kì bán ra T. Sau thời gian t = 3T kể từ thời điển ban đầu, tỉ số giữa số hạt nhân bị phân rã thành hạt nhân của nguyên tố khác với số hạt nhân của chất phóng xạ còn lại A. 7 B. 3 C. 1/3 D. 1/7 HD: Chọn A Thời gian phân rã t = 3T N 1 7 N 7 Số hạt nhân còn lại : N  30   N N 0  N   2 8 8 N 2.3. Xác định khối lượng của hạt nhân con : t  T - Cho phân rã : ZA X  ZB'Y + tia phóng xạ . Biết m0 , T của hạt nhân mẹ. Ta có : 1 hạt nhân mẹ phân rã thì sẽ có 1 hạt nhân con tao thành. Do đó : ΔNX (phóng xạ) = NY (tạo thành) TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 20/36 -