Tài liệu Tổng ôn vật lí thi đh thpt các chương có đáp án

TUYỂN TẬP VẬT LÍ THI THPT – ĐẠI HỌC TUYỂN TẬP VẬT LÍ THI THPT – ĐẠI HỌC Giáo viên: NĂM 2018 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà Chuyên Đề 7: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Nội dung chuyên đề: ۞ Phần 1: Cấu Tạo Hạt Nhân ۞ Phần 2: Thuyết Tương Đối ۞ Phần 3: Năng Lượng Liên Kết Hạt Nhân ۞ Phần 4: Phản Ứng Hạt Nhân ۞ Phần 5: Bài Tập Về Chất Phóng Xạ Dự đoán: Các câu hỏi thuộc HNNT không quá khó!!! - Có 6 câu trong đề thi, phần 4 có 2 câu, các phần còn lại có 1 câu. - Các câu thuộc phần 1, 2, 3, 5 và 1 câu thuộc phần 4 ở mức độ dễ - không quá khó - Phần 4 có 1 câu khó hơn về ứng dụng phản ứng hạt nhân (giống dạng trong tài liệu) PHẦN 1: CẤU TẠO HẠT NHÂN I. LÍ THUYẾT  Cấu tạo hạt nhân  Nguyên tử có cấu tạo rỗng gồm một hạt nhân mang điện tích dương ở giữa và electron chuyển động xung quanh.  Hạt nhân được tạo thành bởi 2 loại hạt là proton và notron; hai loại hạt này có tên chung là nuclon: Hạt Điện tích Khối lƣợng Proton (p) +e 1,67262.10-27 kg Notron (n) 0 1,67493.10-27 kg  Hạt nhân X luôn có N nơtron và Z prôtôn; Z được gọi là nguyên tử số; tổng số A = Z + N gọi là số khối Hạt nhân được kí hiệu A X Z Ví dụ. Hạt nhân 23 11 Na có 11 proton và (23 – 11) = 12 notron. Hạt nhân H có 1 proton và (1 – 1) = 0 notron. 1 1  Đồng vị Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z nhưng có số nơtron N khác nhau nên số khối A cũng khác nhau. Ví dụ. Hiđrô có 3 đồng vị : hiđrô thường 1 H ; đơteri 2 H (hay 2 D ) và triti 3 H (hay 31T ). 1 1 1 1  Khối lƣợng hạt nhân Trong vật lí hạt nhân, khối lượng thường được đo bằng đơn vị khối lượng nguyên tử. Kí hiệu là u. Theo định nghĩa, u có trị số bằng 1 khối lượng của đồng vị cacbon 12 C 6 12 1 1 12 mC  . (gam)  1,66.1027 kg 12 12 6,023.1023 Khối lượng của các nuclon tính theo đơn vị u thường dùng mp = 1,0073u và mn = 1,0087u II. BÀI TẬP Câu 1: Hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi A. prôtôn, nơtron và êlectron. B. nơtron và êlectron. C. prôtôn, nơtron. D. prôtôn và êlectron. Câu 2: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ A. các prôtôn. B. các nơtrôn. C. các nuclôn. D. các electrôn. Câu 3: Kí hiệu của hạt nhân nguyên tử X có 3 proton và 4 notron là 7 3 A. 4 X. B. 7 X. C. 4 X. D. 7 X. 3 3 1u  Câu 4 (CĐ-2007): Hạt nhân Triti 31T có A. 3 nuclôn, trong đó có 1 prôtôn. C. 3 nuclôn, trong đó có 1 nơtrôn (nơtron). 35 Câu 5 (CĐ-2013): Hạt nhân 17 Cl có A. 17 nơtron B. 35 nơtron B. 3 nơtrôn (nơtron) và 1 prôtôn. D. 3 prôtôn và 1 nơtrôn (nơtron). C. 35 nuclôn [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] D. 18 prôtôn Trang 1 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà 3 Câu 6 (CĐ-2012): Hai hạt nhân 1 T và 3 He có cùng 2 A. số nơtron. B. số nuclôn. C. điện tích. D. số prôtôn. Câu 7: Nguyên tử mà hạt nhân có số proton và số notron tương ứng bằng số notron và số proton có trong hạt 3 nhân nguyên tử 2 He , là nguyên tử A. hêli. B. liti. C. triti. D. đơteri. 29 Câu 8 (ĐH-2010): So với hạt nhân 14 Si , hạt nhân 40 Ca có nhiều hơn 20 A. 11 nơtrôn và 6 prôtôn. B. 5 nơtrôn và 6 prôtôn. C. 6 nơtrôn và 5 prôtôn. D. 5 nơtrôn và 12 prôtôn. 23 Câu 9 (ĐH-2007): Biết số Avôgađrô là 6,02.10 /mol, khối lượng mol của urani 238 U là 238 g/mol. Số 92 nơtrôn (nơtron) trong 119 gam urani 238 U là 92 A. 8,8.1025. B. 1,2.1025. C. 4,4.1025. D. 2,2.1025. 23 Câu 10 (CĐ-2008): Biết số Avôgađrô NA = 6,02.10 hạt/mol và khối lượng của hạt nhân bằng số khối của nó. Số prôtôn (prôton) có trong 0,27 gam 27 Al là 13 A. 6,826.1022. B. 8,826.1022. C. 9,826.1022. D. 7,826.1022. 23 -1 238 Câu 11 (CĐ-2009): Biết số Avôgađrô NA = 6,02.10 mol . Trong 59,50 g 92 U có số nơtron xấp xỉ là A. 2,38.1023. B. 2,20.1025. C. 1,19.1025. D. 9,21.1024. Câu 12 (CĐ-2013): Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của nó có A. cùng khối lượng, khác số nơtron. B. cùng số nơtron, khác số prôtôn. C. cùng số prôtôn, khác số nơtron. D. cùng số nuclôn, khác số prôtôn. Câu 13 (ĐH-2014): Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân có cùng số A. nuclôn nhưng khác số prôtôn. B. nơtron nhưng khác số prôtôn. C. nuclôn nhưng khác số nơtron. D. prôtôn nhưng khác số nuclôn. Câu 14: Đơn vị khối lượng nguyên tử có trị số bằng 1 A. Khối lượng của một nguyên tử hydro B. khối lượng của đồng vị cacbon 12 C 6 12 C. Khối lượng của một nguyên tử Cacbon D. Khối lượng của một nuclon PHẦN 2: THUYẾT TƢƠNG ĐỐI I. LÍ THUYẾT Mối Liên Hệ Giữa Khối Lƣợng Và Năng Lƣợng Theo Anh-xtanh, năng lượng E và khối lượng m tương ứng của cùng một vật luôn luôn tồn tại đồng thời và tỉ lệ với nhau, hệ số tỉ lệ là c2 (c = 3.108 m/s là tốc độ ánh sáng trong chân không). Ta có hệ thức Anhxtanh: E = mc2. Năng lượng (tính theo đơn vị eV) tương ứng với khối lượng 1 u được xác định: E = uc2 = 931,5 MeV  1u = 931,5 MeV/c2 2 MeV/c được coi là 1 đơn vị khối lượng hạt nhân. Chú ý: Một vật có khối lượng m0 khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động với vận tốc v, khối lượng sẽ tăng m0 lên thành m với: m  v2 1 2 c trong đó m0: khối lượng nghỉ và m là khối lượng động (khối lượng tương đối tính).  Khi đó năng lượng toàn phần của vật cho bởi công thức : E  mc2  m o c2 1 v2 c2  Năng lượng: E0 = m0c2 được gọi là năng lượng nghỉ.  Hiệu: E – E0 = (m – m0)c2 chính là động năng của vật, thường kí hiệu: Wđ = E – E0 = (m – m0)c2. II. BÀI TẬP Câu 1: Giả sử một người có khối lượng nghỉ m0, ngồi trong một con tàu vũ trụ đang chuyển động với tốc độ 0,8c (c là tốc độ ánh sang trong chân không). Khối lượng tương đối tính của người này là 100 kg. Giá trị của m0 bằng A. 60 kg. B. 70kg. C. 80 kg. D. 64 kg. [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 2 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà Câu 2(ĐH-2013): Một hạt chuyển động với tốc độ 0,6c. So với khối lượng nghỉ, khối lượng tương đối tính của vật A. nhỏ hơn 1,5 lần. B. lớn hơn 1,25 lần. C. lớn hơn 1,5 lần. D. nhỏ hơn 1,25 lần. Câu 3(AMS-2013): Electron có khối lượng nghỉ me = 9,1.10-31 kg, trong dòng hạt β- electron có vận tốc 2c v  2.108 m/s. Khối lượng của electron khi đó là 3 A. 6,83.10-31 kg B. 13,65.10-31 kg C. 6,10.10-31 kg D. 12,21.10-31 kg Câu 4: Một electron đang chuyển động với tốc độ 0,6c (c là tốc độ ánh sáng trong chân không). Nếu tốc độ tăng lên thành 0,8c thì khối lượng của electron sẽ tăng lên 8 9 4 16 A. lần B. lần C. lần D. lần 4 3 3 9 Câu 5 (ĐH-2010): Một hạt có khối lượng nghỉ m0. Theo thuyết tương đối, động năng của hạt này khi chuyển động với tốc độ 0,6c (c là tốc độ ánh sáng trong chân không) là A. 1,25m0c2. B. 0,36m0c2. C. 0,25m0c2. D. 0,225m0c2. 2 Câu 6: Một êlectron có khối lượng nghỉ bằng 0,511MeV/c , chuyển động với vận tốc v = 0,6c. Động năng của êlectron đó có giá trị bằng A. 0,0920MeV. B. 0,128MeV. C. 0,638MeV. D. 0,184MeV. Câu 7: Kí hiệu c là vận tốc ánh sáng trong chân không. Một hạt vi mô, có năng lượng nghỉ E 0 và có vận tốc bằng 12 c / 13 thì theo thuyết tương đối hẹp, năng lượng toàn phần của nó bằng A. 13E0 / 12. B. 2,4E0 . C. 2,6E0 . D. 25E0 / 13. Câu 8: Một hạt đang chuyển động với tốc độ 0,6c (với c là tốc độ ánh sáng trong chân không) theo thuyết tương đối thì hạt có động năng Wđ. Nếu tốc độ của hạt tăng 4/3 lần thì động năng của hạt sẽ là 5Wd 16Wd 4Wd 8Wd A. B. C. D. 3 3 3 3 Câu 9: Một hạt chuyển động với tốc độ 1,8.105 km/s thì nó có năng lượng nghỉ gấp mấy lần động năng của nó? A. 4 lần. B. 2,5 lần C. 3 lần D. 1,5 lần Câu 10 (PBC3-2013): Một electron đang chuyển động với tốc độ 0,6c (c là tốc độ ánh sáng trong chân 4 không). Nếu tốc độ của nó tăng lên lần so với ban đầu thì động năng của electron sẽ tăng thêm một lượng: 3 5 2 5 37 A. B. m 0 c2 . C. m 0 c2 . D. m 0 c2 . m 0 c2 . 3 3 120 12 Câu 11 (ĐH-2011): Theo thuyết tương đối, một êlectron có động năng bằng một nửa năng lượng nghỉ của nó thì êlectron này chuyển động với tốc độ bằng: A. 2,41.108 m/s B. 2,75.108 m/s C. 1,67.108 m/s D. 2,24.108 m/s Câu 12: Theo thuyết tương đối, một hạt có năng lượng nghỉ gấp 4 lần động năng của nó, thì hạt chuyển động với tốc độ A. 1,8.105 km/s. B. 2,4.105 km/s. C. 5,0.105 m/s. D. 5,0.108 m/s Câu 13: Động năng của hạt mêzôn trong khí quyển bằng 1,5 lần năng lượng nghỉ của nó. Hạt mêzôn đó chuyển động với tốc độ bằng 8 8 8 8 A. 2,83.10 m/s. B. 2,32.10 m/s. C. 2,75.10 m/s. D. 1,73.10 m/s. Câu 14: Kí hiệu c là vận tốc ánh sáng trong chân không. Một hạt vi mô, theo thuyết tương đối, có động năng 1 bằng năng lượng toàn phần của hạt đó thì vận tốc của hạt là 4 A. 5c . 4 B. 2c . 2 C. 3c . 2 Câu 15 (PBC3-2013): Một hạt có khối lượng nghỉ m0 chuyển động với tốc độ v  D. 7c . 4 8 c (c là tốc độ ánh sáng 3 trong chân không). Tỉ số giữa động năng và năng lượng nghỉ của hạt là A. 1. B. 2. C. 0,5. [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] D. 3 2 Trang 3 Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ PHẦN 3: NĂNG LƢỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN I. LÍ THUYẾT 1. Lực Hạt Nhân Lực tương tác giữa các nuclôn gọi là lực hạt nhân (tương tác hạt nhân hay tương tác mạnh). Lực hạt nhân có tác dụng liên kết các nuclôn với nhau Đặc điểm:  Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện; cũng không phải lực hấp dẫn đã học.  Lực hạt nhân là một loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân, có cường độ rất lớn, còn gọi là lực tương tác mạnh.  Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (khoảng 10–15m). 2. Độ Hụt Khối, Năng Lƣợng Liên Kết 1. Độ hụt khối  Xét một hạt nhân A X có Z proton và (A - Z) notron, ta hãy so sánh khối lượng hạt nhân này mX với tổng Z khối lượng các nuclon tạo thành hạt hạt nhân đó: Z.mp + (A - Z).mn Ví dụ: hạt nhân 4 He , hãy thử so sánh khối lượng hạt nhân này mHe = 4,00150u với tổng khối lượng các nuclon 2 (2 proton và 2 notron) tạo thành hạt nhân đó.  Thực nghiệm chứng tỏ: Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclon tạo thành hạt nhân đó.  Độ chênh lệch giữa hai khối lượng đó được gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu là ∆m: m  Z.m p  (A  Z).mn  mX 2. Năng lƣợng liên kết hạt nhân a) Năng lượng liên kết hạt nhân Đại lượng E = m.c2 được gọi là năng lượng liên kết các nuclôn trong hạt nhân, hay gọn hơn, năng lượng liên kết hạt nhân. E  m.c2   m0  m  .c2   Z.m p  N.mn   m  .c2   b) Năng lượng liên kết riêng E A Đặc điểm: Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho sự bền vững của hạt nhân. Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. Những hạt nhân ở giữa bảng tuần hoàn ứng với : 50 < A < 70 thì bền vững hơn cả. Là năng lượng liên kết tính cho một nuclôn, kí hiệu là  và được cho bởi công thức   II. BÀI TẬP Câu 1: Lực hạt nhân là lực nào sau đây? A. Lực điện. B. Lực từ. C. Lực tương tác giữa các nuclôn. D. Lực lương tác giữa các thiên hà. Câu 2: Bản chất lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là A. lực tĩnh điện. B. lực hấp dẫn. C. lực điện từ. D. lực lương tác mạnh. Câu 3: Phạm vi tác dụng của lực tương tác mạnh trong hạt nhân là A. 10–13 cm. B. 10–8 cm. C. 10–10 cm. D. vô hạn. Câu 4 (ĐH-2013): Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì: A. Năng lượng liên kết riêng càng nhỏ. B. Năng lượng liên kết càng lớn C. Năng lượng liên kết càng nhỏ. D. Năng lượng liên kết riêng càng lớn. Câu 5 (CĐ-2007): Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết A. tính cho một nuclôn. B. tính riêng cho hạt nhân ấy. C. của một cặp prôtôn-prôtôn. D. của một cặp prôtôn-nơtrôn (nơtron). Câu 6: Độ bền vững của hạt nhân phụ thuộc vào A. khối lượng hạt nhân. B. năng lượng liên kết. C. độ hụt khối. D. tỉ số giữa độ hụt khối và số khối. Câu 7 (CĐ-2014): Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân được tính bằng [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 4 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà A. tích của năng lượng liên kết của hạt nhân với số nuclôn của hạt nhân ấy. B. tích của độ hụt khối của hạt nhân với bình phương tốc độ ánh sáng trong chân không. C. thương số của khối lượng hạt nhân với bình phương tốc độ ánh sáng trong chân không. D. thương số của năng lượng liên kết của hạt nhân với số nuclôn của hạt nhân ấy. 7 4 Câu 8 (CĐ-2012): Trong các hạt nhân: 2 He , 3 Li , 56 Fe và 235 U , hạt nhân bền vững nhất là 92 26 A. 235 92 B. U 56 26 7 C. 3 Li Fe . Câu 9 (CĐ-2009): Biết khối lượng của prôtôn; nơtron; hạt nhân 16 8 4 D. 2 He . O lần lượt là 1,0073 u; 1,0087 u; 15,9904 u và 1u = 931,5 MeV/c . Năng lượng liên kết của hạt nhân O xấp xỉ bằng A. 14,25 MeV. B. 18,76 MeV. C. 128,17 MeV. D. 190,81 MeV. 4 Câu 10 (CĐ-2013): Cho khối lượng của prôtôn, nơtron và hạt nhân 2 He lần lượt là: 1,0073u; 1,0087u và 2 16 8 4,0015u. Biết 1uc2 = 931,5 MeV. Năng lượng liên kết của hạt nhân 4 He là 2 A. 18,3 eV. B. 30,21 MeV. C. 14,21 MeV. D. 28,41 MeV. 2 Câu 11 (ĐH-2013): Cho khối lượng của hạt proton, notron và hạt đơ tê ri 1 D lần lượt là: 1,0073u; 1,0087u và 2 2,0136u. Biết 1u=931,5MeV/c2. Năng lượng liên kết của hạt nhân 1 D là: A. 2,24MeV B. 3,06MeV C. 1,12 MeV D. 4,48MeV 10 Câu 12 (ÐH-2008): Hạt nhân 4 Be có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtrôn (nơtron) mn = 1,0087u, khối lượng của prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 10 Be là 4 A. 0,6321 MeV. B. 63,2152 MeV. C. 6,3215 MeV. D. 632,1531 MeV. Câu 13 (ĐH-2010): Cho khối lượng của prôtôn; nơtron; 40 Ar ; 6 Li lần lượt là: 1,0073 u; 1,0087 u; 39,9525 u; 18 3 6,0145 u và 1 u = 931,5 MeV/c2. So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 6 Li thì năng lượng liên kết riêng 3 của hạt nhân 40 Ar 18 A. lớn hơn một lượng là 5,20 MeV. B. lớn hơn một lượng là 3,42 MeV. C. nhỏ hơn một lượng là 3,42 MeV. D. nhỏ hơn một lượng là 5,20 MeV. 6 2 4 Câu 14: Các hạt nhân hêli ( 2 He ), liti ( 3 Li ) và đơteri ( 1 D ), có năng lượng liên kết lần lượt là 28,4MeV; 39,2MeV và 2,24MeV. Sắp xếp các hạt nhân này theo thứ tự độ bền vững tăng dần, thứ tự đúng là 4 4 4 A. 4 He, 6 Li, 2 D . B. 6 Li, 2 He, 2 D . C. 2 D, 6 Li, 2 He . D. 2 D, 2 He, 6 Li . 2 3 1 3 1 1 3 1 3 Câu 15 (ĐH-2012): Các hạt nhân đơteri 2 H ; triti 3 H , heli 4 He có năng lượng liên kết lần lượt là 2,22 MeV; 1 1 2 8,49 MeV và 28,16 MeV. Các hạt nhân trên được sắp xếp theo thứ tự giảm dần về độ bền vững của hạt nhân là A. 2 H ; 4 He ; 3 H . B. 2 H ; 3 H ; 4 He . C. 4 He ; 3 H ; 2 H . D. 3 H ; 4 He ; 2 H . 1 1 1 1 1 2 1 2 2 1 2 1 Câu 16: Các hạt nhân đơteri 4 He , 2 139 53 I, 235 92 U có khối lượng tương ứng là 4,0015u; 138,8970u và 234,9933u. Biết khối lượng của hạt proton, notron lần lượt là: 1,0073u; 1,0087u. Các hạt nhân trên được sắp xếp theo thứ tự giảm dần về độ bền vững của hạt nhân là A. 4 He ; 139 I ; 235 U . B. 139 I ; 4 He , 235 U . C. 235 U ; 4 He ; 139 I . D. 139 I ; 235 U ; 4 He . 53 53 53 53 2 2 2 2 92 92 92 92 Câu 17 (ÐH-2009): Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối bằng nhau và số nuclôn của hạt nhân X lớn hơn số nuclôn của hạt nhân Y thì A. hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X. B. hạt nhân X bền vững hơn hạt nhân Y. C. năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân bằng nhau. D. năng lượng liên kết của hạt nhân X lớn hơn năng lượng liên kết của hạt nhân Y. Câu 18 (ĐH-2010): Cho ba hạt nhân X, Y và Z có số nuclôn tương ứng là AX, AY, AZ với AX = 2AY = 0,5AZ. Biết năng lượng liên kết của từng hạt nhân tương ứng là ΔEX, ΔEY, ΔEZ với ΔEZ < ΔEX < ΔEY. Sắp xếp các hạt nhân này theo thứ tự tính bền vững giảm dần là A. Y, X, Z. B. Y, Z, X. C. X, Y, Z. D. Z, X, Y. [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 5 Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ PHẦN 4: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN CÁC PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: PHÓNG XẠ, NHIỆT HẠCH, PHÂN HẠCH NỘI DUNG 1: CÁC LOẠI PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I. LÍ THUYẾT Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của hạt nhân, có hai loại phản ứng 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 khá c. Đặc điểm của phản ứng hạt nhân:  Biến đổi các hạt nhân.  Biến đổi các nguyên tố.  Không bảo toàn khối lượng nghỉ.  Phóng Xạ 1.1 Hiện tƣợng phóng xạ a) Khái niệm Hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, đồng thời phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác được gọi là hiện tượng phóng xạ. b) Đặc điểm  Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân.  Có tính tự phát và không điều khiển được.  Là một quá trình ngẫu nhiên. 1.2. Các tia phóng xạ Các tia phóng xạ thường được đi kèm trong sự phóng xạ của các hạt nhân. Có 3 loại tia phóng xạ chính có bản chất khác nhau là tia anpha (ký hiệu là α), tia beta(hí hiệu là ), tia gamma(kí hiệu là ). Các tia phóng xạ là những tia không nhìn thấy được, nhưng có những tác dụng cơ bản như kích thích một số phản ứng hóa học, ion hóa chất khí… a) Phóng xạ α  Tia α thực chất hạt nhân của nguyên tử Heli, hí hiệu 4 He . 2 Phương trình phóng xạ α: A X  A42Y  4 He Z Z 2  Dạng rút gọn A X  A 42Y Z Z  Trong không khí, tia α chuyển động với tốc độ cỡ 107 m/s. Đi được chừng vài cm trong không khí và chừng vài μm trong vật rắn, không xuyên qua được tấm bìa dày 1 mm. b) Phóng xạ β Tia  là các hạt phóng xạ phóng xa với tốc độ lớn (xấp xỉ tốc độ ánh sáng), cũng làm ion hóa không khí nhưng yếu hơn tia α. Trong không khí tia  có thể đi được quãng đường dài vài mét và trong kim loại có thể đi đƣợc vài mm. Có hai loại phóng xạ  là + và –  Phóng xạ – Tia – thực chất là dòng các electron 0 e 1 A 0 Phương trình phân rã – có dạng: A X  Z 1Y  0 e  0  Z 1 Thực chất trong phân rã – còn sinh ra một hạt sơ cấp (goi là hạt phản notrino).  Phóng xạ + Tia + thực chất là dòng các electron dương 0 e 1 Phương trình phân rã + có dạng: A X  ZA1Y  0 e  0  Z  1 0 Thực chất trong phân rã + còn sinh ra một hạt sơ cấp (goi là hạt notrino). Chú ý: Các hạt notrino và phản notrino là những hạt không mang điện, có khối lượng bằng 0 và chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng. c) Phóng xạ   Tia  là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, cũng là hạt phôtôn có năng lượng cao, thường đi kèm trong cách phóng xạ + và –  Tia  có khả năng xuyên thấu lớn hơn nhiều so với tia α và . [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 6 Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Phản Ứng Phân Hạch 2.1. 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.  Các nhiên liệu chủ yếu thực hiện phản ứng nhiệt hạch là 235 U và 239 Pu. 92 94 2.2. 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. Ví dụ: 1 0 236 95 n 235 U  92 U  39 Y 138 I  31 n   92 53 0 2.3. 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. 2.4. Phản ứng dây chuyền Các nơtron tạo thành sau phân hạch có động năng lớn (nơtron nhanh) thường bị 238U 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 235U 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 238U 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 235U hấp thụ.  Nếu k >1: số phân hạch tăng lên rất nhanh với tốc độ k1, 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. 2.5. 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 235U hoặc 239Pu.  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. Phản Ứng Nhiệt Hạch 1) Khái niệm Là phản ứng kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành hạt nhân nặng hơn. 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. [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 7 Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ II. BÀI TẬP Câu 1 (CĐ-2008): Khi nói về sự phóng xạ, phát biểu nào dưới đây là đúng? A. Sự phóng xạ phụ thuộc vào áp suất tác dụng lên bề mặt của khối chất phóng xạ. B. Chu kì phóng xạ của một chất phụ thuộc vào khối lượng của chất đó. C. Phóng xạ là phản ứng hạt nhân toả năng lượng. D. Sự phóng xạ phụ thuộc vào nhiệt độ của chất phóng xạ. Câu 2 (CĐ-2007): Phóng xạ β- là A. phản ứng hạt nhân thu năng lượng. B. phản ứng hạt nhân không thu và không toả năng lượng. C. sự giải phóng êlectrôn (êlectron) từ lớp êlectrôn ngoài cùng của nguyên tử. D. phản ứng hạt nhân toả năng lượng. Câu 3 (ĐH-2013): Tia nào sau đây không phải là tia phóng xạ: A. Tia  B. Tia   C. Tia  D. Tia X. Câu 4 (CĐ-2009): Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về hiện tượng phóng xạ? A. Trong phóng xạ , hạt nhân con có số nơtron nhỏ hơn số nơtron của hạt nhân mẹ. B. Trong phóng xạ -, hạt nhân mẹ và hạt nhân con có số khối bằng nhau, số prôtôn khác nhau. C. Trong phóng xạ , có sự bảo toàn điện tích nên số prôtôn được bảo toàn. D. Trong phóng xạ +, hạt nhân mẹ và hạt nhân con có số khối bằng nhau, số nơtron khác nhau. Câu 5 (ĐH-2014): Tia α A. là dòng các hạt nhân 4 He . 2 B. là dòng các hạt nhân nguyên tử hiđrô. C. có vận tốc bằng vận tốc ánh sáng trong chân không. D. không bị lệch khi đi qua điện trường và từ trường. Câu 6 (ĐH-2010): Khi nói về tia , phát biểu nào sau đây là sai? A. Tia  phóng ra từ hạt nhân với tốc độ bằng 2000 m/s. B. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia  bị lệch về phía bản âm của tụ điện. C. Khi đi trong không khí, tia  làm ion hóa không khí và mất dần năng lượng. D. Tia  là dòng các hạt nhân heli ( 4 He ). 2 Câu 7 (ĐH-2011): Khi nói về tia γ, phát biểu nào sau đây sai? A. Tia  không phải là sóng điện từ. B. Tia  có khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia X. C. Tia  không mang điện. D. Tia  có tần số lớn hơn tần số của tia X. Câu 8 (ĐH-2007): Phản ứng nhiệt hạch là sự A. kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn trong điều kiện nhiệt độ rất cao. B. kết hợp hai hạt nhân có số khối trung bình thành một hạt nhân rất nặng ở nhiệt độ rất cao. C. phân chia một hạt nhân nhẹ thành hai hạt nhân nhẹ hơn kèm theo sự tỏa nhiệt. D. phân chia một hạt nhân rất nặng thành các hạt nhân nhẹ hơn. Câu 9 (ĐH-2010): Phản ứng nhiệt hạch là A. sự kết hợp hai hạt nhân có số khối trung bình tạo thành hạt nhân nặng hơn. B. phản ứng hạt nhân thu năng lượng . C. phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn. D. phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. Câu 10 (CĐ-2008): Phản ứng nhiệt hạch là A. nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời. B. sự tách hạt nhân nặng thành các hạt nhân nhẹ nhờ nhiệt độ cao. C. phản ứng hạt nhân thu năng lượng. D. phản ứng kết hợp hai hạt nhân có khối lượng trung bình thành một hạt nhân nặng. Câu 11 (ĐH-2010): Phóng xạ và phân hạch hạt nhân A. đều có sự hấp thụ nơtron chậm. B. đều là phản ứng hạt nhân thu năng lượng. C. đều không phải là phản ứng hạt nhân. D. đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. Câu 12 (ĐH-2012): Phóng xạ và phân hạch hạt nhân [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 8 Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà A. đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng C. đều là phản ứng tổng hợp hạt nhân Câu 13 (ÐH-2009): Trong sự phân hạch của hạt nhân HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ B. đều là phản ứng hạt nhân thu năng lượng D. đều không phải là phản ứng hạt nhân 235 92 U , gọi k là hệ số nhân nơtron. Phát biểu nào sau đây là 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 14: Phản ứng phân hạch được thực hiện trong lò phản ứng hạt nhân. Để đảm bảo hệ số nhân nơtrôn k = 1, người ta dùng các thanh điều khiển. Những thanh điều khiển có chứa: A. urani và plutôni. B. nước nặng. C. bo và cađimi. D. kim loại nặng. Câu 15: Năng lượng toả ra từ lò phản ứng hạt nhân A. Không đổi theo thời gian. B. Thay đổi theo theo thời gian. C. Tăng theo thời gian. C. Giảm theo thời gian. NỘI DUNG 2: BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I. LÍ THUYẾT 1. Định nghĩa Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình biến đổi hạt nhân dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác. X1 + X2  X3 + X4 trong đó X1, X2 là các hạt tương tác, còn X3, X4 là các hạt sản phẩm. 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  hoặc . 2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân Xét phản ứng hạt nhân: A1 Z1 X1  A2 X2  A3 X3  A4 X4  Z3 Z2 Z4 a) Định luật bảo toàn điện tích. Tổng đại số các điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm. Z1 + Z2 = Z3 + Z4 b) Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A). Tổng số nuclôn của các hạt tương tác bằng tổng số nuclôn của các hạt sản phẩm. A1 + A2 = A3 + A4 c) Bảo toàn động lƣợng. Tổng động lượng của các hạt trước và sau phản ứng được bằng nhau                 P1  P2  P3  P4  m1 v1  m2 v 2  m3 v 3  m4 v 4 d) Bảo toàn năng lƣợng toàn phần. Năng lượng toàn phần trước và sau phản ứng là bằng nhau. Năng lượng toàn phần gồm động năng và năng lượng nghỉ, năng lượng photon các bức xạ. 3. Năng Lƣợng Toả Ra Hay Thu Vào Trong Phản Ứng Hạt Nhân  Gọi mtrước là tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng, msau là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng.  Năng lượng phản ứng hạt nhân: W = (mtrước - msau).c2 Nếu W > 0 thì phản ứng là toả năng lượng Nếu W < 0 thì phản ứng là thu năng lượng.  Đối với phản ứng hạt nhân sản phẩm không sinh ra hạt e+ và e-, không kèm theo tia γ thì : mtrước - msau = ∆msau - ∆mtrước Khi đó, năng lượng phản ứng hạt nhân còn được tính theo các công thức sau: W = (mtrước - msau).c2 = (∆msau - ∆mtrước). c2 = Wlk-sau - Wlk-trước = Ksau - Ktrước [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 9 Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ II. BÀI TẬP Dạng 1. Phƣơng Trình Phản Ứng Hạt Nhân Xét phản ứng hạt nhân: A1 Z1 X1  A2 X2  A3 X3  A4 X4 Z2 Z3 Z4  Định luật bảo toàn điện tích. Tổng đại số các điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm. Z1 + Z2 = Z3 + Z4  Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A). Tổng số nuclôn của các hạt tương tác bằng tổng số nuclôn của các hạt sản phẩm. A1 + A2 = A3 + A4 → Phản ứng hạt nhân nói chung không có bảo toàn số hạt proton, notron (do hạt e+ hoặc e- tham gia phản ứng) nhưng bào toàn số nuclon. → Phản ứng hạt nhân mà không có sự tham gia của các hạt e+ hay e- thì bảo toàn số hạt proton, notron Câu 1 (ĐH-2012): Trong một phản ứng hạt nhân, có sự bảo toàn A. số prôtôn. B. số nuclôn. C. số nơtron. D. khối lượng. Câu 2 (ĐH-2014): Trong phản ứng hạt nhân không có sự bảo toàn A. số nuclôn. B. động lượng. C. số nơtron. D. năng lượng toàn phần. Câu 3: Trong phóng xạ β- luôn có sự bảo toàn A. số nuclôn. B. số nơtrôn. C. động năng. D. khối lượng. Câu 4: Trong phản ứng hạt nhân, không có sự bảo toàn A. năng lượng toàn phần. B. động lượng. C. số nuclôn. D. khối lượng Câu 5(CĐ-2008): Trong quá trình phân rã hạt nhân 238 U thành hạt nhân 234 U , đã phóng ra một hạt α và hai hạt 92 92 A. nơtrôn (nơtron). B. êlectrôn (êlectron). C. pôzitrôn (pôzitron). D. prôtôn (prôton). 4 Câu 6 (CĐ-2012): Cho phản ứng hạt nhân: X + 19 F  2 He 16 O . Hạt X là 9 8 A. anphA. B. nơtron. C. đơteri. D. prôtôn. Câu 7 (CĐ-2013):: Trong phản ứng hạt nhân: 19 F  p  16 O  X , hạt X là 9 8 A. êlectron. B. pôzitron. C. prôtôn. D. hạt α. Câu 8: (ÐH-2008): Hạt nhân 226 Ra biến đổi thành hạt nhân 222 Rn do phóng xạ 88 86 A.  và -. B. -. C. . D. + Câu 9: Hạt nhân 226 Ra phóng xạ α cho hạt nhân con 88 A. 4 He B. 226 Fr C. 222 Rn D. 226 Ac 89 86 2 87 Câu 10: Hạt nhân 14 C phóng xạ β–. Hạt nhân con sinh ra có 6 A. 5p và 6n. B. 6p và 7n. C. 7p và 7n. D. 7p và 6n. Câu 11: Xác định hạt nhân X trong phản ứng hạt nhân sau 27 F    30 P  X 13 15 A. 2 D B. nơtron C. prôtôn D. 31T 1 Câu 12: Hạt nhân 11 Cd phóng xạ +, hạt nhân con là 6 A. 11 N B. 11 B C. 15 O D. 12 N 7 8 7 5 210 210 Câu 13: Bitmut 210 Bi là chất phóng xạ. Hỏi Bitmut 83Bi phóng ra hạt gì khi biến đổi thành pôlôni 84Po ? 83 A. Pôzitrôn. B. Nơtrôn. C. Electrôn. D. Prôtôn. 210 Câu 14: 83 Bi (bismut) là chất phóng xạ β . Hạt nhân con (sản phẩm của phóng xạ) có cấu tạo gồm A. 84 nơtrôn và 126 prôton. B. 126 nơtrôn và 84 prôton. C. 83 nơtrôn và 127 prôton. D. 127 nơtrôn và 83 prôton. Câu 15: Đồng vị 234 U sau một chuỗi phóng xạ α và β– biến đổi thành 206 Pb. Số phóng xạ α và β– trong chuỗi là 92 82 A. 7 phóng xạ α, 4 phóng xạ β– B. 5 phóng xạ α, 5 phóng xạ β– C. 10 phóng xạ α, 8 phóng xạ β– D. 16 phóng xạ α, 12 phóng xạ β– Câu 16: Sự phân hạch của hạt nhân urani 235 U khi hấp thụ một nơtron chậm xảy ra theo nhiều cách. Một trong 92 1 1  54 các cách đó được cho bởi phương trình 235 U  0 n  140 Xe  94 Sr  k 0 n. Số nơtron được tạo ra trong phản 92 38 ứng này là A. k = 3. B. k = 6. C. k = 4. D. k = 2 95 Câu 17: Một phản ứng phân hạch urani 235 U vỡ thành hai nửa: 42 Mo , 139 La và hai hạt nơtron mới. Phản ứng 92 57 này có mấy hạt êlectron bay ra ? A. 0 hạt. B. 7 hạt. C. 6 hạt. D. 3 hạt. [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 10 Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Dạng 2. Năng Lƣợng Toả Ra Hay Thu Vào Trong Phản Ứng Hạt Nhân Năng lượng phản ứng hạt nhân: W = (mtrước - msau).c2 = (∆msau - ∆mtrước). c2 = Wlk-sau - Wlk-trước = Ksau - Ktrước  W > 0: Phản ứng toả năng lượng  W < 0: Phản ứng thu năng lượng Câu 1: Trong một phản ứng hạt nhân gọi: mt, ms là tổng khối lượng nghỉ các hạt tương tác trước phản ứng và các hạt sản phẩm sau phản ứng; ∆mt, ∆ms là tổng độ hụt khối của các hạt nhân tương tác trước phản ứng và các hạt nhân sản phẩm sau phản ứng. Hệ thức mt − ms = ∆ms − ∆mt đúng trong trường hợp nào dưới đây ? A. Phóng xạ β+. B. Phóng xạ α. C. phóng xạ β−. D. Phóng xạ γ. Câu 2: Một chất A phóng xạ : A  B +  . Gọi mA, mB, m, mA, mB, m lần lượt là khối lượng và độ hụt khối của các hạt nhân A, B và . Hệ thức liên hệ đúng là A. mB + m - mA = mB + m - mA B. mB + m + mA = mA + mB + m C. mA - mB - m = mA - mB - m D. mB + m - mA = mA - mB - m A A4 Câu 3: Xét phóng xạ Z X  Z2Y  C . Như vậy A. hạt Y bền hơn ha ̣t X B. C là nguyên tử Hêli C. khố i lươ ̣ng ha ̣t X nhỏ hơn tổ ng khố i lươ ̣ng ha ̣t Y và ha ̣t C D. đây là phản ứng thu năng lươ ̣ng Câu 4 (ĐH-2011): Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng các hạt sau phản ứng là 0,02 u. Phản ứng hạt nhân này A. thu năng lượng 18,63 MeV. B. thu năng lượng 1,863 MeV. C. tỏa năng lượng 1,863 MeV. D. tỏa năng lượng 18,63 MeV. Câu 5 (ĐH-2007): Cho: mC = 12,00000 u; mp = 1,00728 u; mn = 1,00867 u; 1u = 1,66058.10-27 kg; 1eV = 1,6.10-19 J ; c = 3.108 m/s. Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân C 126 thành các nuclôn riêng biệt bằng A. 72,7 MeV. B. 89,4 MeV. C. 44,7 MeV. D. 8,94 MeV. 2 2 3 1 Câu 6 (CĐ-2007): Xét một phản ứng hạt nhân: H1 + H1 → He2 + n0 . Biết khối lượng của các hạt nhân mH = 2,0135u ; mHe = 3,0149u ; mn = 1,0087u ; 1 u = 931 MeV/c2. Năng lượng phản ứng trên toả ra là A. 7,4990 MeV. B. 2,7390 MeV. C. 1,8820 MeV. D. 3,1654 MeV. 23 1 4 20 Câu 7 (CĐ-2009): Cho phản ứng hạt nhân: 11 Na  1 H  2 He  10 Ne . Lấy khối lượng các hạt nhân 23 Na ; 11 Ne ; 4 He ; 1 H lần lượt là 22,9837 u; 19,9869 u; 4,0015 u; 1,0073 u và 1u = 931,5 MeV/c2. Trong phản ứng 1 2 này, năng lượng A. thu vào là 3,4524 MeV. B. thu vào là 2,4219 MeV. C. tỏa ra là 2,4219 MeV. D. tỏa ra là 3,4524 MeV. 3 2 4 Câu 8 (ÐH-2009): Cho phản ứng hạt nhân: 1T  1 D  2 He  X . Lấy độ hụt khối của hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u và 1u = 931,5 MeV/c2. Năng lượng tỏa ra của phản ứng xấp xỉ bằng A. 15,017 MeV. B. 200,025 MeV. C. 17,498 MeV. D. 21,076 MeV. 2 2 3 Câu 9: Biết phản ứng nhiệt hạch: 1 D 1 D 2 He  n tỏa ra một năng lượng bằng Q = 3,25 MeV. Độ hụt khối 20 10 2 của 1 D là mD = 0,0024u. Năng lượng liên kết của hạt nhân 3 He là 2 A. 5,22 MeV. B. 9,24 MeV. C. 8,52 MeV. D. 7,72 MeV. 3 2 4 Câu 10: Cho phản ứng hạt nhân: 1T  1 D  2 He  X  17,5 MeV . Lấy độ hụt khối của hạt nhân T, hạt nhân 4 D lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u và 1u = 931,5 MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 2 He là : A. 6,775 MeV/nuclon B. 27,3MeV/nuclon C. 7,08 MeV/nuclon D. 4,375MeV/nuclon Câu 11: Cho phản ứng hạt nhân: T + D   + n. Biết năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân T và  lần lượt là 2,823 MeV; 7,076 MeV và độ hụt khối của hạt nhân D là 0,0024u. Lấy 1u = 931,5 (MeV/c 2). Năng lượng mà phản ứng tỏa ra là A. 17,599 MeV. B. 17,499 MeV. C. 17,799 MeV. D. 17,699 MeV. [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 11 Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà Câu 12 (ĐH-2010): Pôlôni 210 84 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Po phóng xạ  và biến đổi thành chì Pb. Biết khối lượng các hạt nhân Po; ; Pb lần lượt là: 209,937303 u; 4,001506 u; 205,929442 u và 1 u = 931,5 MeV . Năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân c2 pôlôni phân rã xấp xỉ bằng A. 5,92 MeV. B. 2,96 MeV. C. 29,60 MeV. D. 59,20 MeV. 2 2 3 1 2 Câu 13 (CĐ-2012): Cho phản ứng hạt nhân : 1 D 1 D 2 He 0 n . Biết khối lượng của 1 D,3 He,1 n lần lượt là 2 0 mD=2,0135u; mHe = 3,0149 u; mn = 1,0087u. Năng lượng tỏa ra của phản ứng trên bằng: A. 1,8821 MeV. B. 2,7391 MeV. C. 7,4991 MeV. D. 3,1671 MeV. 1 7 4 4 Câu 14 (ĐH-2012): Tổng hợp hạt nhân heli 2 He từ phản ứng hạt nhân 1 H  3 Li  2 He  X . Mỗi phản ứng trên tỏa năng lượng 17,3 MeV. Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được 0,5 mol heli là A. 1,3.1024 MeV. B. 2,6.1024 MeV. C. 5,2.1024 MeV. D. 2,4.1024 MeV. 4 Câu 15: Cho phản ứng hạt nhân 2 D  6 Li  2 He  X . Biết khối lượng các hạt đơteri, liti, heli trong phản 1 3 ứng trên lần lượt là 2,0136 u; 6,01702 u; 4,0015 u. Coi khối lượng của nguyên tử bằng khối lượng hạt nhân của nó. Năng lượng toả ra khi có 1 g heli được tạo thành theo phản ứng trên là A. 4,2.1010 J. B. 3,1.1011 J. C. 6,2.1011 J. D. 2,1.1010 J. Câu 16: Cho phản ứng hạt nhân: 1 p + 7 Li  X + 4 He + 17,3MeV . Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được 1g 1 3 2 khí Hêli là A. 26,04.1026 MeV . B. 13,02.1026 MeV . C. 13,02.1023MeV . D. 26,04.1023MeV . Câu 17: Cho phản ứng hạt nhân: 234 92 U  4 He  230 Th . Gọi a, b và c lần lượt là năng lượng liên kết riêng của các 2 90 hạt nhân Urani, hạt  và hạt nhân Thôri. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng này bằng A. 4b + 230c – 234a B. 230c – 4b – 234a C. 234a - 4b – 230c D. 4b + 230c + 234a Câu 18 (CĐ-2011): Một hạt nhân của chất phóng xạ A đang đứng yên thì phân rã tạo ra hai hạt B và C. Gọi mA, mB, mC lần lượt là khối lượng nghỉ của các hạt A, B, C và c là tốc độ ánh sáng trong chân không. Quá trình phóng xạ này tỏa ra năng lượng Q. Biểu thức nào sau đây đúng? Q Q Q A. m A  m B  m C  2 B. m A  m B  m C  2 C. mA  mB  mC D. m A  2  m B  m C c c c 235 235 95 139 Câu 19: Xét phản ứng phân hạch urani U có phương trình: 92 U  n  42 Mo  57 La  2n  7e . Cho biết mU = 234,99 u; mMo = 94,88 u; mLa = 138,87 u. Bỏ qua khối lượng electron. Năng lượng mà một phân hạch toả ra là A. 107 MeV B. 214 MeV C. 234 MeV D. 206 MeV 27 Câu 20: Một hạt α bắn vào hạt nhân 13 Al tạo ra nơtron và hạt X. Cho: mα = 4,0016u; mn = 1,00866u; mAl = 26,9744u; mX = 29,9701u; 1u = 931,5MeV/c2. Các hạt nơtron và X có động năng là 4 MeV và 1,8 MeV. Động năng của hạt α là: A. 3,23 MeV B. 5,8 MeV C. 7,8 MeV D. 8,37 MeV Câu 21 (CĐ-2011): Dùng hạt α bắn phá hạt nhân nitơ đang đứng yên thì thu được một hạt prôtôn và hạt nhân 1 ôxi theo phản ứng: 4   14 N  17 O  1 p . Biết khối lượng các hạt trong phản ứng trên là: mα = 4,0015 u; mN = 2 7 8 13,9992 u; mO = 16,9947 u; mp = 1,0073 u. Nếu bỏ qua động năng của các hạt sinh ra thì động năng tối thiểu của hạt α là A. 1,211 MeV. B. 3,007 MeV. C. 1,503 MeV. D. 29,069 MeV. 7 Câu 22: Cho proton bằng vào hạt nhân 3 Li đứng yên sinh ra hai hạt nhân X có động năng như nhau và bằng 9,343 MeV. Năng lượng tỏa ra của phản ứng này là 17,2235MeV. Động năng của hạt proton là A. 1,4625 MeV. B. 3,0072 MeV. C. 1,5032 MeV. D. 29,0693 MeV. 9 Câu 23: Người ta dùng hạt proton có động năng là 5,45 MeVbắn vào hạt nhân 4 Be đứng yên để gây ra phản 9 ứng: p  4 Be  X  6 Li Biết động năng của các hạt X, 6 Li lần lượt là 4 MeV và 3,575 Mev, năng lượng của 3 3 phản ứng trên là bao nhiêu? (lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị u gần đúng bằng số khối của chúng) A. toả năng lượng 1,463 MeV. B. thu năng lượng 3,0072 MeV. C. toả năng lượng 2,125 MeV. D. thu năng lượng 29,069 MeV. [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 12 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà Câu 24: Hạt proton có động năng 5,58MeV bán vào hạt nhân 23 11 Na đứng yên gây ra phản ứng tỏa 3,67MeV; 20 p  23 Na    10 Ne . Biết hạt α sinh ra có động năng 6,6MeV. Động năng của hạt nhân Ne là bao nhiêu? 11 A. 2,65 MeV. B. 2,72 MeV. C. 2,50 MeV. D. 5,06 MeV. Câu 25: Một hạt proton có động năng 5,58 MeV bắn vào hạt nhân 23Na đứng yên, sinh ra hạt α và hạt X. Cho mp = 1,0073u; mNa = 22,9854u; mα = 4,0015u; mX = 19,987u; 1u = 931 MeV/c2. Biết hạt α bay ra với động năng 6,6 MeV. Động năng của hạt X là A. 2,89 MeV. B. 1,89 MeV. C. 3,91 MeV. D. 2,56 MeV. 9 Câu 26: Hạt proton có động năng 5,95MeV bắn vào hạt nhân 4 Be sinh ra hạt X và hạt nhân 7 Li . Cho khối 3 lượng các hạt nhân Be, proton, Li và hạt X lần lượt là 9,01219u; 1,00783u; 6,01513u và 4,00260u. Cho u = 931MeV/c2. Biết hạt nhân Li bay ra với động năng 3,55MeV. Động năng của X là bao nhiêu? A. 2,89 MeV. B. 1,89 MeV. C. 4,51 MeV. D. 2,56 MeV. 23 Câu 27: Một proton có động năng là 4,8 MeV bắn vào hạt nhân 11 Na đứng yên tạo ra 2 hạt α và hạt X. Biết động năng của hạt α là 3,2 MeV và tốc độ hạt α bằng 2 lần vận tốc hạt X. Năng lượng tỏa ra của phản ứng là A. 1,5 MeV. B. 3,6 MeV. C. 1,2 MeV. D. 2,4 MeV. 6 Câu 28: Một nơtron có động năng 1,15 MeV bắn vào hạt nhân 3 Li đứng yên tạo ra hạt α và hạt X, hai hạt này bay ra với cùng vận tốc. Cho mα = 4,0016u; mn = 1,00866u; mLi = 6,00808u; mX = 3,016u; 1u = 931,5 MeV/c2. Động năng của hạt X trong phản ứng trên là A. 0,42 MeV. B. 0,15 MeV. C. 0,56 MeV. D. 0,25 MeV. 6 Câu 29: Một nơtron có động năng 1,15 MeV bắn vào hạt nhân 3 Li đứng yên tạo ra hạt α và hạt X, hai hạt này bay ra với cùng tốc độ. Cho mα = 4,0016u; mn = 1,00866u; mLi = 6,00808u; mX = 3,016u; 1u = 931,5 MeV/c2. Động năng của hạt X trong phản ứng trên là A. 0,42 MeV. B. 0,15 MeV. C. 0,56 MeV. D. 0,25 MeV. 7 Câu 30 (ĐH-2010): Dùng hạt prôtôn có động năng 1,6 MeV bắn vào hạt nhân liti ( 3 Li ) đứng yên. Giả sử sau phản ứng thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng và không kèm theo tia . Biết năng lượng tỏa ra của phản ứng là 17,4 MeV. Động năng của mỗi hạt sinh ra là A. 19,0 MeV. B. 15,8 MeV. C. 9,5 MeV. D. 7,9 MeV. 9 Câu 31: Người ta dùng prôtôn có động năng 5,45MeV bắn phá hạt nhân 4 Be đang đứng yên có phản ứng: 4 . Động năng hạt α là 3 A. 1,790MeV B. 4,343MeV C. 4,122MeV D. 3,575 MeV Câu 32: Cho phản ứng hạt nhân: 2 D + 2 D  31T + 1 H . Biết độ hụt khối của các hạt nhân 31T ; 2 D lần lượt là 1 1 1 1 1 1 9 p  4 Be  X    2,15MeV .Tỉ số tốc độ hạt α và X sau phản ứng là 0,0087u và 0,0024u. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng trên khi dùng hết 1g 2 D là 1 A. 10,935.1023 MeV . C. 5,467.1023 MeV . B. 7,266MeV. D. 3,633MeV. Câu 33: Cho phản ứng hạt nhân : D  D  He  n . Biết khối lượng của D, He, n lần lượt là mD = 2,0135u; mHe = 3,0149 u; mn = 1,0087u. Tính khối lượng Đơteri cần thiết để có thể thu được năng lượng nhiệt hạch tương đương với năng lượng toả ra khi đốt 1 tấn than. Biết năng lượng toả ra khi đốt 1kg than là 30 000 kJ. A. 0,4 g. B. 4 kg. C. 8 g. D. 4 g. 2 2 3 Câu 34: Cho phản ứng nhiệt hạch: 1 D  1 D → 2 He + n, Biết độ hụt khối mD  0, 0024u , 2 1 2 1 3 2 1 0 2 1 3 2 1 0 3 m 3 He  0, 0305u , nước trong tự nhiên có lẫn 0,015% D2O, với khối lượng riêng của nước là 1000kg/m , 2 2 1u=931,5 MeV/c2, NA=6,022.1023 mol-1. Nếu toàn bộ 1 D được tách ra từ 1m3 nước làm nhiên liệu cho phản ứng trên thì năng lượng tỏa ra là: A. 1,863.1026 MeV. B. 1,0812.1026 MeV. C. 1,0614.1026 MeV. D. 1,863.1026 J. 9 4 Câu 35: Dưới tác dụng của bức xạ γ, hạt nhân 4 Be bị phân rã thành hạt nhân 2 He theo phản ứng: 4 4  9 Be 2 He 2 He 1 n . Cho biết mBe = 9,0021u; mHe = 4,0015u; mn= 1,0087u; 1uc2 = 931,5MeV.Bước 4 0 sóng lớn nhất của tia γ để phản ứng trên xảy ra là: A. 0,1769.10-12m B. 0,1129.10-12m C. 0,4389.10-12m D. 0,1398.10-12m 235 Câu 36: Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U năng lượng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200 MeV. Khi 1 kg 235U phân hạch hoàn toàn thì toả ra năng lượng là A. 8,21.1013 J. B. 4,11.1013 J. C. 5,25.1013 J. D. 6,23.1021 J. [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 13 Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Câu 37 (ĐH-2013): Một lò phản ứng phân hạch có công suất 200 MW. Cho rằng toàn bộ năng lượng mà lò phản ứng này sinh ra đều do sự phân hạch của 235U và đồng vị này chỉ bị tiêu hao bởi quá trình phân hạch. Coi mỗi năm có 365 ngày; mỗi phân hạch sinh ra 200MeV; số A- vô- ga –đro NA=6,02.1023mol-1. Khối lượng 235U mà lò phản ứng tiêu thụ trong 3 năm là: A. 461,6g B. 461,6kg C. 230,8kg D. 230,8g Câu 38: Trong phản ứng vỡ hạt nhân Urani 235U năng lượng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200 MeV. Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu Urani, có công suất 500 000 kW, hiệu suất là 20%. Lượng tiêu thụ hàng năm nhiên liệu urani là A. 961 kg. B. 1121 kg. C. 1352,5 kg. D. 1421 kg. Câu 39: Một nhà máy điện hạt nhân có công suất 160 kW, dùng năng lượng phân hạch U235, hiệu suất H = 20%. Mỗi hạt U235 phân hạch tỏa năng lượng là 200 MeV. Với 500 g U235 thì nhà máy hoạt động được trong bao lâu? A. 500 ngày B. 590 ngày. C. 593 ngày D. 565 ngày. Câu 40: Một nhà máy điện nguyên tử có công suất P = 6.105kW, hiệu suất 20%. Nhiên liệu là U được làm giàu 25%. Muốn cho nhà máy hoạt động liên tục trong 1 năm cần phải cung cấp cho nó khối lượng hạt nhân là bao nhiêu, biết năng lượng trung bình tỏa ra của một phân hạch là 200MeV. 1 năm có 365 ngày. A. 1154kg. B. 4616kg. C. 4616 tấn. D. 185kg. 7 1 4 Câu 41: Trong phản ứng tổng hợp hêli 3 Li1H  2( 2 He)  15,1MeV , nếu tổng hợp hêli từ 1g liti thì năng lượng toả ra có thể đun sôi bao nhiêu kg nước có nhiệt độ ban đầu là 0 0C? Lấy nhiệt dung riêng của nước C = 4200J/(kg.K). A. 4,95.105kg. B. 1,95.105kg. C. 3,95.105kg. D. 2,95.105kg. Dạng 3. Hạt Nhân Đứng Yên Phân Rã Thành Hai Hạt Khác. A→α+B 1. Biểu thức liên hệ giữa khối lượng, tốc độ và động năng của các hạt sau phân rã (α và B)       Bảo toàn động lượng: p A  p B  p             m  p A  0 (hạt A đứng yên) → p B  p   mB VB  m  V  V   B VB m Do vậy, các hạt sinh ra sau phóng xạ: hạt α và hạt nhân B chuyển động ngược chiều nhau V m Về tốc độ (hay độ lớn vận tốc):   B (1) (tốc độ các hạt sinh ra tỉ lệ nghịch với khối lượng của chúng). VB m   Động năng của hạt α: K   m 2 m 2 V ; động năng của hạt B: K B  B VB 2 2 2 K m m  m K m V2 →     do có (1) nên     B   B 2 K B mB  m  m K B m B VB K m Do đó   B (Động năng của các hạt sinh ra tỉ lệ nghịch với khối lượng của chúng) K B m  Vậy, ta có biểu thức đáng nhớ sau: m  K B VB   m B K  V 2. Năng lượng phóng xạ: W = Kα + KB. Phóng xạ là phản ứng toả năng lượng. Năng lượng tỏa ra đúng bằng tổng động năng của hạt α và hạt B. Câu 1: 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. [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 14 Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Câu 2 (ÐH-2008): Hạt nhân A đang đứng yên thì phân rã thành hạt nhân B có khối lượng mB và hạt  có khối lượng m . Tỉ số giữa động năng của hạt nhân B và động năng của hạt  ngay sau phân rã bằng 2 2 m  m  m B.  B  C. B D.    m  mB   m  Câu 3 (ĐH-2011): Một hạt nhân X đứng yên, phóng xạ  và biến thành hạt nhân Y. Gọi m1 và m2, v1 và v2, K1 và K2 tương ứng là khối lượng, tốc độ, động năng của hạt  và hạt nhân Y. Hệ thức nào sau đây là đúng ? v m K v m K v m K v m K A. 1  1  1 B. 2  2  2 C. 1  2  1 D. 1  2  2 v 2 m2 K 2 v1 m1 K1 v 2 m1 K 2 v 2 m1 K1 Câu 4 (ĐH-2012): Một hạt nhân X, ban đầu đứng yên, phóng xạ  và biến thành hạt nhân Y. Biết hạt nhân X có số khối là A, hạt α phát ra tốc độ v. Lấy khối lượng của hạt nhân bằng số khối của nó tính theo đơn vị u. Tốc độ của hạt nhân Y bằng 4v 2v 4v 2v A. B. C. D. A4 A4 A4 A4 Câu 5: Một chất phóng xạ có số khối là A đứng yên, phóng xạ hạt  và biến đổi thành hạt nhân X. Động lượng của hạt  khi bay ra là p. Lấy khối lượng của các hạt nhân (theo đơn vị khối lượng nguyên tử u) bằng số khối của chúng. Phản ứng tỏa năng lượng bằng Ap 2 Ap 2 4p 2 Ap 2 A. B. C. D. . (A  4)u. 2(A  4)u (A  4)u. 8(A  4)u. Câu 6: Hạt nhân Poloni đứng yên, phóng xạ α biến thành hạt nhân X. Cho mPo = 209,9373u; mα = 4,0015u; mX = 205,9294u; 1u = 931,5 MeV/c2. Tốc độ hạt α phóng ra là A. 1,27.107m/s. B. 1,68.107m/s. C. 2,12.107m/s. D. 3,27.107m/s. 210 206 Câu 7: Xét phóng xạ: 84 Po    82 Pb . Phản ứng tỏa 5,92MeV. Lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị u gần đúng bằng số khối của chúng. Động năng của hạt α là A. 5,807 MeV. B. 7,266 MeV. C. 8,266 MeV. D. 3,633MeV. 210 206 Câu 8: Xét phóng xạ: 84 Po    82 Pb . Lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị u gần đúng bằng số khối của chúng. Biết hạt chì có động năng 0,113MeV; tính năng lượng tỏa ra từ phản ứng. A. 6,9 MeV. B. 7,3 MeV. C. 5,9 MeV. D. 3,6 MeV. Câu 9: 226 Ra là hạt nhân phóng xạ với chu kỳ bán rã là 1570 năm. Giả sử một hạt nhân 226 Ra đứng yên phân 88 88 rã α tỏa ta một năng lượng 5,96MeV. Động năng của hạt α là (lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị u gần đúng bằng số khối của chúng). A. 6,9 MeV. B. 7,3 MeV. C. 5,85 MeV. D. 3,6 MeV. Câu 10: Như vậy có thể thấy: động năng của các hạt sinh ra phân bố tỷ lệ nghịch với khối lượng của chúng. Xét phóng xạ: 210 Po    206 Pb . Lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị u gần đúng bằng số khối của 84 82 chúng. Tính tỉ số động năng của hạt α và hạt chì. A. 69,3 B. 51,5. C. 58,5 D. 27,4 230 226 Câu 11: Cho phản ứng hạt nhân 90Th  88 Ra    4,91MeV . Biết rằng hạt nhân Th đứng yên. Lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị u gần đúng bằng số khối của chúng. Động năng của hạt nhân Ra là bao nhiêu? A. 6,9 MeV. B. 7,3 MeV. C. 0,085 MeV. D. 3,6 MeV. Câu 12: Hạt nhân Po210 đứng yên phát ra hạt α và hạt nhân con là chì Pb206. Hạt nhân chì có động năng 0,12MeV. Bỏ qua năng lượng của tia γ. Cho rằng khối lượng các hạt tính theo đơn vị các bon bằng số khối của chúng. Năng lượng của phản ứng tỏa ra là: A. 9,34 MeV. B. 8,4 MeV. C. 6,3 MeV. D. 5,18 MeV. 226 Câu 13: Hạt nhân 88 Ra đứng yên phân rã ra một hạt α và biến đổi thành hạt nhân X. Biết rằng động năng của hạt α trong phân rã trên bằng 4,8 MeV và coi khối lượng của hạt nhân tính theo u xấp xỉ bằng số khối của chúng. Năng lượng tỏa ra trong một phân rã là A. 4,886 MeV. B. 5,216 MeV. C. 5,867 MeV. D. 7,812 MeV. Po210đứng yên phóng xạ α (không kèm theo tia γ) biến thành chì 82Pb206. Các khối Câu 14: Một hạt nhân 84 lượng hạt nhân Pb, Po, α tương ứng là: 205,9744 u, 209,9828 u, 4,0015 u. Động năng của hạt nhân chì là A. 5,3 MeV. B. 122,49 eV. C. 122,5 keV. D. 6,3 MeV. 210 Câu 15 (ĐH-2010): Hạt nhân 84 Po đang đứng yên thì phóng xạ α, ngay sau phóng xạ đó, động năng của hạt α A. lớn hơn động năng của hạt nhân con. B. chỉ có thể nhỏ hơn hoặc bằng động năng của hạt nhân con. C. bằng động năng của hạt nhân con. D. nhỏ hơn động năng của hạt nhân con. m A.  mB [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 15 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà Dạng 4. Hạt A Bắn Vào Hạt Nhân Bia B Sinh Ra Hai Hạt C và D A+B→C+D 1. Năng lượng phản ứng W   m A  m B  m C  m D  c2  K C  K D  K A   mC VC 2. Bảo toàn động lượng (chú ý hạt B đứng im)    pA  pC  p D Vẽ hình biểu diễn 3. Chú ý mối quan hệ giữa động năng và động lượng     Vật có khối lượng m, chuyển động với vận tốc v có động lượng p  mv  2 m 2 m p  p2  Động năng K  v     2 2  m  2m   Vậy mối liên hệ giữa động năng và động lượng là: K   mD VD   m A VA p2 hay p 2  2mK 2m Câu 1: Notron có động năng 1,1MeV bắn vào hạt nhân 7 Li đứng yên tạo ra hạt α và hạt nhân X. Biết hạt α 3 bay ra theo phương vuông góc với phương chuyển động của hạt nhân X và có động năng là 0,2MeV. Lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị u gần đúng bằng khối số của chúng. Phản ứng hạt nhân A. thu năng lượng 0,8 MeV. B. toả năng lượng 1,21 MeV. C. thu năng lượng 1,50 MeV. D. toả năng lượng 3,01 MeV. Câu 2: Hạt nhân A có động năng KA bắn vào hạt nhân B đang đứng yên, gây ra phản ứng: A + B  C + D và phản ứng không sinh ra bức xạ . Hai hạt sinh ra có cùng vectơ vận tốc. Gọi mA, mC, mD lần lượt là khối lượng của các hạt nhân A, C và D. Động năng của hạt nhân C là mD mA K A mC mA K A mD K A mC K A A. . B. . C. . D. . 2 2 mC  mD mC  mD  mC  mD   mC  mD  9 9 Câu 3: Hạt α có động năng 5,3MeV bắn vào hạt nhân 4 Be đứng yên gây ra phản ứng   4 Be  12 C  x . 6 Biết hạt x bay ra theo phương vuông góc với phương bay của hạt α và phản ứng tỏa 5,56MeV năng lượng. Lấy khối lượng các hạt theo đơn vị u gần bằng số khối của nó. Động năng của hạt x là A. 3,5 MeV. B. 4,2 MeV. C. 1,1 MeV. D. 8,4 MeV. 9 Câu 4(ĐH-2010): Dùng một prôtôn có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân 4 Be đang đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt α. Hạt α bay ra theo phương vuông góc với phương tới của prôtôn và có động năng 4 MeV. Khi tính động năng của các hạt, lấy khối lượng các hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của chúng. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng này bằng A. 3,125 MeV. B. 4,225 MeV. C. 1,145 MeV. D. 2,125 MeV. 9 Câu 5: Người ta dùng prôtôn có động năng 5,45MeV bắn phá hạt nhân 4 Be đang đứng yên thì thu được hạt nhân X và hạt . Hạt  có động năng 4MeV, bay theo phương vuông góc với phương của hạt đạn prôtôn. Động năng của hạt nhân X xấp xỉ bằng A. 3,575MeV B. 9,45MeV C. 4,575MeV D. 3,525 MeV 7 Câu 6: Người ta dùng hạt proton bắn vào hạt nhân 3 Li đứng yên để gây ra phản ứng: p  7 Li  2a . Biết hai 3 hạt α sinh ra có cùng động năng và có hướng chuyển động lập với nhau một góc bằng 170o. Lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị u gần đúng bằng khối số của chúng. Tính tỉ số tốc độ của hạt proton và hạt α. A. 0,697 B. 0,515. C. 0,852 D. 0,274 7 7 Câu 7: Người ta dùng hạt proton bắn vào hạt nhân 3 Li đứng yên để gây ra phản ứng: p  3 Li  2  17,4MeV . Biết hai hạt α sinh ra có cùng động năng và có hướng chuyển động lập với nhau một góc bằng 158,380. Lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị u gần đúng bằng số khối của chúng. Động năng hạt α là A. 3,5752 MeV B. 12,104 MeV C. 4,5752 MeV D. 3,5253 MeV 9 Câu 8: Hạt proton có động năng 5,48 MeV được bắn vào hạt nhân 4 Be đứng yên thì thấy tạo thành một hạt nhân 6 Li và một hạt X bay ra với động năng 4 MeV theo hướng vuông góc với hướng chuyển động của hạt 3 [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 16 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà proton tới. Tính vận tốc của hạt nhân Li (lấy khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u gần bằng số khối). Cho 1u = 931,5 MeV/c2 A. 10,7.106 m/s. B. 1,07.106 m/s. C. 8,24.106 m/s. D. 0,824.106 m/s. Câu 9: Người ta dùng prôtôn có động năng 2,0MeV bắn vào hạt nhân 7 Li yên thì thu được hai hạt nhân X có 3 cùng động năng. Biết năng lượng liên kết của hạt nhân X là 28,3MeV và độ hụt khối của hạt 7 3Li là 0,0421u. Cho 1u = 931,5MeV/c ; khối lượng hạt nhân tính theo u xấp xỉ bằng số khối. Tốc độ của hạt nhân X bằng 7 7 A. 1,96m/s. B. 2,20m/s. C. 2,16.10 m/s. D. 1,93.10 m/s. Câu 10 (ĐH-2011): Bắn một prôtôn vào hạt nhân 7 Li đứng yên. Phản ứng tạo ra hai hạt nhân X giống nhau 3 bay ra với cùng tốc độ và theo các phương hợp với phương tới của prôtôn các góc bằng nhau là 60 0. Lấy khối lượng của mỗi hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của nó. Tỉ số giữa tốc độ của prôtôn và tốc độ của hạt nhân X là: 1 1 A. 4. B. . C. 2. D. . 4 2 7 Câu 11: Bắn một prôtôn vào hạt nhân 3 Li đứng yên. Phản ứng tạo ra hai hạt nhân X giống nhau bay ra với cùng tốc độ và theo các phương hợp với phương tới của prôtôn các góc bằng nhau là 45 0. Lấy khối lượng của mỗi hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của nó. Tỉ số giữa tốc độ của prôtôn và tốc độ của hạt nhân X là: 1 1 1 1 A. . B. . C. . D. . 2 4 4 2 2 2 Câu 12: Một proton khối lượng mP bay với tốc độ v bắn vào nhân Liti ( 7 Li ) đứng yên. Phản ứng tạo ra hai 3 hạt nhân X giống hệt nhau với vận tốc có độ lớn bằng v’ và cùng hợp với phương tới của proton một góc 60 0, mX là khối lượng của hạt X . Giá trị của v’ là A. mP v . mX B. mX v 3 . mP C. mX v . mP D. mP v 3 . mX 9 9 Câu 13: Người ta dùng hạt proton bắn vào hạt nhân 4 Be đứng yên để gây ra phản ứng   4 Be  x  6 Li . 3 Biết động năng của các hạt p, x, 6 Li lần lượt là 5,45MeV, 4MeV và 3,575MeV, góc lập bởi hướng chuyển 3 động của các hạt p và x là bao nhiêu? (Lấy khối lượng các hạt theo đơn vị u gần bằng số khối của chúng.) A. 450. B. 1200. C. 600. D. 900. Câu 14: Bắn hạt α có động năng 4MeV vào hạt Nito đứng im để có phản ứng hạt nhân   14 N  17 O  x ; 7 8 phản ứng thu 1,21 MeV. Các hạt sinh ra sau phản ứng có động năng bằng nhau. Cho khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u bằng khối số của nó. Xác định hướng chuyển động của các hạt sinh ra sau phản ứng. A. 142,360. B. 27,640. C. 127,640. D. 900. Câu 15: Cho prôtôn có động năng 2,5 MeV bắn phá hạt nhân 7 Li đứng yên. Biết mp  1,0073u , mLi  7,0142 u , 3 mX  4,0015 u , 1u  931,5 MeV / c 2 . Sau phản ứng xuất hiện hai hạt X giống nhau có cùng động năng và có phương chuyển động hợp với phương chuyển động của prôtôn một góc  như nhau. Coi phản ứng không kèm theo bức xạ  . Giá trị của  là: A. 39, 450 . B. 41,350 . C. 78,90 . D. 82,70 . Câu 16: Dùng hạt nơtron có động năng 2 MeV bắn vào hạt nhân 6 Li đang đứng yên gây ra phản ứng hạt nhân, 3 tạo ra hạt 3 H và hạt α . Hạt α và hạt nhân 3 H bay ra theo các hướng hợp với hướng tới của nơtron những góc 1 1 tương ứng là 150 và 300. Bỏ qua bức xạ γ và lấy tỉ số giữa các khối lượng hạt nhân bằng tỉ số giữa các số khối của chúng. Phản ứng thu năng lượng là A. 1,66 MeV. B. 1,33 MeV. C. 0,84 MeV. D. 1,4 MeV. 6 Câu 17: Bắn hạt nơtron có động năng 1,6 MeV vào hạt nhân Li 3 đang đứng yên thì thu được hạt α và hạt X. Vận tốc của hạt α và hạt X hợp với vận tốc của hạt nơtron các góc lần lượt là 600 và 300 . Nếu lấy tỉ số khối lượng của các hạt nhân bằng tỉ số số khối của chúng . Phản ứng tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng ? A. Tỏa 1,1 MeV B. Thu 1,5 MeV C. Tỏa 1,5 MeV D. Thu 1,1 MeV [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 17 Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Câu 18: Dùng một hạt  có động năng 5 MeV bắn vào hạt nhân 14 N đang đứng yên sinh ra hạt p với động 7 năng 2,79 MeV và hạt X. Tìm góc giữa vận tốc hạt  và vận tốc hạt p . Cho khối lượng các hạt nhân m  4,0015u; m p  1,0073u; mN14  13,9992u; m X  16,9947u . Biết 1u  931,5MeV / c2 . A. 440 B. 670 C. 740 D. 240 9 Câu 19: Dùng prôtôn bắn vào hạt nhân 4 Be đứng yên, sau phản ứng sinh ra hạt α và hạt nhân X có động năng lần lượt là Kα = 3,575 MeV và KX = 3,150 MeV. Phản ứng này tỏa ra năng lượng bằng Q = 2,125 MeV. Coi khối lượng các hạt nhân tỉ lệ với số khối của nó. Góc hợp giữa các hướng chuyển động của hạt α và hạt p là A. φ = 60o. B. φ = 90o. C. φ = 75o. D. φ = 45o. Câu 20: Dùng hạt prôtôn có động năng K p  5,58MeV bắn vào hạt nhân 23 Na đứng yên, ta thu được hạt  11 và hạt X có động năng tương ứng là K  6,6MeV; K X  2,64MeV. Coi rằng phản ứng không kèm theo bức xạ gamma, lấy khối lượng hạt nhân tính theo u xấp xỉ bằng số khối của nó. Góc giữa vectơ vận tốc của hạt α và hạt X là: A. 1700. B. 1500. C. 700. D. 300. 7 7 Câu 21: Người ta dùng hạt proton bắn vào hạt nhân 3 Li đứng yên để gây ra phản ứng: p 3 Li  2 . Biết phản ứng trên là phản ứng tỏa năng lượng và hai hạt α tạo thành có cùng động năng. Lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị u gần đúng bằng số khối của chúng. Góc φ giữa hướng chuyển động của các hạt α có thể A. có giá trị bất kì. B. bằng 60o. C. bằng 160o. D. bằng 120o. Câu 22 (ĐH-2013): Dùng một hạt  có động năng 7,7MeV bắn vào hạt nhân 14 N đang đứng yên gây ra phản 7 1 ứng  14 N 1 p 17 O . Hạt proton bay ra theo phương vuông góc với phương bay tới của hạt  . Cho khối 7 8 lượng các hạt nhân m  4,0015u;m p  1,0073u;mN14  13,9992u;mo17  16,9947u . Biết 1u  931,5MeV / c2 . Động năng của hạt 17 O là: 8 A.6,145MeV B. 2,214MeV C. 1,345MeV D. 2,075MeV. Câu 23: Người ta dùng hạt nhân proton bắn vào hạt nhân bia đang đứng yên gây ra phản ứng tạo thành hai hạt nhân giống nhau bay ra cùng động năng và theo các hướng lập với nhau một góc 1200. Biết số khối hạt nhân bia lớn hơn 3. Kết luận nào sau đây là đúng? A. Không đủ dữ kiện để kết luận. B. Phản ứng trên là phản ứng thu năng lượng. C. Năng lượng trao đổi của phản ứng trên bằng 0. D. Phản ứng trên là phản ứng toả năng lượng. [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 18 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Tổng Ôn Trƣớc Kì Thi THPT QG – Thầy Đỗ Ngọc Hà PHẦN 5: BÀI TẬP VỀ CHẤT PHÓNG XẠ I. LÝ THUYẾT Định Luật Phóng Xạ Gọi N0 là số hạt nhân của mẫu phóng xạ tại thời điểm ban đầu t = 0. Số hạt nhân phóng xạ còn lại tại thời điểm t tính theo N(t)  N0 .2  t T hay N(t)  N0 .et ; λ là hằng số phóng xạ; T là chu kì bán rã và T  ln 2  Số hạt nhân con tạo thành bằng số hạt nhân mẹ đã phân rã. II. BÀI TẬP Dạng 1. Tính Toán Các Đại Lƣợng Từ Định Luật Phóng Xạ t   N  N o .2 T  N o .e t   Số hạt nhân, khối lượng còn lại ở thời điểm t:  t m  m .2  T  m .e t o o   Số hạt nhân, khối lượng đã bị phân rã ở thời điểm t: t t      t T T N  N o  N  N o  N o .2  N o  1  2   N o 1  e     t t      m  m o  m  m o  m o .2 T  m o  1  2 T   m o 1  e t         Câu 1(ĐH-2007): Giả sử sau 3 giờ phóng xạ (kể từ thời điểm ban đầu) số hạt nhân của một đồng vị phóng xạ còn lại bằng 25% số hạt nhân ban đầu. Chu kì bán rã của đồng vị phóng xạ đó bằng A. 2 giờ. B. 1,5 giờ. C. 0,5 giờ. D. 1 giờ. Câu 2 (CĐ-2014): Một chất phóng xạ X có hằng số phóng xạ λ. Ở thời điểm t0 = 0, có N0 hạt nhân X. Tính từ t0 đến t, số hạt nhân của chất phóng xạ X bị phân rã là A. N0 .et B. N o 1  et C. No 1  et D. No 1  t      Câu 3(CĐ-2013): Trong khoảng thời gian 4 h có 75% số hạt nhân ban đầu của một đồng vị phóng xạ bị phân rã. Chu kì bán rã của đồng vị đó là A. 1 h. B. 2 h. C. 4 h. D. 3 h. Câu 4(CĐ-2012): Chất phóng xạ X có chu kì bán rã T. Ban đầu (t=0), một mẫu chất phóng xạ X có số hạt là N0. Sau khoảng thời gian t=3T (kể từ t=0), số hạt nhân X đã bị phân rã là: A. 0,25N0. B. 0,875N0. C. 0,75N0. D. 0,125N0 Câu 5(ĐH-2013): Ban đầu một mẫu chất phóng xạ nguyên chất có N hạt nhân. Biết chu kì bán rã của chất phóng 0 xạ này là T. Sau thời gian 4T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa phân rã của mẫu chất phóng xạ này là 1 15 1 1 A. N 0 . B. C. D. N 0 N0 . N0 . 16 16 4 8 Câu 6(CĐ-2008): Ban đầu có 20 gam chất phóng xạ X có chu kì bán rã T. Khối lượng của chất X còn lại sau khoảng thời gian 3T, kể từ thời điểm ban đầu bằng A. 3,2 gam. B. 2,5 gam. C. 4,5 gam. D. 1,5 gam. Câu 7: Hạt nhân 210 Po phóng xạ α và biến thành hạt nhân 206 Pb . Cho chu kì bán rã của 210 Po là 138 ngày và 84 82 84 ban đầu có 0,02 g 210 Po nguyên chất. Khối lượng 210 Po còn lại sau 276 ngày là 84 84 A. 5 mg. B. 10 mg. C. 7,5 mg. D. 2,5 mg. Câu 8(CĐ-2007): Ban đầu một mẫu chất phóng xạ nguyên chất có khối lượng m0 , chu kì bán rã của chất này là 3,8 ngày. Sau 15,2 ngày khối lượng của chất phóng xạ đó còn lại là 2,24 g. Khối lượng m0 là A. 5,60 g. B. 35,84 g. C. 17,92 g. D. 8,96 g. 60 Câu 9: Cô-ban ( 27 Co ) là đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã bằng 5,27 năm. Ban đầu có 100 g 60 Co . Hỏi sau 27 thời gian bao lâu thì lượng 60 Co còn lại là 10 g? 27 A. 17,51 năm. B. 13,71 năm. C. 19,81 năm. D. 15,71 năm. Câu 10(CĐ-2009): Gọi  là khoảng thời gian để số hạt nhân của một đồng vị phóng xạ giảm đi bốn lần. Sau thời gian 2 số hạt nhân còn lại của đồng vị đó bằng bao nhiêu phần trăm số hạt nhân ban đầu? A. 25,25%. B. 93,75%. C. 6,25%. D. 13,5%. [Facebook: https://www.facebook.com/ha.dongoc][SĐT: 0168.5315.249] Trang 19