Tài liệu Tuyển tập chuyên đề hạt nhân nguyên tử có đáp án

- ðT: 01689.996.187 37 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] PHÓNG X T NHIÊN H và tên h c sinh :…………………………….Trư ng:THPT…………………………………….. I. KI N TH C CHUNG. * Hi n tư ng phóng x Phóng x là hi n tư ng m t h t nhân không b n v ng t phát phân rã, phát ra các tia phóng x và bi n ñ i thành h t nhân khác. Quá trình phân rã phóng x ch do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn không ph thu c vào các tác ñ ng bên ngoài như nhi t ñ , áp su t, … Ngư i ta quy ư c g i h t nhân phóng x là h t nhân m và h t nhân phân rã là h t nhân con. * Các tia phóng x : a. Tia α : 24α laø haït 24 He . * Nh ng tính ch t c a tia α : + B l ch trong ñi n trư ng, t trư ng. + Phóng ra t h t nhân phóng x v i t c ñ kho ng 2.107m/s. + Có kh năng iôn hoá m nh các nguyên t trên ñư ng ñi, m t năng lư ng nhanh, do ñó nó ch ñi ñư c t i ña là 8cm trong không khí , kh năng ñâm xuyên y u, không xuyên qua ñư c t m bìa dày c 1mm. 0  0β + laø pozitron ( 1 e) : p → n + e + +ν  , b. Tia β : coù hai loaïi  10 − − % 0  −1 β laø electron ( −1 e) : n → p + e +ν  * Nh ng tính ch t c a tia β : + B l ch trong ñi n trư ng, t trư ng nhi u hơn tia α . + Phóng ra t h t nhân v i t c ñ g n b ng t c ñ ánh sang. + Có kh năng iôn hoá môi trư ng, nhưng y u hơn tia α , tia β có kh năng ñi quãng ñư ng dài hơn trong không khí ( c vài m ) vì v y kh năng ñâm xuyên c a tia β m nh hơn tia α , nó có th xuyên qua t m nhôm dày vài mm. * Lưu ý : Trong phóng x β có s gi i phóng các h t nơtrino và ph n nơtrino. c. Tia γ : * B n ch t là sóng ñi n t có bư c sóng c c ng n λ < 10−11 m , cũng là h t photon có năng lư ng cao. * Nh ng tính ch t c a tia γ : + Không b l ch trong ñi n trư ng, t trư ng. + Phóng ra v i t c ñ b ng t c ñ ánh sáng. + Có kh năng iôn hoá môi trư ng và kh năng ñâm xuyên c c m nh. * ð nh lu t phóng x : Trong quá trình phân rã, s h t nhân phóng x gi m theo th i gian theo ñ nh lu t hàm mũ v i s mũ âm. Các công th c bi u th ñ nh lu t phóng x : −t −t N(t) = No 2 T = No e-λt và m(t) = mo 2 T = mo e-λt. 1 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 37 - ðT: 01689.996.187 V iλ= Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] ln 2 0,693 = g i là h ng s phóng x ; T g i là chu kì bán rã: sau kho ng th i gian T T T s lư ng h t nhân ch t phóng x còn l i 50% (50% s lư ng h t nhân b phân rã). * ð phóng x : ð phóng x c a m t lư ng ch t phóng x t i th i ñi m t b ng tích c a h ng s phóng x và s lư ng h t nhân phóng x ch a trong lư ng ch t phóng x vào th i ñi m ñó. -λt -λt −t T H = λN = λNo e = Ho e = Ho 2 ð phóng x c a m t lư ng ch t phóng x gi m theo th i gian theo cùng quy lu t hàm mũ gi ng như s h t nhân (s nguyên t ) c a nó. ðơn v ñ phóng x là beccơren (Bq): 1Bq = 1phân rã/giây. Trong th c t ngư i ta còn dùng m t ñơn v khác là curi (Ci): 1Ci = 3,7.1010 Bq; x p xĩ b ng ñ phóng x c a m t gam rañi. * ð ng v phóng x Ngoài các ñ ng v phóng x có s n trong thiên nhiên, g i là ñ ng v phóng x t nhiên, ngư i ta cũng ch t o ñư c nhi u ñ ng v phóng x , g i là ñ ng v phóng x nhân t o. Các ñ ng v phóng x nhân t o thư ng th y thu c lo i phân rã β và γ. Các ñ ng v phóng x c a m t nguyên t hóa h c có cùng tính ch t hóa h c như ñ ng v b n c a nguyên t ñó. 60 ng d ng: ð ng v 27 Co phóng x tia γ dùng ñ soi khuy t t t chi ti t máy, di t khu n ñ b o v nông s n, ch a ung thư. Các ñ ng v phóng x A+Z1 X ñư c g i là nguyên t ñánh d y, cho phép ta kh o sát s t n t i, s phân b , s v n chuy n c a nguyên t X. Phương pháp nguyên t ñáng d u có nhi u ng d ng quan tr ng trong sinh h c, hóa h c, y h c, ... . ð ng v cacbon 14 C phóng x tia β- có chu kỳ bán rã 5730 năm ñư c dùng ñ ñ nh tu i các 6 v tc . II. CÁC D NG BÀI T P: D NG 1: VI T PHƯƠNG TRÌNH PHÓNG X , NÊU C U T O H T T O THÀNH. Phương pháp: *Quy t c d ch chuy n c a s phóng x A + Phóng x α ( 24 He ): ZA X → 24 He + Z−4Y −2 So v i h t nhân m , h t nhân con lùi 2 ô trong b ng tu n hoàn và có s kh i gi m 4 ñơn v. 0 + Phóng x β- ( −01e ): ZA X → −1 e + Z +A1Y + So v i h t nhân m , h t nhân con ti n 1 ô trong b ng tu n hoàn và có cùng s kh i. + Th c ch t c a phóng x β- là m t h t nơtrôn bi n thành 1 h t prôtôn, 1 h t electrôn và m t h t nơtrinô: n → p + e− + v Lưu ý: - B n ch t (th c ch t) c a tia phóng x β- là h t electrôn (e-) - H t nơtrinô (v) không mang ñi n, không kh i lư ng (ho c r t nh ) chuy n ñ ng v i v n t c c a ánh sáng và h u như không tương tác v i v t ch t. 0 + Phóng x β+ ( +01e ): ZA X → +1 e + Z −A1Y So v i h t nhân m , h t nhân con lùi 1 ô trong b ng tu n hoàn và có cùng s kh i. + Th c ch t c a phóng x β+ là 1 h t prôtôn bi n thành 1 h t nơtrôn, 1 h t pôzitrôn và 1 h t nơtrinô: p → n + e+ + v Lưu ý: B n ch t (th c ch t) c a tia phóng x β+ là h t pôzitrôn (e+) + Phóng x γ (h t phôtôn) B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 37 2 - ðT: 01689.996.187 H t nhân con sinh ra Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] tr ng thái kích thích có m c năng lư ng E1 chuy n xu ng m c năng lư ng E2 ñ ng th i phóng ra m t phôtôn có năng lư ng : ε = hf = hc = E1 − E2 λ * Lưu ý: Trong phóng x γ không có s bi n ñ i h t nhân ⇒ phóng x γ thư ng ñi kèm theo px α và β. α β β VD1: H t nhân urani 238 U phân rã theo chu i phóng x 238 U  Th  Pa  Z X. → → → A 92 92 Nêu c u t o và tên g i c a các h t nhân X. Hư ng d n Ta có: A = 238 – 4 = 234; Z = 92 + 2– 1 – 1 = 92. V y h t nhân 234 U là ñ ng v c a h t nhân 92 urani có c u t o g m 234 nuclôn, trong ñó có 92 prôtôn và 142 nơtron. D NG 2: TÍNH LƯ NG CH T PHÓNG X CÒN L I, ðà PHÂN RÃ, CH T M I T O THÀNH, T S PH N TRĂM GI A CHÚNG . PHƯƠNG PHÁP: − − N0  − λt  N = t = N0 e ln2  2T ; vôùi λ = : haèng soá phaân raõ *. ð nh lu t phóng x :  m0 T (s ) − λt m = = m0 e t  T  2 − t * S nguyên t ch t phóng x còn l i sau th i gian t: N = N 0 .2 T = N 0 .e−λt * S h t nguyên t b phân rã b ng s h t nhân con ñư c t o thành và b ng s h t (α ho c eho c e+) ñư c t o thành: ∆N = N 0 − N = N 0 (1− e−λt ) − t T = m0 .e−λt * Kh i lư ng ch t phóng x còn l i sau th i gian t : Trong ñó: N0, m0 là s nguyên t , kh i lư ng ch t phóng x ban ñ u T là chu kỳ bán rã m = m0 .2 λ= ln 2 0, 693 = là h ng s phóng x λ và T không ph thu c vào các tác ñ ng bên T T ngoài mà ch ph thu c b n ch t bên trong c a ch t phóng x . * Kh i lư ng ch t ñã b phóng x sau th i gian t : ∆m = m0 − m = m0 (1− e−λt ) * Ph n trăm ch t phóng x b phân rã: * Ph n trăm ch t phóng x còn l i: ∆m = 1− e−λt m0 t − m = 2 T = e−λt m0 * Kh i lư ng ch t m i ñư c t o thành sau th i gian t : • mc = AN A ∆N Ac = c 0 (1− e−λt ) = c m0 (1− e−λt ) NA NA Am Trong ñó: Am, Ac là s kh i c a ch t phóng x ban ñ u (m ) và c a ch t m i ñư c t o thành (con) NA = 6,022.10-23 mol-1 là s Avôgañrô. Lưu ý: Trư ng h p phóng x β+, β- thì Ac = Am ⇒ mc = ∆m * M i liên h kh i lư ng và s h t n = m N A A 3 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 37 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] VD1: Random ( 222 Rn ) là ch t phóng x có chu kì bán rã là 3,8 ngày. M t m u Rn có kh i 86 lư ng 2mg sau 19 ngày còn bao nhiêu nguyên t chưa phân rã A: 1,69 .1017 B: 1,69.1020 C: 0,847.1017 D: 0,847.1018 Ch n A .Hư ng d n: S nguyên t còn l i N = N 0 .2 − t T m .N .2 = 0 A M Rn − t T ≈1,69.1017 h t VD2: :Radian C có chu kì bán rã là 20 phút. M t m u Radian C có kh i lư ng là 2g. Sau 1h40phút, lư ng ch t ñã phân rã có giá tr nào? A: 1,9375 g B: 0,0625g C: 1,25 g D: m t ñáp án khác Ch n A: Hư ng d n : Lư ng ch t ñã phân rã ∆m = m0 .(1 − t − 2 T ) =1,9375 g VD3. Pôlôni 210 Po là ch t phóng x α t o thành h t nhân 206 Pb .Chu kì bán rã c a 210 Po là 140 ngày. Sau 84 82 84 th i gian t=420 ngày( k t th i ñi m b t ñ u kh o sát) ngư i ta thu ñư c 10,3 g chì.Tính kh i lư ng Po t i t=0 A: 12g B: 13g D: M t k t qu khácCh n A C: 14g Hư ng d n 1)Kh i lư ng Pb t o thành sau t=420 ngày b ngkh i lư ng Po phân rã: ⇒ m = m0 .(1 − e − λ.t ) ⇒ m0≈12 g VD4: Tính s nơtron có trong 119gam urani 238U cho NA=6,023.1023/mol, kh i lư ng mol c a urani 92 238 U b ng 238g/mol 92 A. 2,77.1025 B. 1,2.1025 C.8,8.1025 D.4,4.1025 Ch n D. Hư ng d n : S h t U268: n = D NG 3: TÌM ð X PHƯƠNG PHÁP m 119 NA = N A suy ra N = ( A − z ).n A 238 PHÓNG X H, TH = 4,4.1025 h t TÍCH DUNG D CH CH A CH T PHÓNG H0 ln2  − λt  H = t = H0 e ; vôùi λ = T (s) : haèng soá phaân raõ *Công th c ñ phóng x :  2T  10  H0 = λ N0 ; H = λ N (Bq); 1Ci = 3,7.10 Bq − t T H0 = λN0 là ñ phóng x ban ñ u. H = H 0 .2 = H 0 .e−λt = λ N ðơn v : Becơren (Bq); 1Bq = 1 phân rã/giây Curi (Ci); 1 Ci = 3,7.1010 Bq Lưu ý: Khi tính ñ phóng x H, H0 (Bq) thì th i gian t, chu kỳ phóng x T ph i ñ i ra ñơn v giây(s). 4 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 37 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] * Th tích c a dung d ch ch a ch t phóng x : V0 = H0 t V , Trong ñó: 2 TH V laø theå tích dung dòch chöùa H VD: Kh i lư ng ban ñ u c a ñ ng v phóng x natri 23 Na là 0,23mg, chu kì bán rã c a natri 11 là T = 62s. ð phóng x ban ñ u b ng A. 6,7.1014Bq. B. 6,7.1015Bq. C. 6,7.1016Bq. D. 6,7.1017Bq. Gi i Ta có H0 = λN0 = 0, 693.0, 23.10−3 16 .6, 02.103 =6,7.10 Bq => ñáp án C 62.23 D NG 4: TÍNH CHU KỲ T, H NG S VD1. λ. H ng s phóng x c a Rubidi là 0,00077 s-1, chu kì bán rã cua Rubidi là A: 15 phút B: 150 phút Ch n A: λ= PHÓNG X C: 90 phút D: 1 ñáp án khác Hư ng d n : ln 2 = 0,00077 ⇒ T≈900(s)=15 phút T VD2: Nh m t máy ñ m xung ngư i ta có ñư c thông tin sau v 1 ch t phóng x X. Ban ñ u, trong th i gian 2 phút có 3200 nguyên t c a ch t X phóng x , nhưng 4h sau ( k t th i ñi m ban ñ u) thì trong 2 phút ch có 200 nguyên t phóng x . Tìm chu kì bán rã c a ch t phóng x này. A: 1h B: 2h C: 3h D: m t k t qu khác Ch n A Hư ng d n G i N0 là s h t ban ñ u ⇒ S h t nhân phóng x trong th i gian ∆ t=2 phút là ∆ N= N0.(1- e − λ.∆t ) =3200 (1) S h t nhân còn l i sau 4h là N1 = N0. e − λ.t (2) ⇒ Sau th i gian 4h s h t nhân phóng x trong th i gian ∆ t= 2 phút là: ∆ N1= N1. ( 1- e − λ.∆t )= 200 T (1)(2)(3) ta có (3) N0 3200 = e λ.t = = 16 ⇒ T = 1(h) N1 200 24 24 VD3: M t m u 11 Na t i t=0 có kh i lư ng 48g. Sau th i gian t=30 gi , m u 11 Na còn l i 12g. Bi t 24 24 là ch t phóng x β - t o thành h t nhân con là 12 Mg .Chu kì bán rã c a 11 Na là A: 15h B: 15ngày C: 15phút 24 11 Na D: 15giây Ch n A. Hư ng d n:áp d ng : m=m0.2-k ( k= t ) ⇒ 2-k= 0,25 ⇒ T= 15h T VD4: Ban ñ u (t = 0) có m t m u ch t phóng x X nguyên ch t. th i ñi m t1 m u ch t phóng x X còn l i 20% h t nhân chưa b phân rã. ð n th i ñi m t2 = t1 + 100 (s) s h t nhân X chưa b phân rã ch còn 5% so v i s h t nhân ban ñ u. Tính chu kì bán rã c a ch t5 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 37 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] phóng x ñó. Gi i Ta có: N = N0 2 − t T 2 − t T t = t −1 − 2 N N N . Theo bài ra: 2 T = 1 = 20% = 0,2 (1); 2 T = 2 = 5% = 0,05 N0 N0 N0 (2). T (1) và (2) suy ra: 2 2 − t1 T =2 t − 2 T t 2 −t1 T = t 2 − t1 =2 T 0,2 = 4 = 22 0,05 T= t 2 − t1 t1 + 100 − t1 = = 50 s. 2 2 VD5: Moät chaát phoùng xaï coù chu kyø baùn ra T = 10s. Luùc ñaàu coù ñoä phoùng xaï H0 = 2.107Bq 1.Tính haèng soá phoùng xaï λ 2.Soá nguyeân töû luùc ban ñaàu. 3.Soá nguyeân töû coøn laïi vaø ñoä phoùng xaï sau 30s Höôùng daãn giaûi 1. Tính haèng soá phoùng xaï λ Ta coù λ= 0, 693 = 0, 0693s −1 T 2. Tính N0: ta coù N0 = H0 λ = 2, 9.108 3. Tính N: Ta coù N = N0e Ñoä phoùng xaï sau 30s H = H 0e − 0,693 t T − 0,693 t t = 0, 36.108 = 2,5.106 Bq D NG 5: TÌM TH I GIAN PHÂN Rà t , TU I C V T VD1: H t nhân 14 C là ch t phóng x β- có chu kì bán rã là 5730 năm. Sau bao lâu lư ng ch t 6 phóng x c a m t m u ch còn b ng 1 lư ng ch t phóng x ban ñ u c a m u ñó. 8 Gi i Ta có: N = N0 2 t − T N =2 N0 t − T ln N t = - ln2 N0 T N N0 = 17190 năm. − ln 2 T . ln t= VD2: Ch t phóng x 210 Po phát ra tia α và bi n ñ i thành 206 Pb . Chu kỳ bán rã c a Po là 138 ngày. Ban 84 82 ñ u có 100g Po thì sau bao lâu lư ng Po ch còn 1g? A. 916,85 ngày B. 834,45 ngày C. 653,28 ngày D. 548,69 ngày Ch n A Hư ng d n. −λt Hư ng d n: m = m0e = m0 t T => 2x = mo/m =100 => t=916,85 ngày 6 2 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 37 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] VD 3: Bi t ñ ng v phóng x 14 C có chu kì bán rã 5730 năm. Gi s m t m u g c có ñ 6 phóng x 200 phân rã/phút và m t m u g khác cùng lo i, cùng kh i lư ng v i m u g c ñó, l y t cây m i ch t, có ñ phóng x 1600 phân rã/phút. Tính tu i c a m u g c . Gi i − t Ta có: H = H0. 2 T = H0 2 t T t 2T = H0 = 8 = 23 H t =3 T t = 3T = 17190 (năm). VD4: Chu kyø baùn raõ cuûa U238 laø 4,5.109 naêm 1.Tính soá nguyeân töû bò phaân raõ trong 1 naêm trong 1g U238 2.Hieän nay trong quaêng urani thieân nhieân coù laãn U238 vaø U235 theo tæ leä nguyeân töû laø 140:1 giaû thieát ôû thôøi ñieåm taïo thaønh traùi ñaát tæ leä treân laø 1:1 haõy tính tuoåi cuûa traùi ñaát. Bieát chu kyø baùn raõ cuûa U235 laø 7,13.108 naêmVôùi x 1 ⇒ e− x ≈ 1 − x Höôùng daãn giaûi: 1. Tính soâ nguyeân töû bò phaân raõ trong moät naêm: Ta coù N0 = m0 .N A M Soá nguyeân töû U bò phaân raõ: ∆N = N 0 − N = N 0 (1 − e − λt ) ≈ N 0 λt = 3,89.1011 2. Tính tuoåi cuûa traùi ñaát: Goïi N1 ; N2 laø soá nguyeân töû U238 vaø U 235 luùc ñang xeùt hieän nay ta coù: − λ1t N1 e = − λ2t = e( λ2 −λ1 ) t N2 e VD5: 131 53 N  ln  1  N 10 ⇒ t =  2  =6.10 naêm λ2 − λ1 I laø chaát phoùng xaï coù chu kyø baùn raõ T = 8 ngaøy ñeâm. Ban ñaàu moät löôïng chaát phoùng xaï keå treân coù ñoä phoùng xaï H0 = 2.1017 Bq 1.Tính soá haït nhaân nguyeân töû ban ñaàu cuûa chaát phoùng xaï 2.Sau thôøi gian t ñoä phoøng xaï giaûm ñi 32 laàn. Tính t vaø soá haït nhaân con sinh ra. Höôùng d n giaûi: 1. Tính soá haït nhaân nguyeân töû luùc ban ñaàu: Ta coù H 0 = λ .N 0 ⇒ N 0 = H0 λ = H 0T ≈ 1,99.10 23 0, 693 Thôøi gian vaø soá haït nhaân con sinh ra: N = N0 t T t ⇒ 2T = N0 = 25 ⇒ t = 5T = 40 ngay dem N 2 N0 31.N 0 N= ⇒ ∆N = N 0 − N = = 1,93.1023 32 32 VD6. M t ngu n phóng x nhân t o v a ñư c t o thành có chu kì bán rã là T=2h, có ñ phóng x l n hơn m c cho phép là 64 l n. Th i gian t i thi u ñ ta có th làm vi c an toàn v i ngu n phóng x này là B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 37 7 - ðT: 01689.996.187 A: 12h B: 24h Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] C: 36h D: 6h Ch n A Hư ng d n G i H là ñ phóng x an toàn cho con ngư i .T i t=0, H0= 64H Sau th i gian ∆ t ñ phóng x m c an toàn,khi ñó H1=H= H 0 .2 − ∆t T ; Thu ñư c ∆ t= 12 h D NG 6: TÍNH HI U ðI N TH B N T KHI CHI U TIA PHÓNG X . PHƯƠNG PHÁP: - Tính s h t ñi n tích b c x trong t (s) = s h t nhân m ñã phân rã. => ∆N = N 0 − N = N 0 (1− e−λt ) => ñi n tích ∆q = ∆N .dien.tich.mot.hat => tính hi u ñi n th U= ∆q v i c là ñi n dung c a t c VD1: III. ð TR C NGHI M T NG H P. “ðư ng tuy g n không ñi, ch ng ñ n, vi c tuy nh không làm ch ng xong!” Câu 1: Ch t Rañon ( 222 Rn ) phân rã thành Pôlôni ( 218 Po ) v i chu kì bán rã là 3,8 ngày. M i kh i lư ng 20g ch t phóng x này sau 7,6 ngày s còn l i A. 10g. B. 5g. C. 2,5g. D. 0,5g. 14 Câu 2: Ch t phóng x 6 C có chu kì bán rã 5570 năm. Kh i lư ng 14 C có ñ phóng x 5,0Ci 6 b ng A. 1,09g. B. 1,09mg. C. 10,9g. D. 10,9mg. 90 Câu 3: Th i gian bán rã c a 38 Sr là T = 20 năm. Sau 80 năm, s ph n trăm h t nhân còn l i chưa phân rã b ng A. 6,25%. B. 12,5%. C. 25%. D. 50%. 60 60 Câu 4: ð phóng x c a 3mg 27 Co là 3,41Ci. Chu kì bán rã T c a 27 Co là A. 32 năm. B. 15,6 năm. C. 8,4 năm. D. 5,24 năm. Câu 5: M t lư ng ch t phóng x sau 42 năm thì còn l i 1/8 kh i lư ng ban ñ u c a nó. Chu kì bán rã c a ch t phóng x ñó là A. 5,25 năm. B. 14 năm. C. 21 năm. D. 126 năm. Câu 6: M t m u ch t phóng x rañôn(Rn222) có kh i lư ng ban ñ u là m0 = 1mg. Sau 15,2 ngày, ñ phóng x c a m u gi m 93,75%. Chu kì bán rã c a rañôn nh n giá tr nào sau ñây ? B. 3,8 ngày. C. 1 ngày. D. 7,2 ngày. A. 25 ngày. − Câu 7: ð phóng x β c a m t tư ng g b ng 0,8 l n ñ phóng x c a m t khúc g cùng kh i lư ng v a m i ch t. Bi t chu kì bán rã c a C14 b ng 5600năm. Tu i c a tư ng g là A. 1200năm. B. 2000năm. C. 2500năm. D. 1803năm. 8 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 37 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Câu 8: Khi phân tích m t m u g , ngư i ta xác ñ nh ñư c r ng 87,5% s nguyên t ñ ng v phóng x 14 C ñã b phân rã thành các nguyên t 14 N . Bi t chu kì bán rã c a 14 C là T = 5570 6 7 6 năm. Tu i c a m u g này là A. 16714 năm. B. 17000 năm. C. 16100 năm. D. 16714 ngày. 210 Câu 9: Pôlôni( 84 Po ) là ch t phóng x , phát ra h t α và bi n thành h t nhân Chì (Pb). Po có chu kì bán rã là 138 ngày. Ban ñ u có 1kg ch t phóng x trên. H i sau bao lâu lư ng ch t trên b phân rã 968,75g? A. 690 ngày. B. 414 ngày. C. 690 gi . D. 212 ngày. 14 Câu 10: Áp d ng phương pháp dùng ñ ng v phóng x 6 C ñ ñ nh tu i c a các c v t. K t qu ño cho th y ñ phóng x c a m t tư ng c b ng g kh i lư ng m là 4Bq. Trong khi ñó ñ phóng x c a m t m u g kh i lư ng 2m c a m t cây v a m i ñư c ch t là 10Bq. L y T = 5570 năm. Tu i c a tư ng c này là A. 1794 năm. B. 1794 ngày. C. 1700 năm. D. 1974 năm. 14 Câu 11: M t m nh g c có ñ phóng x c a 6 C là 3phân rã/phút. M t lư ng g tương ñương cho th y t c ñ ñ m xung là 14xung/phút. Bi t r ng chu kì bán rã c a 14 C là T = 6 5570năm. Tu i c a m nh g là A. 12400 năm. B. 12400 ngày. C. 14200 năm. D. 13500 năm. Câu 12: Tia phóng x ñâm xuyên y u nh t là A. tia α . B. tia β . C. tia γ . D. tia X. Câu 13: G i m0 là kh i lư ng ch t phóng x th i ñi m ban ñ u t = 0, m là kh i lư ng ch t phóng x th i ñi m t, ch n bi u th c ñúng: A. m = m0e- λt . B. m0 = 2me λt . C. m = m0e λt . D. m = 1 m0e- λt . 2 Câu 14: Ch n phát bi u ñúng khi nói v ñ nh lu t phóng x : A. Sau m i chu kì bán rã, m t n a lư ng ch t phóng x ñã b bi n ñ i thành ch t khác. B. Sau m i chu kì bán rã, só h t phóng x gi m ñi m t n a. C. Sau m i chu kì bán rã, kh i lư ng ch t phóng x gi m ñi ch còn m t n a. D. C A, B, C ñ u ñúng. Câu 15: Phát bi u nào sau ñây là không ñúng ? A. H t β + và h t β − có kh i lư ng b ng nhau. B. H t β + và h t β − ñư c phóng ra t cùng m t ñ ng v phóng x . C. Khi ñi qua ñi n trư ng gi a hai b n t h t β + và h t β − b l ch v hai phía khác nhau. D. H t β + và h t β − ñư c phóng ra có t c ñ b ng nhau(g n b ng t c ñ ánh sáng). Câu 16: Phát bi u nào sau ñây ñúng ? A. L c gây ra phóng x h t nhân là l c tương tác ñi n(l c Culông). B. Quá trình phóng x h t nhân ph thu c vào ñi u ki n bên ngoài như áp su t, nhi t ñ ,… C. Trong phóng x h t nhân kh i lư ng ñư c b o toàn. D. Phóng x h t nhân là m t d ng ph n ng h t nhân to năng lư ng. Câu 17: Có hai m u ch t phóng x X và Y như nhau(cùng m t v t li u và cùng kh i lư ng) có cùng chu kì bán rã là T. T i th i ñi m quan sát, hai m u l n lư t có ñ phóng x là HX và HY. N u X có tu i l n hơn Y thì hi u tu i c a chúng là T. ln(H X / H Y ) T. ln(H Y / H X ) 1 1 . B. . C. . ln(H X / H Y ) . D. . ln(H Y / H X ) . ln 2 ln 2 T T Câu 18: Th i gian τ ñ s h t nhân m t m u ñ ng v phóng x gi m e l n g i là tu i s ng A. 9 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 37 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] trung bình c a m u ñó( e là cơ s t nhiên). S liên h gi a τ và λ tho mãn h th c nào sau ñây: A. λ = τ . B. τ = λ /2. C. τ = 1/ λ . D. τ = 2 λ . 200 168 Câu 19: S h t α và β ñư c phát ra trong phân rã phóng x 90 X ? 80 Y là A. 6 và 8. B. 8 và 8. C. 6 và 6. D. 8 và 6. Câu 20: T i th i ñi m t1 ñ phóng x c a m t m u ch t là x, và th i ñi m t2 là y. N u chu kì bán rã c a m u là T thì s h t nhân phân rã trong kho ng th i gian t2 – t1 là C. (x-y)T/ln2. D. xt1 – yt2. A. x – y. B. (x-y)ln2/T. Câu 21: Radium C có chu kì phóng x là 20 phút. M t m u Radium C có kh i lư ng là 2g. Sau 1gi 40 phút, lư ng ch t ñã phân rã nh n giá tr nào sau ñây ? A. 0,0625g. B. 1,9375g. C. 1,250g. D. 1,9375kg. Câu 22: Sau 1 năm, lư ng ban ñ u c a m t m u ñ ng v phóng x gi m ñi 3 l n. Sau 2 năm, kh i lư ng c a m u ñ ng v phóng x gi m ñi bao nhiêu l n ? A. 9 l n. B. 6 l n. C. 12 l n. D. 4,5 l n. Câu 23: Sau 2 gi , ñ phóng x c a m t kh i ch t gi m 4 l n, chu kì c a ch t phóng x ñó nh n giá tr nào sau ñây ? A. 2 gi . B. 1,5 gi . C. 3 gi . D. 1 gi . Câu 24: Chu kì bán rã c a ch t phóng x là 2,5 năm. Sau 1 năm t s gi a s h t nhân còn l i và s h t nhân ban ñ u là A. 0,4. B. 0,242. C. 0,758. D. 0,082. 16 Câu 25: M t ñ ng v phóng x A lúc ñ u có N0 = 2,86.10 h t nhân. Trong gi ñ u phát ra 2,29.1015 tia phóng x . Chu kỳ bán rã c a ñ ng v A là A. 8 gi . B. 8 gi 30 phút. C. 8 gi 15 phút. D. 8 gi 18 phút. 60 Câu 26: Côban( 27 Co ) có chu kì phóng x là 16/3 năm và bi n thành 60 Ni ; kh i lư ng ban ñ u 28 c a côban là1kg. Kh i lư ng côban ñã phân rã sau 16 năm là A. 875g. B. 125g. C. 500g. D. 1250g. Câu 27: Chu kì bán rã c a Co60 b ng g n 5năm. Sau 10 năm, t m t ngu n Co60 có kh i lư ng 1g s còn l i bao nhiêu gam ? A. 0,10g. B. 0,25g. C. 0,50g. D. 0,75g. 60 Câu 28: Ch t phóng x 27 Co có chu kì bán rã T = 5,33 năm và kh i lư ng nguyên t là 56,9u. Ban ñ u có 500g ch t Co60. Sau bao nhiêu năm thì kh i lư ng ch t phóng x này còn l i là 100g ? C. 12,38 năm. D. 15,24 năm. A. 8,75 năm. B. 10,5 năm. Câu 29: G i ∆t là kho ng th i gian ñ s h t nhân c a m t kh i lư ng ch t phóng x gi m ñi e l n( e là cơ s loga t nhiên, lne = 1). H i sau th i gian t = 0,51 ∆t ch t phóng x còn l i bao nhiêu ph n trăm lư ng phóng x ban ñ u ? A. 40%. B. 30%. C. 50%. D. 60%. 131 Câu 30: I t phóng x 53 I dùng trong y t có chu kì bán rã T = 8ngày. Lúc ñ u có m0 = 200g ch t này. Sau th i gian t = 24 ngày còn l i bao nhiêu ? A. 20g. B. 25g. C. 30g. D. 50g. 210 Câu 31: Chu kì bán rã c a 84 Po là 140 ngày ñêm. Lúc ñ u có 42 mg Pôlôni. ð phóng x ban ñ u nh n giá tr là B. 6,8.1012Bq. C. 6,8.109Bq. D. 6,9.1012Bq. A. 6,8.1014Bq. Câu 32: ð ng v phóng x 66 Cu có th i gian bán rã T= 4,3 phút. Sau th i gian 12,9 phút ñ 29 phóng x c a ñ ng v này gi m ñi là A. 85% . B. 87,5%. C. 82,5%. D. 80%. 10 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 37 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Câu 33: Tính s phân t nitơ (N) có trong 1 gam khí nitơ. Bi t kh i lư ng nguyên t c a nitơ là 13,999u. A. 43.1021. B. 215.1020. C. 43.1020. D. 21.1021. Câu 34: Trong ngu n phóng x P32 có 108 nguyên t v i chu kì bán rã T = 14ngày. 4 tu n l trư c ñó, s nguyên t P32 trong ngu n ñó là A. N0 = 1012. B. N0 = 4.108. C. N0 = 2.108. D. N0 = 16.108. Câu 35: Kh i lư ng ban ñ u c a ñ ng v phóng x natri 23 Na là 0,23mg, chu kì bán rã c a 11 natri là T = 62s. ð phóng x ban ñ u b ng B. 6,7.1015Bq. C. 6,7.1016Bq. D. 6,7.1017Bq. A. 6,7.1014Bq. Câu 36: M t kh i ch t phóng x có chu kì bán rã b ng 10 ngày. Sau 30 ngày kh i lư ng ch t phóng x ch còn l i trong kh i ñó s b ng bao nhiêu ph n lúc ban ñ u ? A. 0,5. B. 0,25. C. 0,125. D. 0,33. Câu 37: Chu kì bán rã c a hai ch t phóng x A và B l n lư t là 20 phút và 40 phút. Ban ñ u hai kh i ch t A và B có s lư ng h t nhân như nhau. Sau 80 phút t s các h t nhân A và B còn l i là C. 1:4. D. 1:1. A. 1:6. B. 4:1. 238 − Câu 38: Urani 92 U sau nhi u l n phóng x α và β bi n thành 206 Pb . Bi t chu kì bán rã c a 82 9 s bi n ñ i t ng h p này là T = 4,6.10 năm. Gi s ban ñ u m t lo i ñá ch ch a urani, không ch a chì. N u hi n nay t l c a các kh i lư ng c a urani và chì là m(U)/m(Pb) = 37, thì tu i c a lo i ñá y là A. 2.107năm. B. 2.108năm. C. 2.109năm. D. 2.1010năm. Câu 39: M t khúc xương ch a 200g C14(ñ ng v cácbon phóng x ) có ñ phóng x là 375 phân rã/phút. Tính tu i c a khúc xương. Bi t r ng ñ phóng x c a cơ th s ng b ng 15 phân rã/phút tính trên 1g cácbon và chu kì bán rã c a C14 là 5730 năm. A. 27190 năm. B. 1190 năm. C. 17190 năm. D. 17450 năm. Câu 40: Hãy ch n câu ñúng. Trong quá trình phóng x c a m t s ch t, s h t nhân phóng x A. gi m ñ u theo th i gian. B. gi m theo ñư ng hypebol. C. không gi m. D. gi m theo quy lu t hàm s mũ. Câu 41: U238 phân rã thành Pb206 v i chu kì bán rã T = 4,47.109 năm. M t kh i ñá ñư c phát hi n có ch a 46,97mg U238 và 2,135mg Pb206. Gi s kh i ñá lúc m i hình thành không ch a nguyên t chì. Hi n t i t l gi a s nguyên t U238 và Pb206 là bao nhiêu ? A. 19. B. 21. C. 20. D. 22. Câu 42: Ch n phát bi u ñúng khi nói v hi n tư ng phóng x ? A. Hi n tư ng phóng x không ph thu c vào các tác ñ ng bên ngoài. B. Hi n tư ng phóng x do các nguyên nhân bên trong gây ra. C. Hi n tư ng phóng x luôn tuân theo ñ nh lu t phóng x . D. C A, B, C ñ u ñúng. Câu 43: Hãy ch n câu ñúng. Liên h gi a h ng s phân rã λ và chu kì bán rã T là A. λ = const . T B. λ = ln 2 . T C. λ = const . T D. λ = const . T2 Câu 44: Trong phóng x α , so v i h t nhân m thì h t nhân con v trí nào ? D. Lùi 2 ô. A. Ti n 1 ô. B. Ti n 2 ô. C. Lùi 1 ô. Câu 45: Ch n câu sai. Tia anpha A. b l ch khi bay xuyên qua m t ñi n trư ng hay t trư ng. B. làm iôn hoá ch t khí. C. làm phát quang m t s ch t. B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T 11 - ð s 37 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] D. có kh năng ñâm xuyên m nh. Câu 46: Ch n câu sai. Tia gamma A. gây nguy h i cho cơ th . B. có kh năng ñâm xuyên r t m nh. C. không b l ch trong ñi n trư ng ho c t trư ng. D. có bư c sóng l n hơn bư c sóng c a tia X. Câu 47: Ch n câu sai nh t. Các tia không b l ch trong ñi n trư ng và t trư ng là A. tia α và tia β . B. tia γ và tia β . C. tia γ và tia X. D. tia β và tia X. Câu 48: M t ch t phóng x có chu kì bán rã là T. Sau th i gian t, s h t ñã b bán rã b ng 7/8 s h t ban ñ u. K t lu n nào sau ñây là ñúng ? A. t = 8T. B. t = 7T. C. t = 3T. D. t = 0,785T. 210 Câu 49: Pôlôni 84 Po là ch t phóng x có chu kì bán rã là 138 ngày. ð phóng x ban ñ u là H0. Sau th i gian bao lâu thì ñ phóng x c a nó gi m ñi 32 l n ? B. 690 ngày. C. 4416 ngày. D. 32 ngày. A. 4,3 ngày. Câu 50: ð c ñi m nào sau ñây không ñúng ñ i v i tia α ? A. Phóng ra t h t nhân v i t c ñ b ng t c ñ ánh sáng trong chân không. B. Khi truy n trong không khí nó làm iôn hoá m nh các nguyên t trên ñư ng ñi. C. Khi truy n trong không khí nó b m t năng lư ng r t nhanh. D. Có th ñi ñư c t i ña 8cm trong không khí. “N u b n mu n lên ch cao nh t hãy b t ñ u t ch th p nh t ” 1B 11 A 21B 31D 41A 2A 12A 22A 32B 42 D 3A 13A 23D 33B 43B 4D 14D 24C 34B 44D 5B 15B 25D 35C 45D 6B 16D 26A 36C 46D 7D 17B 27B 37C 47A 8A 18C 28C 38B 48C 9A 19D 29D 39C 49B 10A 20C 30B 40D 50A 12 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 37 - ðT: 01689.996.187 38 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] PH N NG H T NHÂN H và tên h c sinh :…………………………Trư ng:THPT………………………………… I. KI N TH C CHUNG. * Ph n ng h t nhân + Ph n ng h t nhân là m i quá trình d n ñ n s bi n ñ i h t nhân. + Ph n ng h t nhân thư ng ñư c chia thành hai lo i: - Ph n ng t phân rã m t h t nhân không b n v ng thành các h t khác. - Ph n ng trong ñó các h t nhân tương tác v i nhau, d n ñ n s bi n ñ i chúng thành các h t khác. Ph n ng h t nhân d ng t ng quát: A + B → C + D Trong trư ng h p phóng x : A → B + C * Các ñ nh lu t b o toàn trong ph n ng h t nhân + ð nh lu t b o toàn s nuclôn (s kh i A) : Trong ph n ng h t nhân, t ng s nuclôn c a các h t tương tác b ng t ng s nuclôn c a các h t s n ph m. + ð nh lu t b o toàn ñi n tích: T ng ñ i s ñi n tích c a các h t tương tác b ng t ng ñ i s các ñi n tích c a các h t s n ph m. + ð nh lu t b o toàn năng lư ng toàn ph n (bao g m ñ ng năng và năng lư ng ngh ): T ng năng lư ng toàn ph n c a các h t tương tác b ng t ng năng lư ng toàn ph n c a các h t s n ph m. + ð nh lu t b o toàn ñ ng lư ng: Véc tơ t ng ñ ng lư ng c a các h t tương tác b ng véc tơ t ng ñ ng lư ng c a các h t s n ph m. * Năng lư ng trong ph n ng h t nhân Xét ph n ng h t nhân: A + B → C + D. G i mo = mA + mB và m = mC + mD . Ta th y m0 ≠ m. + Khi m0 > m: Ph n ng t a ra m t năng lư ng: W = (m0 – m)c2. Năng lư ng t a ra này thư ng g i là năng lư ng h t nhân. Các h t nhân sinh ra có ñ h t kh i l n hơn các h t nhân ban ñ u, nghĩa là các h t nhân sinh ra b n v ng hơn các h t nhân ban ñ u. + Khi m0 < m: Ph n ng không th t nó x y ra. Mu n cho ph n có th x y ra thì ph i cung c p cho các h t A và B môït năng lư ng W dư i d ng ñ ng năng. Vì các h t sinh ra có ñ ng năng Wñ nên năng lư ng c n cung c p ph i th a mãn ñi u ki n: W = (m – m0)c2 + Wñ. Các h t nhân sinh ra có ñ h t kh i nh hơn các h t nhân ban ñ u, nghĩa là các h t nhân sinh ra kém b n v ng hơn các h t nhân ban ñ u. II. CÁC D NG BÀI T P: D NG 1: VI T PHƯƠNG TRÌNH PH N NG H T NHÂN PHƯƠNG PHÁP: * Phương trình ph n ng: ZA11 X 1 + ZA22 X 2 → ZA33 X 3 + ZA44 X 4 Trong s các h t này có th là h t sơ c p như nuclôn, eletrôn, phôtôn ... Trư ng h p ñ c bi t là s phóng x : X1 → X2 + X3 X1 là h t nhân m , X2 là h t nhân con, X3 là h t α ho c β Các Em áp d ng 2 lu t b o toàn + B o toàn s nuclôn (s kh i): A1 + A2 = A3 + A4 + B o toàn ñi n tích (nguyên t s ): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T 1 - ð s 38 1 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] VD1: H t proton có ñ ng năng Kp = 2 MeV, b n vào h t nhân ( 37 Li ) ñ ng yên, sinh ra hai h t nhân X có cùng ñ ng năng, theo ph n ng h t nhân sau: 7 P +3 Li → X + X . Vi t phương trìng ñ y ñ c a ph n ng. Gi i: Ta có 1 7 1 P +3 Li → 2. A X z Áp d ng ñ nh lu t b o toàn s nuclôn => 1+7 = 2.A =>A= 4 Áp d ng ñ nh lu t b o toàn ñi n tích => 1+ 3 = 2.Z => Z=2 4 4 phương trình 1 P + 7 Li → 2 He + 2 He 1 3 4 => 2 He VD2: Urani phân rã theo chu i phóng x sau ñây: α β 238 → → a 92 U  Th  P β α α  U  Th  Ra → → → Vi t ñ y ñ chu i phóng x này (ghi thêm Z và A c a các h t nhân) Gi i: Vi t ñ y ñ chu i phóng x α 4 238 234 → 92 U  2 He + 90Th β− 234 0 234 90 Th → −1e + 91Pa β− 234 0 234 91Pa → −1e + 92 U α 4 234 U  2 He + 230 Th → 92 90 4 α 230 266 → 90Th  2 He + 88 Ra − Tìm s phóng x α ; β − Gi s có x phóng x α và y phóng x β Ta có 4x = 238 – 206 => x = 8. Ta có 2x – y = 92 – 82 => y = 6. − V y có 8 phân rã α và 6 phân rã β VD3:Vieát laïi ñaày ñuû caùc phaûn öùng haït nhaân sau: 10 8 → 1. 5 B + X  α + 4 Be → 2. 8 O + p  n + X 17 → → 3. 11 Na + p  X + 10 Ne 4. X + p  n + 18 Ar Giaûi: Phöông trình phaûn öùng haït nhaân 23 10 5 20 27 B + ZA X  2 He + 48 Be →4 AÙ duïng ñònh luaät baûo toaøn soá khoái vaø ñieän tích ta coù 10 + A = 4 + 8  A = 2 ⇒  5 + Z = 2 + 4  Z = 1 vaäy haït nhaân X laø 2 1 D Phöông trình phaûn öùng vieát laïi 10 5 2 8 B + 1 D  2 He + 4 Be →4 17 1 → 1 17 Töông töï: 8 O + 1 H  0 n + 8 F Töông töï: 23 11 1 20 Na + 1 H  2 He + 10 Ne →4 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ 2 H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 38 2 - ðT: 01689.996.187 Töông töï: 37 17 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Cl + H  n + → 1 1 1 0 27 18 Ar D ng 2: Tính năng lư ng c a ph n ng, lư ng nhiên li u c n ñ t ñ t o ra năng lư ng tương ñương. Phương pháp: Tính năng lư ng c a ph n ng h t nhân A1 Z1 X 1 + ZA22 X 2 → A3 Z3 X 3 + ZA44 X 4 Cách 1: Tính theo ñoä cheänh leäc khoái löôïng caùc haït nhaân tröôùc vaø sau phaûn öùng: ∆m = m0 − m => ∆E = ∆m.c ( m0 – m)c2 Vôùi m0 khoái löôïng các haït nhaân tröôùc phaûn öùng M khoái löôïng các haït nhaân sau phaûn öùng Cách 2 : Tính theo ñ ng năng + B o toàn năng lư ng: K X + K X + ∆E = K X + K X => ∆E = Wñsau − Wñtr 2 1 2 3 4 Trong đó: ∆E là năng lư ng ph n ng h t nhân 1 2 K X = mx vx là đ ng năng chuy n đ ng c a h t X 2 Cách 3: Tính theo năng lư ng liên k t, liên k t riêng, ñ h t kh i ∆E = Elkrsau - Elktr => ∆E = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 – ∆E2 => ∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2 => ∆E = A3ε3 +A4ε4 - A1ε1 - A2ε2 Trong ñó các h t nhân X1, X2, X3, X4 có: Năng lư ng liên k t riêng tương ng là ε1, ε2, ε3, ε4. Năng lư ng liên k t tương ng là ∆E1, ∆E2, ∆E3, ∆E4 ð h t kh i tương ng là ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4 - Tính lư ng nhiên li u d a trên công th c Q = m.q = ∆E trong ñó q là năng su t t a nhi t ( j/kg) 2 VD1: . Cho ph n ng h t nhân: 31T + 1 D → α + n . Bi t mT = 3,01605u; mD = 2,01411u; mα = 4,00260u; mn = 1,00867u; 1u=931MeV/c2.Năng lư ng to ra khi 1 h t α ñư c hình thành là: A. 17,6MeV B. 23,4MeV C. 11,04MeV D. 16,7MeV Ch n A. Gi i: Ta có Mo = mT + mD = 5,03016u và M = mn + mα = 5,01127u Năng lư ng to ra: ∆E = (Mo – M).c2 = 17,58659 ≈ 17,6MeV VD2: Duøng moät proâtoân coù ñoäng naêng Kp = 5,58MeV baén phaù haït nhaân 23 11 Na ñöùng yeân sinh ra haït α vaø X. Coi phaûn öùng khoâng keøm theo böùc xaï γ . 1.vi t phương trình. 2. Phaûn öùng treân thu hay toaû naêng löôïng? Cho mp = 1.0073u, mNa =22,9850u; mX = 19,9869u; m α =4,0015u; 1u =931MeV/c2 Gi i: 20 1. Phöông trình phaûn öùng: H + Na  24 He + 10 Ne → 1 1 23 11 2. Toång khoái löôïng haït nhaân tröôùc phaûn öùng: M0 = mp + mNa = 23,99234u Toång khoái löôïng haït nhaân sau phaûn öùng: B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T 3 - ð s 38 3 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] M = mHe + mNe = 23,9880u Vì M0 > M =>Naêng löôïng toaû ra ∆E = ( M 0 − M )c 2 = 0, 00394uc 2 = 3, 67 MeV D NG 3: Xác ñ nh ñ ng năng, v n t c, góc c a các h t Phương pháp: + B o toàn ñ ng lư ng: p1 + p2 = p3 + p4 hay m1 v1 + m 2 v2 = m 4 v3 + m 4 v4 + B o toàn năng lư ng: K X + K X + ∆E = K X + K X Trong ñó: ∆E là năng lư ng ph n ng h t nhân; ∆E = (m1+m2 – m3 - m4 )c2 = ( M0 – M ) c2 . 1 2 3 4 1 2 K X = mx vx là ñ ng năng chuy n ñ ng c a h t X 2 Lưu ý: - Không có ñ nh lu t b o toàn kh i lư ng. 2 - M i quan h gi a ñ ng lư ng pX và ñ ng năng KX c a h t X là: p X = 2mX K X - Khi tính v n t c v hay ñ ng năng K thư ng áp d ng quy t c hình bình hành p1 Ví d : p = p1 + p2 bi t ϕ = p1 , p2 2 p 2 = p12 + p2 + 2 p1 p2 cosϕ hay (mv) 2 = (m1v1 ) 2 + (m2v2 )2 + 2m1m2v1v2cosϕ hay mK = m1K1 + m2 K 2 + 2 m1m2 K1 K 2 cosϕ Tương t khi bi t φ1 = p1 , p ho c φ2 = p2 , p Trư ng h p ñ c bi t: p1 ⊥ p2 ⇒ p 2 = p12 + p22 Tương t khi p1 ⊥ p ho c p2 ⊥ p v = 0 (p = 0) ⇒ p1 = p2 ⇒ p φ p2 K1 v1 m2 A = = ≈ 2 K 2 v2 m1 A1 Tương t v1 = 0 ho c v2 = 0. VD1:(ÑH kinh teá quoác daân 2001 -2002) Duøng moät proâtoân coù ñoäng naêng Kp = 5,58MeV baén phaù haït nhaân 23 11 Na ñöùng yeân sinh ra haït α vaø X. Coi phaûn öùng khoâng keøm theo böùc xaï γ . 1- Vieát phöông trình phaûn öùng, neâu caáu taïo cuûa haït nhaân X. Bieát ñoäng naêng cuûa haït α laø K α = 6,6MeV. 2.Tính ñoäng naêng cuûa haït nhaân X. Tính goùc taïo bôûi phöông chuyeån ñoäng cuûa haït α vaø proâtoân.Cho mp = 1.0073u, mNa =22,9850u; mX = 19,9869u; m α =4,0015u; 1u =931MeV/c2 Giaûi: 20 1.Phöông trình phaûn öùng: H + Na  24 He + 10 Ne → 1 1 23 11 2.Toång khoái löôïng haït nhaân tröôùc phaûn öùng: M0 = mp + mNa = 23,99234u Toång khoái löôïng haït nhaân sau phaûn öùng: M = mHe + mNe = 23,9880u Vì M0 > M , vaäy phaûn öùng toaû naêng löôïng. Naêng löôïng toaû ra: ∆A = ( M 0 − M )c 2 = 0, 00394uc 2 = 3, 67 MeV Aùp duïng ñònh luaät baûo toaøn naêng löôïng toaøn phaàn B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T 4 - ð s 38 4 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] 2 (mp + mNa)c +Kp = (mHe+mNe)c2 +KHe + KNe KNe = 2,65MeV Aùp duïng ñònh luaät baûo toaøn ñoäng löôïng. Tìm ra ñöôïc goùc taïo bôûi phöông chuyeån ñoäng cuûa haït α vaø proâtoân laø 1500 6 3 6 VD2: Cho ph n ng h t nhân 1 n +3 Li →1 H + α . H t nhân 3 Li ñ ng yên, neutron có ñ ng 0 3 năng là Kn = 2MeV. H t α và h t nhân 1 H bay ra theo các hư ng h p v i hư ng t i c a neutron nh ng góc tương ng b ng θ = 15o và ϕ= 30o. B qua b c x gama.Ph n ng thu hay t a năng lư ng? Hãy tính năng lư ng ñó (l y t s các s lư ng h t nhân b ng t s 6 gi a các s kh i c a chúng). Xác ñ nh kh i lư ng h t nhân 3 Li trong câu a. Bi t kh i lư ng c a neutron, triti, alpha tương ng là mn = 1.0087u; m H =3.0610u; 3 1 m 4 He =4.0015u; 2 1u = 931 MeV/c2 Gi i: 6 3 4 Ta có: 1 n +3 Li →1 H + 2 He (1) o Xét tam giác OAB ta có: 2 Pn = 2 PH = 2 Pα sin 2 B sin 2 θ sin 2 ϕ hay: 2m n K n 2m H .K H 2m α .K α = = 2 o sin 135 sin 2 15o sin 2 30o m n K n m H .K H mα .K α = = 0.5 0.067 0.25 1x 2 x 0.067 ⇒ KH = = 0.26795MeV 0.5 x1 1x 2 x 0.25 ⇒ Kα = = 0.25MeV 0.5 x 4 Theo ñ nh lu t b o toàn năng lư ng và toàn ph n ta có: m n C2 + K n + m Li C 2 = m H C2 + K + mα C 2 + K α (2) m Li C 2 = 3.016uC 2 + 0.26755MeV + 4.0015uC2 +0.25MeV − 1.0087uC2 − 2MeV hay m Li C 2 = ( 3.0160 + 4.0015 − 1.0087 ) x931 + 0.26755 + 0.25 − 2 suy ra m Li = 6.00721 u T (1) ta có: ∆m = m n + m Li + m H + m α Năng lư ng thu vào: ∆m = (1.0087 + 6.00721 + 3.0160 − 4.0015 ) u = −1.5919x10−3 u < 0 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ 5 H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 38 5 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] T (1) ta có: m Li = 6.00721x931 m Li MeV 2 = 5593 MeV C C2 = 6.00721x1.66055 x10−27 = 9.975 x10−27 kg. 7 VD3: Cho proâtoân coù ñoäng naêng Kp = 1,46MeV baén phaù vaøo haït nhaân 3 Li ñöùng yeân. Hai haït nhaân X môùi sinh ra gioáng nhau vaø coù cuøng ñoäng naêng 1. Vieát phöông trình phaûn öùng> Cho bieát caáu taïo cuûa haït nhaân X. Ñoù laø haït nhaân cuûa nguyeân töû naøo? Haït nhaân X ñoù coøn ñöôïc goïi laø haït gì 2. Phaûn öùng thu hay toaû naêng löôïng? Naêng löôïng naøy baèng bao nhieâu coù phuï thuoäc vaøo Kp khoâng? 3. Giaû söû phaûn öùng haït nhaân tieáp dieãn moät thôøi gian vaø löôïng khí ñöôïc taïo thaønh laø 10cm3 ôû ñieàu kieän tieâu chuaån. Tính naêng löôïng toaû ra hay thu vaøo ( theo ñôn vò Kj) 4. tính ñoäng naêng cuûa moãi haït X sinh ra sau phaûn öùng 5. Tính goùc hôïp bôûi caùc veùc tô vaän toác cuûa hai haït X sau phaûn öùng Cho bieát mLi = 7,0124u; mX = 4,0015u, mp = 1,0073u; 1u = 931MeV/c2 ; NA = 6,022.1023mol-1; e = 1,6.10-19C Giaûi: 1. Phöông trình phaûn öùng haït nhaân 1 1 7 H + 3 Li  2 2 He → 4 2.Toång khoái löôïng caùc haït nhaân tröôùc phaûn öùng: M0 = mH + mLi =8,0215u Toång khoái löôïng caùc haït nhan sau phaûn öùng: M = 2mHe = 8,0030u M0 > M phaûn öùng toaû naêng löôïng, naêng löôïng toaû ra: ∆A = ( M 0 − M )c 2 = 0, 0185uc 2 = 17, 22 MeV Ta thaáy naêng löôïng toaû ra khoâng phuï thuoäc vaøo Kp 3. Soá nguyeân töû He coù trong 10cm3 = 0,01lít laø: N= 0, 01 NA 22, 4 Moãi phaûn öùng taïo ra hai nguyeân töû He, do ñoù soá phaûn öùng xaûy ra trong thôøi gian ñoù laø n= N 0, 01 = .N A 2 44,8 Toång naêng löôïng toaû ra laø : E n.∆E = 0, 01 .N A .∆E = 2, 31.10 21 MeV ≈ 3, 7.108 J = 3, 7.105 kj 44,8 4. Aùp duïng ñònh luaät baûo toaøn naêng löôïng toaøn phaàn: (mH + mLi)c2 + Kp = 2mHec2 + 2KHe KHe= 9,34MeV 5, Aùp duïng ñònh luaät baûo toaøn ñoäng löôïng suy ra goùc hôïp bôûi caùc veùc tô vaän toác cuûa hai haït X sau phaûn öùng laø 84018, 6 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 38 6 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] III. ð TR C NGHI M T NG H P. Câu 1: Cho ph n ng h t nhân sau: 37 Cl + X → n + 37 Ar . Bi t: mCl = 36,9569u; mn = 1,0087u; 17 18 mX = 1,0073u; mAr = 38,6525u. H i ph n ng to hay thu bao nhiêu năng lư ng ? A. To 1,58MeV. B. Thu 1,58.103MeV. C. To 1,58J. D. Thu 1,58eV. Câu 2: Dùng proton có ñ ng năng KP = 1,6MeV b n phá h t nhân 7 Li ñang ñ ng yên thu 3 7 ñư c 2 h t nhân X gi ng nhau. Cho m( 3 Li ) = 7,0144u; m(X) = 4,0015u; m(p) = 1,0073u. ð ng năng c a m i h t X là A. 3746,4MeV. B. 9,5MeV. C. 1873,2MeV. D. 19MeV. Câu 3: H t proton có ñ ng năng KP = 6MeV b n phá h t nhân 9 Be ñ ng yên t o thành h t α 4 và h t nhân X. H t α bay ra theo phương vuông góc v i phương chuy n ñ ng c a proton v i ñ ng năng b ng 7,5MeV. Cho kh i lư ng c a các h t nhân b ng s kh i. ð ng năng c a h t nhân X là A. 6 MeV. B. 14 MeV. C. 2 MeV. D. 10 MeV. Câu 4: Bi t năng lư ng liên k t riêng c a h t nhân ñơteri là 1,1MeV/nuclon và c a hêli là 7MeV/nuclon. Khi hai h t ñơteri t ng h p thành m t nhân hêli( 4 He ) năng lư ng to ra là 2 C. 23,6MeV. D. 19,2MeV. A. 30,2MeV. B. 25,8MeV. 2 2 A 1 Câu 5: Cho ph n ng t ng h p h t nhân: 1 D+ 1D→ Z X + 0 n . Bi t ñ h t kh i c a h t nhân D là ∆m D = 0,0024u và c a h t nhân X là ∆m X = 0,0083u. Ph n ng này thu hay to bao nhiêu năng lư ng ? Cho 1u = 931MeV/c2 A. to năng lư ng là 4,24MeV. B. to năng lư ng là 3,26MeV. C. thu năng lư ng là 4,24MeV. D. thu năng lư ng là 3,26MeV. Câu 6: Cho h t prôtôn có ñ ng năng KP = 1,46MeV b n vào h t nhân Li ñ ng yên. Hai h t nhân X sinh ra gi ng nhau và có cùng ñ ng năng. Cho mLi = 7,0142u, mp = 1,0073u, mX = 4,0015u. ð ng năng c a m t h t nhân X sinh ra là A. 9,34MeV. B. 93,4MeV. C. 934MeV. D. 134MeV. 9 Câu 7: Dùng p có ñ ng năng K1 b n vào h t nhân 4 Be ñ ng yên gây ra ph n ng: p + 9 Be → α + 6 Li 4 3 Ph n ng này thu năng lư ng b ng 2,125MeV. H t nhân 6 Li và h t α bay ra v i các 3 ñ ng năng l n lư t b ng K2 = 4MeV và K3 = 3,575MeV(l y g n ñúng kh i lư ng các h t nhân, tính theo ñơn v u, b ng s kh i). 1u = 931,5MeV/c2. Góc gi a hư ng chuy n ñ ng c a h t α và p b ng A. 450. B. 900. C. 750. D. 1200. Câu 8: Cho ph n ng h t nhân sau: p + 7 Li → X + α + 17,3MeV. Năng lư ng to ra khi t ng 3 h p ñư c 1 gam khí Hêli là. A. 13,02.1026MeV. B. 13,02.1023MeV. C. 13,02.1020MeV. D. 13,02.1019MeV. Câu 9: H t nhân 210 Po ñ ng yên, phân rã α thành h t nhân chì. ð ng năng c a h t α bay ra 84 chi m bao nhiêu ph n trăm c a năng lư ng phân rã ? A. 1,9%. B. 98,1%. C. 81,6%. D. 19,4%. 1 9 4 7 Câu 10: Cho ph n ng h t nhân sau: 1 H + 4 Be→ 2 He+ 3 Li + 2,1( MeV ) . Năng lư ng to ra t ph n ng trên khi t ng h p ñư c 89,5cm3 khí heli ñi u ki n tiêu chu n là A. 187,95 meV. B. 5,061.1021 MeV. C. 5,061.1024 MeV. D. 1,88.105 MeV. 7 B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 38 7 - ðT: 01689.996.187 Di n ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Câu 11: Cho ph n ng h t nhân sau: α + 14 N → p + 17 O . H t α chuy n ñ ng v i ñ ng năng 7 8 K α = 9,7MeV ñ n b n vào h t N ñ ng yên, sau ph n ng h t p có ñ ng năng KP = 7,0MeV. Cho bi t: mN = 14,003074u; mP = 1,007825u; mO = 16,999133u; m α = 4,002603u. Xác ñ nh góc gi a các phương chuy n ñ ng c a h t α và h t p? A. 250. B. 410. C. 520. D. 600. Câu 12: U235 h p th nơtron nhi t, phân h ch và sau m t vài quá trình ph n ng d n ñ n k t qu t o thành các h t nhân b n theo phương trình sau: 235 92 U + n →143 Nd + 90 Zr + xn + yβ− + yυ 60 40 trong ñó x và y tương ng là s h t nơtron, electron và ph n nơtrinô phát ra. X và y b ng: A. 4; 5. B. 5; 6. C. 3; 8. D. 6; 4. 210 Câu 13: H t nhân 84 Po ñ ng yên, phân rã α bi n thành h t nhân X: 210 Po →4 He + A X . Bi t 2 Z 84 kh i lư ng c a các nguyên t tương ng là m Po = 209,982876u, m He = 4,002603u, mX = 205,974468u. Bi t 1u = 931,5MeV/c2. V n t c c a h t α bay ra x p x b ng A. 1,2.106m/s. B. 12.106m/s. C. 1,6.106m/s. D. 16.106m/s. Câu 14: H t nhân m Ra ñ ng yên bi n ñ i thành m t h t α và m t h t nhân con Rn. Tính ñ ng năng c a h t α và h t nhân Rn. Bi t m(Ra) = 225,977u, m(Rn) = 221,970u; m( α ) = 4,0015u. Ch n ñáp án ñúng? A. K α = 0,09MeV; KRn = 5,03MeV. B. K α = 0,009MeV; KRn = 5,3MeV. C. K α = 5,03MeV; KRn = 0,09MeV. D. K α = 503MeV; KRn = 90MeV. Câu 15: Xét ph n ng h t nhân: X → Y + α . H t nhân m ñ ng yên. G i KY, mY và K α , m α l n lư t là ñ ng năng, kh i lư ng c a h t nhân con Y và α . T s A. mY . mα B. 4m α . mY C. mα . mY KY b ng Kα 2m α D. . mY Câu 16: Bi t mC = 11,9967u; m α = 4,0015u. Năng lư ng c n thi t ñ tách h t nhân 12 C thành 3 6 h t α là B. 7,2618MeV. C. 1,16189.10-19J. D. 1,16189.10-13MeV. A. 7,2618J. Câu 17: Cho proton có ñ ng năng K p = 1,8MeV b n phá h t nhân 7 Li ñ ng yên sinh ra hai h t 3 X có cùng t c ñ , không phát tia γ . Kh i lư ng các h t là: mp = 1,0073u; mX = 4,0015u; mLi = 7,0144u. ð ng năng c a h t X là A. 9,6MeV. B. 19,3MeV. C. 12MeV. D. 15MeV. 6 9 Câu 18: Cho ph n ng h t nhân sau: 4 Be + p → X + 3 Li . Bi t : m(Be) = 9,01219u; m(p) = 1,00783u; m(X) = 4,00620u; m(Li) = 6,01515u; 1u = 931MeV/c2. Cho h t p có ñ ng năng KP = 5,45MeV b n phá h t nhân Be ñ ng yên, h t nhân Li bay ra v i ñ ng năng 3,55MeV. ð ng năng c a h t X bay ra có giá tr là A. KX = 0,66MeV. B. KX = 0,66eV. C. KX = 66MeV. D. KX = 660eV. Câu 19: Trong quá trình bi n ñ i h t nhân, h t nhân 238 U chuy n thành h t nhân 234 U ñã phóng ra 92 92 A. m t h t α và hai h t prôtôn. B. m t h t α và 2 h t êlectrôn. C. m t h t α và 2 nơtrôn. D. m t h t α và 2 pôzitrôn. Câu 20: S phóng x là ph n ng h t nhân lo i nào ? A. To năng lư ng. B. Không to , không thu. C. Có th to ho c thu. D. Thu năng lư ng. Câu 21: H t prôtôn có ñ ng năng KP = 2MeV b n phá vào h t nhân 7 Li ñ ng yên, sinh ra hai 3 7 h t nhân X có cùng ñ ng năng, theo ph n ng h t nhân sau: p + 3 Li → X + X. Cho bi t mP = 8 1,0073u; mLi = 7,0144u; mX = 4,0015u. 1u = 931MeV/c2. Theo ph n ng trên: ñ t o thành 1,5g B I DƯ NG KI N TH C – ÔN, LUY N THI ð I H C V T LÝ H T NHÂN NGUYÊN T - ð s 38 8