Tài liệu Chuyên đề hạt nhân nguyên tử luyện thi đại học môn vật lý

WWW.VINAMATH.COM Biên soạn: VŨ ðÌNH HOÀNG http://lophocthem.net - [email protected] ðT: 01689.996.187 BỒI DƯỠNG, ÔN LUYỆN THI VÀO ðẠI HỌC. Thái Nguyên,24/4/ 2012 WWW.VINAMATH.COM LỜI NÓI ðẦU! Thưa thầy cô cùng toàn thể các bạn học sinh! SAU THỜI GIAN DÀI BIÊN TẬP CHỈNH SỬA LẠI, HÔM NAY XIN GỬI TỚI THẦY CÔ VÀ CÁC EM HỌC SINH TRỌN BỘ TÀI LIỆU CỦA MÌNH. LẦN TÁI BẢN NÀY CẬP NHẬT PHÂN DẠNG TỪNG DẠNG BÀI TOÁN VỚI VÍ DỤ MINH HỌA CỤ THÊ CHO TỪNG DẠNG, CẬP NHẬT THÊM CÁC CHỦ ðỀ MỚI. Tài liệu ñược dày công biên soạn và ñã ñược thử nghiệm kiểm tra, tuyển chọn, chỉnh sửa qua nhiều thế hệ học sinh. VỚI TẤT CẢ TÂM HUYẾT VÀ SỨC LỰC CỦA MÌNH. Mong rằng quí thầy cô, các bạn học sinh ñón nhận trân trọng nó. Hy vọng ñây thực sự là 1 bộ tài liệu ñầy ñủ, chi tiết, công phu cho quí thầy cô cùng các bạn học sinh tham khảo. Bộ tài liệu sẽ giúp ích rất nhiều cho việc ôn tập, rèn luyện cho các em học sinh 12 trước kì thi ðại Học ñang tới gần . Cấu trúc gồm: 9 chương với 41 chuyên ñề Chuong 1. co hoc vat ran (ñề số 0) PHÂN DẠNG BÀI TẬP CƠ HỌC VẬT RẮN ðỀ KIỂM TRA CƠ HỌC VẬT RẮN SỐ 1 ðỀ KIỂM TRA CƠ HỌC VẬT RẮN SỐ 2 Chuong 2. Dao dong co ( ñề số 1- 12) Chu de 1. Dai cuong ve dao dong dieu hoa Chu de 2. Con lac lo xo Chu de 3. Con lac don Chu de 4. Cac loai dao dong. Cong huong co Chu de 5. Do lech pha. Tong hop dao dong Chu de 6. CHUONG DAO DONG de thi ñh cac nam Chuong 3. Song co ( ñề số 13- 16) Chu de 1. Dai cuong ve song co Chu de 2. Giao thoa song co Chu de 3. Su phan xa song. Song dung Chu de 4. Song am. Hieu ung Doppler. chu de 5. SÓNG CƠ HỌC – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 4. Dong dien xoay chieu ( ñề số 17- 24) Chu de 1. Dai cuong ve dong dien xoay chieu. Chu de 2. Hien tuong cong huong. Viet bieu thuc Chu de 3. Cong suat cua dong dien xoay chieu Chu de 4. Mach co R, L , C hoac f bien doi. Chu de 5. Do lech pha. BT hop den. Chu de 6. Phuong phap gian do vecto. WWW.VINAMATH.COM Chu de 7. Cac loai may dien. Chu de 8. DÒNG ðIỆN XOAY CHIỀU– ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 5. Mach dao dong. Dao dong va song dien tu (ñề số 25-27) Chu de 1. MẠCH DAO ðỘNG. DAO ðỘNG ðIỆN TỪ -số 1 Chu de 2. MẠCH DAO ðỘNG. DAO ðỘNG ðIỆN TỪ -số 2 Chu de 3. ðIỆN TỪ TRƯỜNG. SÓNG ðIỆN TỪ. TRUYỀN THÔNG Chu de 4. SÓNG ðIỆN TỪ – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 6. Song anh sang ( ñề số 28-31). CHỦ ðỀ 1.TÁN SẮC ÁNH SÁNG. CHỦ ðỀ 2.GIAO THOA ÁNH SÁNG – SỐ 1, SỐ 2 CHỦ ðỀ 3. QUANG PHỔ VÀ CÁC LOẠI TIA. CHỦ ðỀ 4.SÓNG ÁNH SÁNG – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 7. Luong tu anh sang (ñề số 32- 35) CHỦ ðỀ 1.HIỆN TƯỢNG QUANG ðIỆN – SỐ 1, SỐ 2 CHỦ ðỀ 2. MẪU NGUYÊN TỬ BO. QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ HYDRO. CHỦ ðỀ 3. HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ LỌC LỰA – MÀU SẮC ÁNH SÁNG – LAZE. CHỦ ðỀ 4. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 8. Hat nhan nguyen tu ( ñề số 36-39) CHỦ ðỀ 1. ðẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ. CHỦ ðỀ 2. PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN. CHỦ ðỀ 3. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. CHỦ ðỀ 4. PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH & PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH. CHỦ ðỀ 5. HẠT NHÂN – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 9. Tu vi mo den vi mo ( ñề số 40) De so 40 ðỀ KIỂM TRA Tu vi mo den vi mo VI VĨ MÔ + PHẦN RIÊNG – ðỀ THI ðAI HỌC, CAO ðẲNG CÁC NĂM Ước muốn thì nhiều mà sức người thì có hạn, trong quá trình biên soạn tài liệu, với suy nghĩ chủ quan theo cách hiểu bản thân nên chắc chắn không tránh khỏi ñiều sai sót. ðặc biệt trong quá trình chọn lọc và phân dạng bài tập. Mọi ý kiến ñóng góp và chia sẻ bản quyền file Word, ñể tài liệu thêm hoàn thiện hãy liên hệ trực tiếp cho thầy Vũ ðình Hoàng. Mail:[email protected] forum: lophocthem.net ðT: 01689.996.187 Vuhoangbg Chúc quí thầy cô và các bạn mạnh khỏe, hạnh phúc bình an, chúc các em học sinh một mùa thi thành công, ñỗ ñạt! Xin chân thành cảm ơn! WWW.VINAMATH.COM TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.CHUYÊN ðỀ BÀI TẬP LTðH - THẦY ðỖ MINH TUỆ - BẮC GIANG 2. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM- Phương pháp giải các dạng bài tập Vật lý 12 - Dương Văn ðổng – Trường THPT Nguyễn Văn Linh, Bình Thuận 3. Vật lí 12 - Nâng cao - Vũ Thanh Khiết (chủ biên) - NXB GD - Năm 2011. 4. Bài tập vật lí 12 - Nâng cao - Vũ Thanh Khiết (chủ biên) - NXB GD - Năm 2011. 9. Các ñề thi tốt nghiệp THPT và tuyển sinh ðH - Cð các năm 2009, 2010 và 2011. 10. Các tài liệu truy cập trên các trang web thuvienvatly.com và violet.vn. onthi.vn hocmai.vn tailieu.vn.....và các trang mạng học tập khác 11. Ôn tập LT+BT Sóng ánh sáng - Giáo viên: Trần Thanh Vân - Trường THPT Phú ðiền 12. SÁCH 200 BÀI TOÁN ðIỆN XOAY CHIỀU 13. SÁCH 206 BÀI TOÁN ðIỆN XOAY CHIỀU, DAO ðỘNG VÀ SÓNG ðIỆN TỪ -TS PHẠM THẾ DÂN. 14. SÁCH MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHỌN LỌC GIẢI CÁC BÀI TOÁN VẬT LÝ SƠ CẤP – GS: VŨ THANH KHIẾT 15. ðề cương ôn tập Vật lí 12- Học kì II- Năm học 2010-2011- Tổ Vật lí - Trường THPT Trần Quốc Tuấn 16. SÓNG CƠ - Trần Quang Thanh - ðH Vinh -Nghệ An - 2011 17. Sáng kiến kinh nghiệm – NGUYỄ THANH VÂN 18. CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÝ 12 – THẦY Nghĩa 19. PHÂN DẠNG VÀ HƯỚNG DẪ GIẢI TOÁN CƠ HỌC – ðIỆN XOAY CHIỀU. 20. GIẢI TOÁN ðƯỜNG TRÒN LƯỢNG GIÁC - GV Trần Huy Dũng Trường THPT Thống Nhất 21. TÍNH CHẤT SÓNG ÁNH SÁNG - ThS. Liên Quang Thịnh 22. SÁCH PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUANG LÍ-VẬT LÝ HẠT NHÂN – TRẦN TRỌNG HƯNG Và nhiều nguồn tài liệu khác không rõ tác giả . Nếu có sự vi phạm bản quyền tác giả xin lượng thứ và thông báo lại với Hoàng theo ñịa chỉ mail ở trên. - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Không có việc gì khó Chỉ sợ lòng không bền Đào núi và lấp biển Quyết chí cũng làm nên Hồ Chí Minh 36 ĐẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I/ KIẾN THỨC CHUNG 1/ Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử * Cấu tạo của hạt nhân. Nuclon 482 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] + Hạt nhân ñược cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn gọi là các nuclôn. Có hai loại nuclôn: prôton, kí hiệu p, khối lượng mp = 1,67262.10-27kg, mang một ñiện tích nguyên tố dương +e, và nơtron kí hiệu n, khối lượng mn = 1,67493.10-27kg, không mang ñiện. Prôtôn chính là hạt nhân nguyên tử hiñrô. + Số prôtôn trong hạt nhân bằng số thứ tự Z của nguyên tử trong bảng tuần hoàn; Z ñược gọi là nguyên tử số. Tổng số các nuclôn trong hạt nhân gọi là số khối, kí hiệu A. Như vậy số nơtron trong hạt nhân là: N = A – Z. + Kí hiệu hạt nhân: ZA X . Nhiều khi, ñể cho gọn, ta chỉ cần ghi số khối, vì kí hiệu hóa học ñã xác ñịnh Z rồi. + Kích thước hạt nhân: nếu coi hạt nhân như một quả cầu bán kính R thì R phụ thuộc vào số -15 1 3 khối theo công thức gần ñúng: R = 1,2.10 A m. * ðồng vị ðồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z (có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn), nhưng có số nơtron N khác nhau. Các ñồng vị còn ñược chia làm hai loại: ñồng vị bền và ñồng vị phóng xạ. Trong thiên nhiên có khoảng gần 300 ñồng vị bền; ngoài ra người ta còn tìm thấy vài nghìn ñồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo. * ðơn vị khối lượng nguyên tử Trong vật lí hạt nhân, khối lượng thường ñược ño bằng ñơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u. Một ñơn vị u có giá trị bằng 1 khối lượng của ñồng vị cacbon 12 12 6 C. 1u = 1,66055.10-27kg. Khối lượng của một nuclôn xấp xĩ bằng u. Nói chung một nguyên tử có số khối A thì có khối lượng xấp xĩ bằng A.u. * Khối lượng và năng lượng Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2 . Từ hệ thức Anhxtanh suy ra m = E chứng tỏ khối lượng có thể ño bằng ñơn vị của năng c2 lượng chia cho c2, cụ thể là eV/c2 hay MeV/c2. Theo lí thuyết của Anhxtanh, một vật có khối lượng m0 khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển ñộng với tốc ñộ v, khối lượng sẽ tăng lên thành m với: m = m0 v2 1− 2 c trong ñó m0 ñược gọi là khối lượng nghỉ và m gọi là khối lượng ñộng. * Lực hạt nhân Lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là lực hút, gọi là lực hạt nhân, có tác dụng liên kết các nuclôn lại với nhau. Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh ñiện, nó không phụ thuộc vào ñiện tích của nuclôn. So với lực ñiện từ và lực hấp dẫn, lực hạt nhân có cường ñộ rất lớn (còn gọi là lực tương tác mạnh) và chỉ tác dụng khi hai nuclôn cách nhau một khoảng bằng hoặc nhỏ hơn kích thước hạt nhân (khoảng 10-15 m). * ðộ hụt khối và năng lượng liên kết + ðộ hụt khối của một hạt nhân là hiệu số giữa tổng khối lượng của các nuclôn cấu tạo nên hạt nhân và khối lượng hạt nhân ñó: ∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn 483 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] + Năng lượng liên kết của hạt nhân là năng lượng toả ra khi các nuclôn riêng lẽ liên kết thành hạt nhân và ñó cũng chính là năng lượng cần cung cấp ñể phá vở hạt nhân thành các nuclôn riêng lẽ : Wlk = ∆m.c2 . + Năng lượng liên kết tính cho một nuclôn Wlk gọi là năng lượng liên kết riêng của hạt nhân, A ñặc trưng cho sự bền vững của hạt nhân. TÓM TẮT CÔNG THỨC . A Hạt nhân Z X , có A nuclon; Z prôtôn; N = (A – Z) nơtrôn. Số hạt trong m gam chất ñơn nguyên tử : N = m NA A Liên hệ giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2. Khối lượng ñộng: m = m0 v2 1− 2 c . ðộ hụt khối của hạt nhân : ∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn. Năng lượng liên kết : Wlk = ∆m.c2. Năng lượng liên kết riêng : ε = W lk . A ðơn vị khối lượng nguyên tử: 1u = 1,66055.10-27kg = 931,5MeV/c2. II. CÁC DẠNG BÀI TẬP : Dạng 1. Tính bán kính, thể tích, khối lượng riêng của hạt nhân. Phương pháp: -15 1 3 công thức bán kính R = 1,2.10 A m. Thể tích hạt nhân coi như hình cầu V = Khối lượng riêng ρ = 4.Π.R3 3 M hatnhan V VD1 Câu 8: Cho biết khối lượng một nguyên tử Rañi( 22688 Ra ) là m(Ra) = 226,0254u; của hạt eleectron là me = 0,00055u. Bán kính hạt nhân ñược xác ñịnh bằng công thức r = r0. 3 A = 1,4.10-15 3 A (m). Khối lượng riêng của hạt nhân Rañi là A. 1,45.1015kg/m3. B. 1,54.1017g/cm3. C. 1,45.1017kg/m3. D. 1,45.1017g/cm3. Giải -15 3 -15 3 Công thức bán kính r = r0. A = 1,4.10 226 = 21,05.10 m. Thể tích hạt nhân coi như hình cầu V = Khối lượng riêng ρ = 4.Π.R3 3 M hatnhan = 1,45.1017kg/m3. V DẠNG 2: Tính số hạt, tỉ lệ phần trăm ñồng vị Phương pháp: 484 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Số hạt trong m gam chất ñơn nguyên tử : N = m NA A VD1. Khí clo là hỗn hợp của hai ñồng vị bền là 1735 Cl = 34,969u hàm lượng 75,4% và 36,966u hàm lượng 24,6%. Tính khối lượng của nguyên tử của nguyên tố hóa học clo. GIẢI Ta có: mCl = 34,969u.75,4% + 36,966u.24,6% = 35,46u. VD2. Biết NA = 6,02.1023mol-1. Tính số nơtron trong 59,5 gam urani GIẢI Ta có: Nn = (A – Z). m µ 238 92 37 17 Cl = U. NA = 219,73.1023. Dạng 3: Tính ñộ hụt khối, năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng, Phương pháp: ðộ hụt khối của hạt nhân : ∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn. Chú ý mhn = mnguyen tử - z.me với mP = 1,0073u; mn = 1,0087u; me=0,000055u 1u = 931MeV/c2 Năng lượng liên kết : Wlk = ∆m.c2. Chú ý : Năng lượng liên kết = năng lượng tỏa ra khi tổng hợp hạt nhân = năng lượng cần cung cấp ñể tách hạt nhân thành nucleon riêng rẽ. Năng lượng liên kết riêng : ε = W lk . A VD1: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 104 Be. Biết khối lượng của hạt nhân 104 Be là mBe = 10,0113 u, của prôton và nơtron là mp = 1,007276 u và mn = 1,008665 u; 1 u = 931,5 MeV/c2 A.7,54 MeV B. 7,45 MeV C. 12,34MeV D. 7,45 J Giải Ta có: ñộ hụt khối ∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn = (4.1,007276 + 6.1,008665 - 10,00113).u = 0,079964 u 2 Wlk = ∆m.c = 0,079964 uc2 = 74,5 MeV; ε= Wlk = 7,45 MeV.=> ð.án B A VD2. Hạt nhân heli có khối lượng 4,0015 u. Tính năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng của hạt nhân hêli. Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 gam hêli. Cho biết khối lượng của prôton và nơtron là mp = 1,007276 u và mn = 1,008665 u; 1 u = 931,5 MeV/c2; số avôgañrô là NA = 6,022.1023 mol-1. Giải 2 Wlk ( Z .m p + ( A − Z )mn − mHe ).c Ta có: εHe = = = 7,0752 MeV; A A W= 1 m .NA.Wlk = .6,022.1023.7,0752.4 = 42,59.1023 MeV = 26,62.1010 J. 4 , 0015 M 485 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] 56 riêng của hai hạt nhân 23 11 Na và 26 Fe. Hạt nhân VD3. Tính năng lượng liên kết nào bền vững hơn? Cho mNa = 22,983734u; mFe = 55,9207u; mn = 1,008665u; mp = 1,007276u; 1u = 931,5 MeV/c2. Giải 2 Wlk ( Z .m p + ( A − Z )mn − mHe ).c εNa = = A A (11.1,007276 + 12.1,008685 − 22,983734).931,5 = 8,1114 MeV; 23 (26.1,007276 + 30.1,008685 − 55,9207).931,5 εFe = = 8,7898 MeV; 56 εFe > εNa nên hạt nhân Fe bền vững hơn hạt nhân Na. = III. ðỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP. Câu 1: Sử dụng công thức về bán kính hạt nhân R = 1,23.10-15.A1/3m. Bán kính hạt nhân 206 27 82 Pb lớn hơn bán kính hạt nhân 13 Al bao nhiêu lần ? A. 2,5 lần. B. 2 lần. C. 3 lần. D. 1,5 lần. 9 Câu 2: Khối lượng của hạt nhân 4 Be là 9,0027u, khối lượng của nơtron là mn = 1,0086u, khối lượng của prôtôn là mp = 1,0072u. ðộ hụt khối của hạt nhân 94 Be là C. 0,0691u. D. 0,0561u. A. 0,9110u. B. 0,0811u. Câu 3: Cho hạt α có khối lượng là 4,0015u. Cho mp = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1uc2 = 931,5MeV. Cần phải cung cấp cho hạt α năng lượng bằng bao nhiêu ñể tách hạt α thành các hạt nuclôn riêng rẽ ? A. 28,4MeV. B. 2,84MeV. C. 28,4J. D. 24,8MeV. Câu 4: Khối lượng của hạt nhân Be10 là 10,0113u, khối lượng của nơtron là mn = 1,0086u, khối lượng của prôtôn là mp = 1,0072u và 1u = 931MeV/c2. Năng lượng liên kết của hạt nhân Be10 là A. 64,332MeV. B. 6,4332MeV. C. 0,64332MeV. D. 6,4332KeV. Câu 5: Cho hạt nhân α có khối lượng 4,0015u. Biết mP = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1u = 931MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt α bằng C. 7,1MeV. D. 7,1eV. A. 7,5MeV. B. 28,4MeV. 238 Câu 6: Cho hạt nhân Urani ( 92 U ) có khối lượng m(U) = 238,0004u. Biết mP = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1u = 931MeV/c2, NA = 6,022.1023. Khi tổng hợp ñược một mol hạt nhân U238 thì năng lượng toả ra là A. 1,084.1027J. B. 1,084.1027MeV. C. 1800MeV. D. 1,84.1022MeV. Câu 7: Số prôtôn có trong 15,9949 gam 168 O là bao nhiêu ? A. 4,82.1024. B. 6,023.1023. C. 96,34.1023. D. 14,45.1024. Câu 8: Cho biết khối lượng một nguyên tử Rañi( 22688 Ra ) là m(Ra) = 226,0254u; của hạt eleectron là me = 0,00055u. Bán kính hạt nhân ñược xác ñịnh bằng cồng thức r = r0. 3 A = 1,4.10-15 3 A (m). Khối lượng riêng của hạt nhân Rañi là A. 1,45.1015kg/m3. B. 1,54.1017g/cm3. C. 1,45.1017kg/m3. D. 1,45.1017g/cm3. Câu 9: Số hạt nhân có trong 1 gam 238 92 U nguyên chất là 21 21 A. 2,53.10 hạt. B. 6,55.10 hạt. C. 4,13.1021hạt. D. 1,83.1021hạt. 486 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Câu 10: Hạt nhân nguyên tử ñược cấu tạo từ B. các nuclôn. C. các nơtrôn. D. các êlectrôn. A. các prôtôn. 3 Câu 11: Chọn kết luận ñúng khi nói về hạt nhân Triti ( 1T ) A. Hạt nhân Triti có 3 nơtrôn và 1 prôtôn. B. Hạt nhân Triti có 1 nơtrôn và 3 prôtôn. C. Hạt nhân Triti có 3 nuclôn, trong ñó có 1 prôtôn. D. Hạt nhân Triti có 1 nơtrôn và 2 prôtôn. Câu 12: Lực hạt nhân là B. lực liên kết giữa các nuclôn. A. lực tĩnh ñiện. C. lực liên kết giữa các prôtôn. D. lực liên kết giữa các nơtrôn. Câu 13: Hạt nhân nguyên tử chì có 82 prôtôn và 125 nơtrôn. Hạt nhân nguyên tử này có kí hiệu là 82 A. 125 B. 20782 Pb . C. 125 Pb . D. 20782 Pb . 82 Pb . Câu 14: Khối lượng của hạt nhân ñược tính theo công thức nào sau ñây ? B. m = A(mp + mn ). A. m = Z.mp + N.mn. C. m = mnt – Z.me. D. m = mp + mn. Câu 15: Trong vật lí hạt nhân, ñể ño khối lượng ta có thể dùng ñơn vị nào sau ñây ? A. ðơn vị khối lượng nguyên tử (u) hay ñơn vị các bon. C. Kg. D. Cả A, B và C. B. MeV/c2. Câu 16: Tỉ số bán kính của hai hạt nhân 1 và 2 bằng r1/r2 = 2. Tỉ số năng lượng liên kết trong hai hạt nhân ñó xấp xỉ bằng bao nhiêu? A. 8. B. 4. C. 6. D. 2. Câu 17: Thông tin nào sau ñây là sai khi nói về các hạt cấu tạo nên hạt nhân nguyên tử ? A. Các hạt prôtôn và nơtron có khối lượng bằng nhau. B. Prôtôn mang ñiện tích nguyên tố dương. C. Nơtron trung hoà về ñiện. D. Số nơtron và prôtôn trong hạt nhân có thể khác nhau. Câu 18: Hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố ñồng vị luôn có cùng: A. số prôtôn. B. số nơtron. C. số nuclôn. D. khối lượng. Câu 19: Trong các ñồng vị của caacbon, hạt nhân của ñồng vị nào có số prôtôn bằng số nơtron ? A. 11 C . B. 12 C . C. 13 C . D. 14 C . Câu 20: Trong vật lí hạt nhân, so với khối lượng của ñồng vị cacbon 126 C thì một ñơn vị khối lượng nguyên tử u nhỏ hơn A. 1 lần. 12 B. 1 lần. 6 C. 6 lần. D. 12 lần. Câu 21: Trong hạt nhân, bán kính tác dụng của lực hạt nhân vào khoảng A. 10-15m. B. 10-13m. C. 10-19m. D. 10-27m. Câu 22: ðơn vị khối lượng nguyên tử là A. khối lượng của một nguyên tử hiñrô. B. khối lượng của một prôtôn. C. khối lượng của một nơtron. D. khối lượng bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon. Câu 23: Câu nào ñúng ? Hạt nhân 126 C 487 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] A. mang ñiện tích -6e. B. mang ñiện tích 12e. C. mang ñiện tích +6e. D. không mang ñiện tích. Câu 24: Chọn câu ñúng. So sánh khối lượng của 31 H và 23 He . A. m( 31 H ) = m( 23 He ). B. m( 31 H ) < m( 23 He ). C. m( 31 H ) > m( 23 He ). D. m( 31 H ) = 2m( 23 He ). Câu 25: Hạt nhân 2311 Na có A. 23 prôtôn và 11 nơtron. B. 11 prôtôn và 12 nơtron. C. 2 prôtôn và 11 nơtron. D. 11 prôtôn và 23 nơtron. Câu 26:Cho biết mp = 1,007276u; mn = 1,008665u; m( 2311 Na ) = 22,98977u; m( 2211 Na ) = 21,99444u; 1u = 931MeV/c2. Năng lượng cần thiết ñể bứt một nơtron ra khỏi hạt nhân của ñồng vị 2311 Na bằng A. 7,86MeV. B. 12,42KeV. C. 124,2MeV. D. 12,42eV. Câu 27: Chọn câu ñúng. Trong hạt nhân nguyên tử: A. prôtôn không mang ñiện còn nơtron mang một ñiện tích nguyên tố dương. B. số khối A chính là tổng số các nuclôn. C. bán kính hạt nhân tỉ lệ với căn bậc hai của số khối A. D. nuclôn là hạt có bản chất khác với các hạt prôtôn và nơtron. Câu 28: Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân A. có thể âm hoặc dương. B. càng nhỏ, thì càng bền vững. C. càng lớn, thì càng bền vững. D. càng lớn, thì càng kém bền vững. Câu 29: Trong các câu sau ñây, câu nào sai ? A. Hạt nhân nguyên tử ñược cấu tạo từ các prôtôn và nơtron. B. Khi một hệ các nuclôn liên kết nhau tạo thành hạt nhân thì chúng phải toả ra một năng lượng nào ñó. C. Mọi hạt nhân ñều có cùng khối lượng riêng khoảng 1017kg/m3. D. Các hạt nhân có số khối càng lớn thì càng bền vững. Câu 30: Nitơ tự nhiên có khối lượng nguyên tử m = 14, 00670u và gồm hai ñồng vị chính là 14 15 7 N có khối lượng nguyên tử m1 = 14,00307u và 7 N có khối lượng nguyên tử m2 = 15,00011u. Tỉ lệ phần trăm của hai ñồng vị ñó trong nitơ tự nhiên lần lượt là B. 99,64% 147 N và 0,36% 157 N . A. 0,36% 147 N và 99,64% 157 N . C. 99,36% 147 N và 0,64% 157 N . D. 99,30% 147 N và 0,70% 157 N . Câu 31: Cho hạt nhân nguyên tử ñơteri D có khối lượng 2,0136u. Cho biết mP = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1u = 931MeV/c2. Năng lượng liên kết của hạt nhân ñơteri bằng A. 2,234eV. B. 2,234MeV. C. 22,34MeV. D. 2,432MeV. 7 Câu 32: Cho hạt nhân nguyên tử Liti 3 Li có khối lượng 7,0160u. Cho biết mP = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1u = 931MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân liti bằng D. 5,413MeV. A. 541,3MeV. B. 5,413KeV. C. 5,341MeV. Câu 33: Hạt nhân nào sau ñây có 125 nơtron ? A. 2311 Na . B. 238 C. 222 D. 209 92 U . 86 Ra . 84 Po . Câu 34: ðồng vị là A. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng số khối khác nhau. B. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nơtron nhưng số khối khác nhau. C. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nôtron nhưng số prôtôn khác nhau. D. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nuclôn nhưng khác khối lượng. 488 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Câu 35: ðại lượng nào ñặc trưng cho mức ñộ bền vững của một hạt nhân ? B. Năng lượng liên kết riêng. A. Năng lượng liên kết. C. Số hạt prôtôn. D. Số hạt nuclôn. Câu 36: Cho biết năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân X1, X2, X3 và X4 lần lượt là 7,63MeV; 7,67MeV; 12,42MeV và 5,41MeV. Hạt nhân kém bền vững nhất là A. X1. B. X3. C. X2. D. X4. 222 Câu 37: Số nuclôn trong hạt nhân 86 Ra là bao nhiêu ? B. 222. C. 136. D. 308. A. 86. 238 Câu 38: Số nơtron trong hạt nhân 92 U là bao nhiêu? A. 92. B. 238. C. 146. D. 330 Câu 39: Hạt α có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgañrô NA = 6,02.1023mol-1, 1u = 931 MeV/c2. Các nuclôn kết hợp với nhau tạo thành hạt α, năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1mol khí Hêli là B. 3,5. 1012J. C. 2,7.1010J. D. 3,5. 1010J. A. 2,7.1012J. Câu 40: Biết các năng lượng liên kết của lưu huỳnh S32, crôm Cr52, urani U238 theo thứ tự là 270MeV, 447MeV, 1785MeV. Hãy sắp xếp các hạt nhân ấy theo thứ tự ñộ bền vững tăng lên A. S < U < Cr. B. U < S < Cr. C. Cr < S < U. D. S < Cr < U. Câu 41: Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân có giá trị A. giống nhau với mọi hạt nhân. B. lớn nhất ñối với các hạt nhân nặng. C. lớn nhất ñối với các hạt nhân nhẹ. D. lớn nhất ñối với các hạt nhân trung bình. Câu 42: Năng lượng liên kết của các hạt nhân 21 H , 42 He , 5626 Fe và 235 92 U lần lượt là 2,22 MeV; 2,83 MeV; 492 MeV và 1786. Hạt nhân kém bền vững nhất là A. 21 H . B. 42 He . C. 56 D. 235 26 Fe . 92 U . Câu 43: Hạt nhân ñơteri 12 D có khối lượng 2,0136u. Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là 1,0087u. Năng lượng liên kết của hạt nhân 12 D là A. 0,67MeV. B.1,86MeV. C. 2,02MeV. D. 2,23MeV. 60 Câu 44: Hạt nhân 27 Co có cấu tạo gồm A. 33 prôton và 27 nơtron. B. 27 prôton và 60 nơtron. C. 27 prôton và 33 nơtron. D. 33 prôton và 27 nơtron. 60 Câu 45: Hạt nhân 27 Co có khối lượng là 55,940u. Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là 1,0087u. ðộ hụt khối của hạt nhân 2760 Co là A. 4,544u. Câu 46: Hạt nhân 60 27 B. 4,536u. C. 3,154u. D. 3,637u. Co có khối lượng là 55,940u. Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là 1,0087u. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 2760 Co là A. 70,5MeV. B. 70,4MeV. Câu 47: Cấu tạo của nguyên tử 126 C gồm: A. 6 prôtôn, 6 nơtron. C. 6 prôtôn, 12 nơtron. Câu 48: Phát biểu nào sau ñây là ñúng ? C. 48,9MeV. D. 54,4MeV. B. 6 prôtôn, 6 nơtron, 6 electron. D. 6 prôtôn, 12 nơtron, 6 electron. 489 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] A. Năng lượng liên kết gồm ñộng năng và năng lượng nghỉ. B. Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân. C. Năng lượng liên kết là năng lượng toàn phần của nguyên tử tính trung bình trên số nuclon. D. Năng lượng liên kết là năng lượng liên kết các electron và hạt nhân nguyên tử. Câu 49: Nguyên tử pôlôni 21084 Po có ñiện tích là A. 210 e. B. 126 e. C. 84 e. D. 0. Câu 50: Phát biểu nào sau ñây là ñúng. ðồng vị là các nguyên tử mà A. hạt nhân của chúng có số khối A bằng nhau. B. hạt nhân của chúng có số prôtôn bằng nhau, số nơtron khác nhau. C. hạt nhân của chúng có số nơtron bằng nhau, số prôtôn khác nhau. D. hạt nhân của chúng có khối lượng bằng nhau. Câu 51: Hạt nhân nào có năng lượng liện kết riêng lớn nhất : B. Sắt. C. Xesi. D. Ziriconi. A. Urani. “Sự nghi ngờ là cha ñẻ của phát minh” 1B 11 C 21 A 31B 41D 51B 37 2C 12B 22D 32D 42B 3A 13B 23C 33D 43D 4A 14C 24C 34A 44C 5C 15D 25B 35B 45A 6B 16A 26A 36D 46A 7A 17A 27B 37B 47B 8C 18A 28C 38C 48B Galileo Galiles 9A 10B 19B 20D 29D 30B 39A 40B 49D 50B PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN Họ và tên học sinh :…………………………….Trường:THPT…………………………………….. I. KIẾN THỨC CHUNG. * Hiện tượng phóng xạ Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến ñổi thành hạt nhân khác. Quá trình phân rã phóng xạ chỉ do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác ñộng bên ngoài như nhiệt ñộ, áp suất, … Người ta quy ước gọi hạt nhân phóng xạ là hạt nhân mẹ và hạt nhân phân rã là hạt nhân con. * Các tia phóng xạ : a. Tia α : 24α laø haït 24 He . * Những tính chất của tia α : + Bị lệch trong ñiện trường, từ trường. 490 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] + Phóng ra từ hạt nhân phóng xạ với tốc ñộ khoảng 2.107m/s. + Có khả năng iôn hoá mạnh các nguyên tử trên ñường ñi, mất năng lượng nhanh, do ñó nó chỉ ñi ñược tối ña là 8cm trong không khí , khả năng ñâm xuyên yếu, không xuyên qua ñược tấm bìa dày cỡ 1mm.  0β + laø pozitron ( 10 e) : p → n + e + +ν b. Tia β : coù hai loaïi  10 − , 0 − %  −1 β laø electron ( −1 e) : n → p + e +ν * Những tính chất của tia β : + Bị lệch trong ñiện trường, từ trường nhiều hơn tia α . + Phóng ra từ hạt nhân với tốc ñộ gần bằng tốc ñộ ánh sang. + Có khả năng iôn hoá môi trường, nhưng yếu hơn tia α , tia β có khả năng ñi quãng ñường dài hơn trong không khí ( cỡ vài m ) vì vậy khả năng ñâm xuyên của tia β mạnh hơn tia α , nó có thể xuyên qua tấm nhôm dày vài mm. * Lưu ý : Trong phóng xạ β có sự giải phóng các hạt nơtrino và phản nơtrino. c. Tia γ : * Bản chất là sóng ñiện từ có bước sóng cực ngắn λ < 10−11 m , cũng là hạt photon có năng lượng cao. * Những tính chất của tia γ : + Không bị lệch trong ñiện trường, từ trường. + Phóng ra với tốc ñộ bằng tốc ñộ ánh sáng. + Có khả năng iôn hoá môi trường và khả năng ñâm xuyên cực mạnh. * ðịnh luật phóng xạ : Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo ñịnh luật hàm mũ với số mũ âm. Các công thức biểu thị ñịnh luật phóng xạ: −t −t N(t) = No 2 T = No e-λ t và m(t) = mo 2 T = mo e-λt. Với λ = ln 2 0,693 gọi là hằng số phóng xạ; T gọi là chu kì bán rã: sau khoảng thời gian T = T T số lượng hạt nhân chất phóng xạ còn lại 50% (50% số lượng hạt nhân bị phân rã). * ðộ phóng xạ : ðộ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ tại thời ñiểm t bằng tích của hằng số phóng xạ và số lượng hạt nhân phóng xạ chứa trong lượng chất phóng xạ vào thời ñiểm ñó. -λ t −t T -λt H = λN = λNo e = Ho e = Ho 2 ðộ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ giảm theo thời gian theo cùng quy luật hàm mũ giống như số hạt nhân (số nguyên tử) của nó. ðơn vị ñộ phóng xạ là beccơren (Bq): 1Bq = 1phân rã/giây. Trong thực tế người ta còn dùng một ñơn vị khác là curi (Ci): 1Ci = 3,7.1010 Bq; xấp xĩ bằng ñộ phóng xạ của một gam rañi. * ðồng vị phóng xạ Ngoài các ñồng vị phóng xạ có sẵn trong thiên nhiên, gọi là ñồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta cũng chế tạo ñược nhiều ñồng vị phóng xạ, gọi là ñồng vị phóng xạ nhân tạo. Các ñồng vị phóng xạ nhân tạo thường thấy thuộc loại phân rã β và γ. Các ñồng vị phóng xạ của một nguyên tố hóa học có cùng tính chất hóa học như ñồng vị bền của nguyên tố ñó. 491 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Ứng dụng: ðồng vị 2760 Co phóng xạ tia γ dùng ñể soi khuyết tật chi tiết máy, diệt khuẫn ñể bảo vệ nông sản, chữa ung thư. Các ñồng vị phóng xạ A+Z1 X ñược gọi là nguyên tử ñánh dấy, cho phép ta khảo sát sự tồn tại, sự phân bố, sự vận chuyển của nguyên tố X. Phương pháp nguyên tử ñáng dấu có nhiều ứng dụng quan trọng trong sinh học, hóa học, y học, ... . ðồng vị cacbon 146 C phóng xạ tia β- có chu kỳ bán rã 5730 năm ñược dùng ñể ñịnh tuổi các vật cổ. II. CÁC DẠNG BÀI TẬP: DẠNG 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH PHÓNG XẠ, NÊU CẤU TẠO HẠT TẠO THÀNH. Phương pháp: *Quy tắc dịch chuyển của sự phóng xạ + Phóng xạ α ( 24 He ): ZA X → 24 He + ZA−−42Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn và có số khối giảm 4 ñơn vị. + Phóng xạ β- ( −01e ): ZA X → −10 e + Z +A1Y + So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối. + Thực chất của phóng xạ β- là một hạt nơtrôn biến thành 1 hạt prôtôn, 1 hạt electrôn và một hạt nơtrinô: n → p + e− + v Lưu ý: - Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ β- là hạt electrôn (e-) - Hạt nơtrinô (v) không mang ñiện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển ñộng với vận tốc của ánh sáng và hầu như không tương tác với vật chất. + Phóng xạ β+ ( +01e ): ZA X → +10 e + Z −A1Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối. + Thực chất của phóng xạ β+ là 1 hạt prôtôn biến thành 1 hạt nơtrôn, 1 hạt pôzitrôn và 1 hạt nơtrinô: p → n + e+ + v Lưu ý: Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ β+ là hạt pôzitrôn (e+) + Phóng xạ γ (hạt phôtôn) Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng E1 chuyển xuống mức năng lượng E2 ñồng thời phóng ra một phôtôn có năng lượng : ε = hf = hc = E1 − E2 λ * Lưu ý: Trong phóng xạ γ không có sự biến ñổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ thường ñi kèm theo pxạ α và β. α β β VD1: Hạt nhân urani 23892 U phân rã theo chuỗi phóng xạ 23892 U  → Th  → Pa  → ZA X. Nêu cấu tạo và tên gọi của các hạt nhân X. Hướng dẫn Ta có: A = 238 – 4 = 234; Z = 92 + 2– 1 – 1 = 92. Vậy hạt nhân 23492 U là ñồng vị của hạt nhân urani có cấu tạo gồm 234 nuclôn, trong ñó có 92 prôtôn và 142 nơtron. DẠNG 2: TÍNH LƯỢNG CHẤT PHÓNG XẠ CÒN LẠI, ðà PHÂN RÃ, CHẤT MỚI TẠO THÀNH, TỈ SỐ PHẦN TRĂM GIỮA CHÚNG . PHƯƠNG PHÁP: − 492 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN − - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] N0  − λt  N = t = N0 e ln2  2T ; vôùi λ = : haèng soá phaân raõ *. ðịnh luật phóng xạ:  m T s ( ) t λ − 0 m = = m0 e t  2T  − t * Số nguyên tử chất phóng xạ còn lại sau thời gian t: N = N 0 .2 T = N 0 .e−λt * Số hạt nguyên tử bị phân rã bằng số hạt nhân con ñược tạo thành và bằng số hạt (α hoặc ehoặc e+) ñược tạo thành: ∆N = N 0 − N = N 0 (1− e−λt ) − t m = m0 .2 T = m0 .e−λt * Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t : Trong ñó: N0, m0 là số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban ñầu T là chu kỳ bán rã λ= ln 2 0, 693 = là hằng số phóng xạ λ và T không phụ thuộc vào các tác ñộng bên T T ngoài mà chỉ phụ thuộc bản chất bên trong của chất phóng xạ. * Khối lượng chất ñã bị phóng xạ sau thời gian t : ∆m = m0 − m = m0 (1− e−λt ) * Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã: * Phần trăm chất phóng xạ còn lại: ∆m = 1− e−λt m0 t − m = 2 T = e−λt m0 * Khối lượng chất mới ñược tạo thành sau thời 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 số khối của chất phóng xạ ban ñầu (mẹ) và của chất mới ñược tạo thành (con) NA = 6,022.10-23 mol-1 là số Avôgañrô. Lưu ý: Trường hợp phóng xạ β+, β- thì Ac = Am ⇒ mc = ∆m * Mối liên hệ khối lượng và số hạt m N A n = A VD1: Random ( 222 86 Rn ) là chất phóng xạ có chu kì bán rã là 3,8 ngày. Một mẫu Rn có khối lượng 2mg sau 19 ngày còn bao nhiêu nguyên tử chưa phân rã A: 1,69 .1017 B: 1,69.1020 C: 0,847.1017 D: 0,847.1018 Chọn A .Hướng dẫn: Số nguyên tử còn lại N = N 0 .2 − t T m .N .2 = 0 A M Rn − t T ≈1,69.1017 hạt VD2: :Radian C có chu kì bán rã là 20 phút. Một mẫu Radian C có khối lượng là 2g. Sau 1h40phút, lượng chất ñã phân rã có giá trị nào? 493 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 A: 1,9375 g Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] B: 0,0625g C: 1,25 g D: một ñáp án khác Chọn A: Hướng dẫn : Lượng chất ñã phân rã ∆m = m0 .(1 − t − 2 T ) =1,9375 g 206 210 VD3. Pôlôni 210 84 Po là chất phóng xạ α tạo thành hạt nhân 82 Pb .Chu kì bán rã của 84 Po là 140 ngày. Sau thời gian t=420 ngày( kể từ thời ñiểm bắt ñầu khảo sát) người ta thu ñược 10,3 g chì.Tính khối lượng Po tại t=0 A: 12g khácChọn A B: 13g C: 14g D: Một kết quả Hướng dẫn 1)Khối lượng Pb tạo thành sau t=420 ngày bằngkhối lượng Po phân rã: ⇒ m = m0 .(1 − e − λ.t ) ⇒ m0≈12 g VD4: Tính số nơtron có trong 119gam urani 23892U cho NA=6,023.1023/mol, khối lượng mol của urani 23892U bằng 238g/mol A. 2,77.1025 B. 1,2.1025 C.8,8.1025 D.4,4.1025 Chọn D. Hướng dẫn : Số hạt U268: n= m 119 NA = N A suy ra N = ( A − z ).n A 238 = 4,4.1025 hạt DẠNG 3: TÌM ðỘ PHÓNG XẠ H, THỂ TÍCH DUNG DỊCH CHỨA CHẤT PHÓNG XẠ PHƯƠNG PHÁP H0 ln2  − λt  H = t = H0 e ; vôùi λ = T (s) : haèng soá phaân raõ *Công thức ñộ phóng xạ:  2T  10  H0 = λ N0 ; H = λ N ( Bq); 1Ci = 3,7.10 Bq − t T H0 = λN0 là ñộ phóng xạ ban ñầu. H = H 0 .2 = H 0 .e−λt = λ N ðơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = 1 phân rã/giây Curi (Ci); 1 Ci = 3,7.1010 Bq Lưu ý: Khi tính ñộ phóng xạ H, H0 (Bq) thì thời gian t, chu kỳ phóng xạ T phải ñổi ra ñơn vị giây(s). * Thể tích của dung dịch chứa chất phóng xạ: V0 = H0 t 2 TH V , Trong ñó: V laø theå tích dung dòch chöùa H VD1: Khối lượng ban ñầu của ñồng vị phóng xạ natri 2311 Na là 0,23mg, chu kì bán rã của natri là T = 62s. ðộ phóng xạ ban ñầu bằng A. 6,7.1014Bq. B. 6,7.1015Bq. C. 6,7.1016Bq. D. 6,7.1017Bq. Giải 494 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Ta có H0 = λN0 = Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] −3 0, 693.0, 23.10 16 .6, 02.103 =6,7.10 Bq => ñáp án C 62.23 DẠNG 4: TÍNH CHU KỲ T, HẰNG SỐ PHÓNG XẠ λ . VD1. Hằng số phóng xạ của Rubidi là 0,00077 s-1, chu kì bán rã cua Rubidi là A: 15 phút B: 150 phút C: 90 phút Hướng dẫn : Chọn A: λ= D: 1 ñáp án khác ln 2 = 0,00077 ⇒ T≈900(s)=15 phút T VD2: Nhờ một máy ñếm xung người ta có ñược thông tin sau về 1 chất phóng xạ X. Ban ñầu, trong thời gian 2 phút có 3200 nguyên tử của chất X phóng xạ, nhưng 4h sau ( kể từ thời ñiểm ban ñầu) thì trong 2 phút chỉ có 200 nguyên tử phóng xạ. Tìm chu kì bán rã của chất phóng xạ này. A: 1h B: 2h C: 3h D: một kết quả khác Chọn A Hướng dẫn Gọi N0 là số hạt ban ñầu ⇒ Số hạt nhân phóng xạ trong thời gian ∆ t=2 phút là ∆ N= N0.(1- e − λ.∆t ) =3200 (1) Số hạt nhân còn lại sau 4h là N1 = N0. e − λ.t (2) ⇒ Sau thời gian 4h số hạt nhân phóng xạ trong thời gian ∆ t= 2 phút là: ∆ N1= N1. ( 1- e − λ.∆t )= 200 Từ (1)(2)(3) ta có (3) N0 3200 = e λ.t = = 16 ⇒ T = 1(h) N1 200 VD3: Một mẫu 1124 Na tại t=0 có khối lượng 48g. Sau thời gian t=30 giờ, mẫu 1124 Na còn lại 12g. Biết 1124 Na là chất phóng xạ β - tạo thành hạt nhân con là 1224 Mg .Chu kì bán rã của 1124 Na là A: 15h B: 15ngày C: 15phút D: 15giây Chọn A. Hướng dẫn:áp dụng : m=m0.2-k ( k= t ) ⇒ 2-k= 0,25 ⇒ T= 15h T VD4: Ban ñầu (t = 0) có một mẫu chất phóng xạ X nguyên chất. Ở thời ñiểm t1 mẫu chất phóng xạ X còn lại 20% hạt nhân chưa bị phân rã. ðến thời ñiểm t2 = t1 + 100 (s) số hạt nhân X chưa bị phân rã chỉ còn 5% so với số hạt nhân ban ñầu. Tính chu kì bán rã của chất phóng xạ ñó. Giải 495 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 t − T Ta có: N = N0 2
2 t − T Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] 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). Từ (1) và (2) suy ra: 2 2 − t1 T t − 2 T =2 t 2 −t1 T = 0,2 t −t t − t t + 100 − t1 = 4 = 22
2 1 = 2
T = 2 1 = 1 = 50 s. 0,05 T 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 DẠNG 5: TÌM THỜI GIAN PHÂN RÃ t , TUỔI CỔ VẬT VD1: Hạt nhân 146 C là chất phóng xạ β- có chu kì bán rã là 5730 năm. Sau bao lâu lượng chất phóng xạ của một mẫu chỉ còn bằng 1 lượng chất phóng xạ ban ñầu của mẫu ñó. 8 Giải t − T Ta có: N = N0 2
N =2 N0 t − T
ln N t = - ln2
t = N0 T N N0 = 17190 năm. − ln 2 T . ln 206 VD2: Chất phóng xạ 210 84 Po phát ra tia α và biến ñổi thành 82 Pb . Chu kỳ bán rã của Po là 138 ngày. Ban ñầu có 100g Po thì sau bao lâu lượng Po chỉ còn 1g? A. 916,85 ngày B. 834,45 ngày C. 653,28 ngày D. 548,69 ngày Chọn A Hướng dẫn. m0 −λt Hướng dẫn: m = m0e = t => 2x = mo/m =100 => t=916,85 ngày 2T 496 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] VD 3: Biết ñồng vị phóng xạ 146 C có chu kì bán rã 5730 năm. Giả sử một mẫu gỗ cổ có ñộ phóng xạ 200 phân rã/phút và một mẫu gỗ khác cùng loại, cùng khối lượng với mẫu gỗ cổ ñó, lấy từ cây mới chặt, có ñộ phóng xạ 1600 phân rã/phút. Tính tuổi của mẫu gỗ cổ. Giải − t Ta có: H = H0. 2 T = H0 2 t T t
2T = H0 t = 8 = 23
= 3
t = 3T = 17190 (năm). H T 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 = = e( λ2 −λ1 ) t N 2 e − λ2t 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 dẫn giaûi: 1. Tính soá haït nhaân nguyeân töû luùc ban ñaàu: Ta coù H 0 = λ .N 0 ⇒ N 0 = H0 λ = 497 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ H 0T ≈ 1,99.10 23 0, 693 - CƠ HỌC VẬT RẮN