Sau khoảng thời gian t = 0,5T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa bị phân rã của mẫu chất phóng xạ này là A.A. Biết đồng vị phóng xạ.[r]
(1)Chuyên đề VẬT LÝ HẠT NHÂN PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP Độ hụt khối Cấu trúc hạt nhân Năng lượng liên kết Số proton hạt nhân: Z Số nuclon: A Số notron: A - Z Độ hụt khối: Δm = Zmp + Nmn – m = Zmp + (A - Z)mn - m Năng lượng liên kết: Elk = Δm.c2 Năng lượng liên kết riêng: ΔE = Elk/A Câu 1: Để so sánh độ bền vững hai hạt nhân chúng ta dựa vào đại lượng A Năng lượng liên kết riêng hạt nhân B Độ hụt khối hạt nhân C Năng lượng liên kết hạt nhân D Số khối A hạt nhân Câu 2: Khối lượng hạt nhân 232 90 Th là mTh = 232,0381(u), biết khối lượng nơtrôn là m n=1,0087 (u) khối lượng prôtôn 232 Th là mp = 1,0073 (u) Độ hụt khối hạt nhân 90 là A 1,8543 (u) B 18,543 (u) C 185,43 (u) D 1854,3 (u) 10 Câu 3: Khối lượng hạt nhân Be là 10,0113 (u), khối lượng nơtrôn là mn = 1,0086 (u) khối lượng prôtôn là mp 10 = 1,0072 (u) và 1u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân Be là A 64,332 (MeV) B 6,4332 (MeV) C 0,64332 (MeV) D 6,4332 (KeV) Câu 4: Cho biết mp = 1,0073u ; mn = 1,0087u ; mD = 2,0136u ; 1u = 931 MeV/c Tìm lượng liên kết nguyên tử Đơtêri H A 9,45 MeV B 2,23 MeV C 0,23 MeV D Một giá trị khác Câu 5: Cho m 4, 0015u ; mn 1, 0087u ; m p 1, 0073u ;1u 931, MeV / c Năng lượng cần thiết để tách các hạt He nhân 1g thành các proton và các notron tự là A 4,28.1024 MeV B 6,85.1011 J C.A, B đúng D Đáp án khác Câu 6: Một khối lượng prôtôn là mp = 1,0073u ; khối lượng nơtrôn là mn = 1,0087u ; khối lượng hạt α là mα = 4,0015u ; 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng He là A ≈ 28,4 MeV B ≈ 7,1 MeV C ≈ 1,3 MeV D ≈ 0,326 MeV 238 Câu Hạt nhân H 92 U có cấu tạo gồm: A 238p và 92n; C 92p và 238n; B 238p và 146n; D 92p và 146n Câu Phát biểu nào sau đây là đúng? A Năng lượng liên kết là toàn lượng nguyên tử gồm động và lượng nghỉ B Năng lượng liên kết là lượng tỏa các nuclon liên kết với tạo thành hạt nhân C Năng lượng liên kết là lượng toàn phần nguyên tử tính trung bình trên số nuclon D Năng lượng liên kết là lượng liên kết các electron và hạt nhân nguyên tử Câu Hạt nhân đơteri ❑1 D có khối lượng 2,0136u Biết khối lượng prôton là 1,0073u và khối lượng nơtron là 1,0087u Năng lượng liên kết hạt nhân ❑1 D là: A 0,67MeV; C.1,86MeV; B 2,02MeV; D 2,23MeV 60 Câu 10 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 11 Hạt nhân 27 Co có khối lượng là 55,940u Biết khối lượng prôton là 1,0073u và khối lượng nơtron là 1,0087u Độ hụt khối hạt nhân A 4,544u; B 4,536u; 60 27 Co là: C 3,154u; D 3,637u (2) 60 27 Co có khối lượng là 55,940u Biết khối lượng prôton là 1,0073u và khối lượng nơtron là 60 1,0087u Năng lượng liên kết riêng hạt nhân 27 Co là: Câu 12 Hạt nhân A 70,5MeV; B 70,4MeV; C.48,9MeV; D.54,4MeV Câu 13: Hạt nhân nguyên tử cấu tạo hạt nào? A Prôtôn B Nơtrôn C Prôton và nơtrôn D Prôton, nơtrôn và êlectron 23 Câu 14: Tính số nguyên tử 1g O2 cho N A 6, 022.10 hạt/mol; O = 16 A 376.1020 nguyên tử B 736.1020 nguyên tử 20 C 637.10 nguyên tử D 367.1020 nguyên tử Câu 15: Số prôtôn 15,9949 gam A 4,82.10 24 16 O là bao nhiêu? 23 B 6, 023.10 23 C 96,34.10 24 D 14, 45.10 131 I Câu 16: Cho số Avogadro NA = 6,02.1023mol-1 Số hạt nhân nguyên tử có 100g iốt phóng xạ ( 53 )là bao nhiêu? A 3,592.1023hạt B 4,595.1023hạt C 4,952 1023hạt D.5,426 1023hạt Câu 17: Chọn câu đúng Hạt nhân liti có prôtôn và nơtron Hạt nhân này có kí hiệu nào? Li Li Li Li A B C D Câu 18 Hạt nhân nguyên tử chì có 82 prôtôn và 125 nơtron Hạt nhân nguyên tử này có kí hiệu nào? 125 Pb 12 A Bài tập làm thêm: Câu 1: B 12 125 Pb C Cho hạt nhân nguyên tử có kí hiệu tương ứng 82 207 Pb D D, 31T, 23 He, 42 He 207 82 Pb Những cặp hạt nhân nào là các hạt nhân đồng vị? A D Câu 2: và He B D Khối lượng hạt nhân 10 và Be He C D và He D D và T là 10,0113u; khối lượng prôtôn m p = 1,0072u, nơtron m n = 1,0086; 1u = 931 MeV/c Năng lượng liên kết riêng hạt nhân này là bao nhiêu? A 6,43 MeV B 6,43 MeV C 0,643 MeV Câu 3: Hạt nhân 20 10 Ne có khối lượng m Ne 19, 986950u 1u 931,5MeV / c2 Năng lượng liên kết riêng A 5,66625eV 20 10 Ne B 6,626245MeV 60 27 Câu 4: Co D Một giá trị khác Cho có giá trị là bao nhiêu? C 7,66225eV Đồng vị phóng xạ côban phát tia - và tia Biết Năng lượng liên kết hạt nhân côban là bao nhiêu? 10 B E 3, 766.10 J 10 C E 5,766.10 J 10 D E 7, 766.10 J Cho hạt nhân liên kết riêng hạt nhân A 7,066359 MeV D 8,02487MeV mCo 55, 940u;m n 1, 008665u; m p 1, 007276u 10 A E 6, 766.10 J Câu 5: m p 1, 00726u;m n 1, 008665u; biết He có khối lượng 4,001506u, mp=1,00726u, mn=1,008665u, u=931,5MeV/c2 Năng lượng He có giá trị là bao nhiêu? B 7,73811 MeV C 6,0638 MeV D 5,6311 MeV Cl Câu 6: Tính lượng liên kết riêng hạt nhân Cho biết: m p = 1,0087u; mn = 1,00867u; m Cl = 36,95655u; 1u = 931MeV/c A 8,16MeV B 5,82 MeV C 8,57MeV D 9,38MeV Câu 7: Biết khối lượng hạt nhân U238 là 238,00028u, khối lượng prôtôn và nơtron là m P=1.007276U; mn = 238 1,008665u; 1u = 931 MeV/ c2 Năng lượng liên kết Urani 92 U là bao nhiêu? 37 17 A 1400,47 MeV B 1740,04 MeV C.1800,74 MeV D 1874 MeV Xác định các đại lợng đặc trng cho phóng xạ: 1) Xác định số nguyên tử (khối lợng ) còn lại chất phóng xạ sau thời gian phóng xạ t -Sè nguyªn cßn l¹i sau thêi gian phãng x¹ t : N=N0 e − λ.t =N0 − t T (3) -Khèi lîng cßn l¹i sau thêi gian phãng x¹ t : e m= m0 − λ.t =m0 − t T Víi λ = ln ,693 = T T N m = (NA=6,023.1023 h¹t/mol lµ sè Av«ga®r«) NA A -Sè nguyªn tö cã m(g) lîng chÊt : t t t = n víi n lµ mét sè tù nhiªn th× ¸p dông c¸c c«ng thøc: N =N0 − T ; m= m0 − T 2 T t + Khi lµ sè thËp ph©n th× ¸p dông c¸c c«ng thøc: N=N e − λ.t ; m= m0 e − λ.t T + Khi t << T thì áp dụng công thức gần đúng : e − λ.t =1- λ t Chó ý: + Khi ) Xác định số nguyên tử (khối lợng ) bị phóng xạ chất phóng xạ sau thời gian phóng xạ t - Khèi lîng bÞ phãng x¹ sau thêi gian phãng x¹ t : t Δ m=m0-m=m0(1- e − λ t )=m0(1- 2− T ) - Sè nguyªn tö bÞ phãng x¹ sau thêi gian phãng x¹ t : t Δ N=N0-N=N0(1- e − λ.t )=N0(1- 2− T ) Chó ý: + PhÇn tr¨m sè nguyªn tö (khèi lîng) chÊt phãng x¹ bÞ phãng x¹ sau thêi gian t ph©n r· lµ: ΔN 100%=(1- e − λ.t ).100% N0 Δm % Δ m= 100% =(1- e − λ.t ).100% m0 % Δ N= + PhÇn tr¨m sè nguyªn tö (khèi lîng ) cßn l¹i cña chÊt phãng x¹ sau thêi gian t %N = %m = N 100% = e − λ.t 100% N0 m 100% = e − λ.t 100% m0 3) Xác định số nguyên tử (khối lợng ) hạt nhân tạo thành sau thời gian phóng xạ t - Mét h¹t nh©n bÞ phãng x¹ th× sinh mét h¹t nh©n míi ,do vËy sè h¹t nh©n míi t¹o thµnh sau thêi gian phãng x¹ t số hạt nhân bị phóng xạ thời gian đó t ΔN ' = Δ N=N0-N=N0(1- e − λ.t )=N0(1- 2− T ) -Khèi lîng h¹t nh©n míi t¹o thµnh sau thêi gian phãng x¹ t: Δm ' = ΔN ' A' NA (A’ lµ sè khèi cña h¹t nh©n míi t¹o thµnh) 4) Xác định độ phóng xạ chất phóng xạ ln t H= λ N=H0 e − λ.t =H0 − T víi H0= λ N0= T Đơn vị độ phóng xạ Bp: 1phân rã /1s= 1Bq (1Ci=3,7.1010Bq) Chó ý: Khi tÝnh H0 theo c«ng thøc H0= λ N0= .N0 ln N0 thì phải đổi T đơn vị giây(s) T Bài tập áp dụng: Câu Có 100 g chất phóng xạ với chu kì bán rã là ngày đêm Sau 28 ngày đêm khối lượng chất phóng xạ đó còn lại là A 93,75 g B 87,5 g C 12,5 g D 6,25 g 131 Câu Chất phóng xạ iôt 53 I có chu kì bán rã ngày Lúc đầu có 200 g chất này Sau 24 ngày, số iốt phóng xạ đã bị biến thành chất khác là A 50 g B 175 g C 25 g.D 150 g Câu Sau thời gian t, khối lượng chất phóng xạ - giảm 128 lần Chu kì bán rã chất phóng xạ đó là A 128t t B 128 Câu Chu kỳ bán rã A gần 0,75 g 60 27 Co t C D 128 t 60 gần năm Sau 10 năm, từ nguồn 27 Co có khối lượng g còn lại B 0,75 g lượng nhỏ C gần 0,25 g D 0,25 g lượng nhỏ (4) 90 Câu Chu kì bán rã chất phóng xạ 38 Sr là 20 năm Sau 80 năm có bao nhiêu phần trăm chất phóng xạ đó phân rã thành chất khác? A 6,25% B 12,5% C 87,5% D 93,75% 32 32 Câu Trong nguồn phóng xạ 15 P với chu kì bán rã 14 ngày có 3.10 23 nguyên tử Bốn tuần lễ trước đó số nguyên tử 15 P nguồn đó là A 3.1023 nguyên tử B 6.1023 nguyên tử C 12.1023 nguyên tử D 48.1023 nguyên tử Câu Sau khoảng thời gian ngày đêm 87,5% khối lượng ban đầu chất phóng xạ bị phân rã thành chất khác Chu kì bán rã chất phóng xạ đó là A 12 B C D 60 Câu Côban phóng xạ 27 Co có chu kì bán rã 5,7 năm Để khối lượng chất phóng xạ giãm e lần so với khối lượng ban đầu thì cần khoảng thời gian A 8,55 năm B 8,23 năm C năm D năm 222 Câu Ban đầu có gam chất phóng xạ radon 86 Rn với chu kì bán rã 3,8 ngày Số nguyên tử radon còn lại sau 9,5 ngày là A 23,9.1021 B 2,39.1021 C 3,29.1021 D 32,9.1021 14 C Câu 10 Hạt nhân là chất phóng xạ, nó phóng xạ tia - có chu kì bán rã là 5600 năm Sau bao lâu lượng chất phóng xạ mẫu còn 1/8 lượng chất phóng xạ ban đầu mẫu đó A 16800 năm B 18600 năm C 7800 năm D 16200 năm Câu 11 Một chất phóng xạ có số phóng xạ Sau khoảng thời gian tỉ lệ số hạt nhân chất phóng xạ bị phân rã so với số hạt nhân chất phóng xạ ban đầu xấp xĩ A 37% B 63,2% C 0,37% D 6,32% Câu 12 Gọi t là khoảng thời gian để số hạt nhân lượng chất phóng xạ giảm e lần (e là số lôga tự nhiên với lne = 1), T là chu kỳ bán rã chất phóng xạ Hỏi sau khoảng thời gian 0,51 t chất phóng xạ còn lại bao nhiêu phần trăm lượng ban đầu? A 40% B 50% C 60% D 70% 14 Câu 13 Lượng chất phóng xạ C tượng gỗ cổ 0,65 lần lượng chất phóng xạ 14C khúc gỗ cùng khối lượng vừa chặt Chu kì bán rã 14C l 5700 năm Tuổi tượng gỗ là: A 3521 năm B 4352 năm C 3543 năm D 3452 năm Câu 14 Đồng vị Si phóng xạ – Một mẫu phóng xạ Si ban đầu thời gian phút có 190 nguyên tử bị phân rã sau thời gian phút có 17 nguyên tử bị phân rã Xác định chu kì bán rã chất đó A 2,5 h B 2,6 h C 2,7 h D 2,8 h 66 Câu 15 Đồng vị phóng xạ 29 Cu có chu kì bán rã 4,3 phút Sau khoảng thời gian t = 12,9 phút, lượng chất phóng xạ đồng vị này giảm xuống bao nhiêu %? A 85 % B 87,5 % C 82, % D 80 % Câu 16 Xác định chu kì bán rã đồng vị iôt 8,3% A ngày B ngày 131 53 I biết số nguyên tử đồng vị này ngày đêm thì giảm C ngày D 10 ngày 222 86 Câu 17 Một mẫu radon Rn chứa 1010 nguyên tử Chu kì bán rã radon là 3,8 ngày Sau bao lâu thì số nguyên tử mẫu radon còn lại 10 nguyên tử A 63,1 ngày B 3,8 ngày C 38 ngày D 82,6 ngày Câu 18: Pôlôni (Po210) là chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 138 ngày Một mẫu Pôlôni nguyên chất có khối lượng ban đầu là 0,01 g Độ phóng xạ mẫu chất trên sau chu kì bán rã là bao nhiêu? A 16,32.10 226 88 10 Bq B 18,49.10 Bq C 20,84.10 10 Bq D Một đáp án khác Ra là chất phóng xạ , với chu kì bán rã T = 1570 năm (1 năm = 365 ngày) Độ phóng xạ 1g radi là: H 7,37.1010 Bq H 7, 73.1010 Bq A B Câu 19 (5) C H 3, 73.1010 Bq D H 3,37.1014 Bq 222 Câu 20 Ban đầu có m0 = 1mg chất phóng xạ radon ( Rn ) Sau 15,2 ngày thì độ phóng xạ nó giảm 93,75%, độ phóng xạ H nó đó là bao nhiêu? A H= 0,7553.1012 Bq B H= 0,3575 1012 Bq 11 C H = 1,4368.10 Bq D Đáp số khác Đề thi TN năm 2010 Câu Ban đầu có N0 hạt nhân mẫu phóng xạ nguyên chất Biết chu kì bán rã chất phóng xạ này là T Sau thời gian 3T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa phân rã mẫu phóng xạ này A N0 N0 B C N0 D N0 Câu Ban đầu có N0 hạt nhân mẫu chất phóng xạ nguyên chất có chu kì bán rã T Sau khoảng thời gian t = 0,5T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa bị phân rã mẫu chất phóng xạ này là A N0 Câu Biết đồng vị phóng xạ B 14 N0 √2 C N0 D N0 √2 ❑ C có chu kì bán rã 5730 năm Giả sử mẫu gỗ cổ có độ phóng xạ 200 phân rã/phút và mẫu gỗ khác cùng loại, cùng khối lượng với mẫu gỗ cổ đó, lấy từ cây chặt, có độ phóng xạ 1600 phân rã/phút Tuổi mẫu gỗ cổ đã cho là A 1910 năm B 2865 năm C 11460 năm D 17190 năm Câu Ban đầu (t = 0) có mẫu chất phóng xạ X nguyên chất Ở thời điểm t mẫu chất phóng xạ X còn lại 20% hạt nhân chưa bị phân rã Đến thời điểm t2 = t1 + 100 (s) số hạt nhân X chưa bị phân rã còn 5% so với số hạt nhân ban đầu Chu kì bán rã chất phóng xạ đó là A 50 s B 25 s C 400 s D 200 s Định luật bảo toàn Nuclon (Số khối) Tính lượng tỏa hay thu vào phản ứng hạt nhân - Phản ứng: A + B -> C + D Định luật bảo toàn số khối: AA + AB = AC + AD ; và ZA + ZB = ZC + ZD - Gọi m1, m2 là khối lượng trước và sau phản ứng Nếu m1 > m2 thì phản ứng tỏa lượng lượng Q = (m1 - m2)c2 Nếu m2 > m1 thì phản ứng thu lượng lượng Q = (m2 – m1)c2 Điều kiện để phản ứng xảy là phải nhận đủ lượng cần thu vào Năng lượng đó có thể là động các hạt đạn 238 U Câu 1: Phản ứng phân rã uran có dạng 92 A x = 8; y = B x =6; y = Câu 2: Chọn câu đúng Phương trình phóng xạ: A Z = 0; A = B Z = 1; A = 235 92 A Z 206 82 Pb x y , đó x và y có giá trị là bao nhiêu? C x = 7; y =9 10 A Z B X Be Trong đó Z, A có giá trị: C Z = 1; A = 93 41 U n X Nb 3n 7 Câu 3: Cho phản ứng hạt nhân A A = 142, Z = 56 B A= 139; Z = 58 D x = 9; y =7 D Z = 2; A = A và Z có giá trị là bao nhiêu? C A = 133; Z = 58 D A = 138; Z = 58 Câu Cho ph¶n øng h¹t nh©n 31 H + 21 H → α + n+ 17 ,6 MeV , biÕt sè Av«ga®r« NA = 6,02.1023 N¨ng lîng to¶ tổng hợp đợc 1g khí hêli là bao nhiêu? A ΔE = 423,808.103J B ΔE = 503,272.103J C ΔE = 423,808.109J D ΔE = 503,272.109J 37 Câu Cho ph¶n øng h¹t nh©n 37 17 Cl+ p → 18 Ar+n , khèi lîng cña c¸c h¹t nh©n lµ m(Ar) = 36,956889u, m(Cl) = 36,956563u, m(n) = 1,008670u, m(p) = 1,007276u, 1u = 931MeV/c N¨ng lîng mµ ph¶n øng nµy to¶ hoÆc thu vµo lµ bao nhiªu? A To¶ 1,60132MeV B Thu vµo 1,60132MeV C To¶ 2,562112.10-19J D Thu vµo 2,562112.10-19J 30 Câu Cho ph¶n øng h¹t nh©n α + 27 13 Al → 15 P+n , khèi lîng cña c¸c h¹t nh©n lµ m α = 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn = 1,008670u, 1u = 931Mev/c2 N¨ng lîng mµ ph¶n øng nµy to¶ hoÆc thu vµo lµ bao nhiªu? A To¶ 4,275152MeV B Thu vµo 2,67197MeV C To¶ 4,275152.10-13J D Thu vµo 2,67197.10-13J (6) Li p 24 He 24 He Câu Cho phản ứng hạt nhân: phản ứng là bao nhiêu? A 20 MeV B 16MeV Biết mLi = 7,0144u; mp = 1,0073u; m = 4,0015u Năng lượng toả C 17,4 MeV D 10,2 MeV Tính động của các hạt tham gia phản ứng hạt nhân: - Phản ứng hạt nhân A + B = C + D + Nếu Phản ứng tỏa lượng: KA + KB + Qtỏa = KC + KD (1) + Nếu Phản ứng thu lượng: KA + KB = KC + KD + Qthu (2) Có thể coi động các hạt sinh tỉ lệ gần với số khối: KC/KD = AC/AD (3) Giải phương trình (1),(3) (2),(3) suy giá trị động cần tìm Lưu ý: Một hạt đứng yên thì động hạt đó K = - Liên hệ động và động lượng: p2 = 2mK 234 234 U U He A X Z Câu Hạt nhân phóng xạ 92 đứng yên phát hạt theo phương trình 92 Năng lượng tỏa phản ứng này là 14,15MeV Xem khối lượng hạt nhân gần đúng số khối tính theo đơn vị u Động hạt là bao nhiêu? A 13,72MeV B 12,91MeV C 13,91MeV D 12,79MeV 226 Câu 88 Ra là chất phóng xạ , với chu kì bán rã T = 1570 năm (1 năm = 365 ngày) Phóng xạ trên tỏa nhiệt lượng 5,96MeV Giả sử ban đầu hạt nhân radi đứng yên Tính động hạt và hạt nhân sau phản ứng Cho khối lượng hạt và hạt nhân tính theo đơn vị u số khối chúng A K 1, 055MeV; K x 4, 905MeV B K 4, 905MeV; K x 1, 055MeV C K 5,855MeV; K x 0,1055MeV D K 0,1055MeV; K x 5,855MeV Câu Dùng ptôtôn có WP = 1,20 MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên thì thuđược hai hạt nhân He có cùng vận tốc Cho mP = 1,0073u; mLi = 7,0140u; mHe = 4,0015u và u = 931MeV/c2 Động hạt He là: A 0,6MeV B 7,24MeV C 8,52MeV D 9,12MeV Câu Bắn hạt nhân có động 18 MeV vào hạt nhân 14 N đứng yên ta có phản ứng 17 14 N 8 Op Biết các hạt nhân sinh cùng véc tơ vận tốc Cho m = 4,0015u; m p = 1,0072u; m N = 13,9992u; m O =16,9947u; cho u = 931 MeV/c Động hạt prôtôn sinh có giá trị là bao nhiêu? A 0,111 MeV B 0,222MeV C 0,333 MeV D 0,444 MeV Cõu Cho hạt prôtôn có động KP = 1,8MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên, sinh hai hạt α có cùng độ lớn vận tèc vµ kh«ng sinh tia vµ nhiÖt n¨ng Cho biÕt: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10— 27kg §éng n¨ng cña mçi h¹t míi sinh b»ng bao nhiªu? A Kα = 8,70485MeV B Kα = 9,60485MeV C Kα = 0,90000MeV D Kα = 7,80485MeV (7)