Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Chương VII HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Bài 35 TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN I.Cấu tạo hạt nhân 1.Điện tích kích thước hạt nhân -Hạt nhân tích điện dương  Ze (với Z số thứ tự nguyên tố bảng hệ thống tuần hồn) -Kích thước hạt nhân nhỏ, nhỏ kích thước nguyên tử khoảng 104 105 lần 2.Cấu tạo hạt nhân -Hạt nhân tạo thành hai loại hạt prôtôn Hạt Điện tích Khối lượng  27 Prơtơn (p) e 1,67262.10 kg nơtron, hai loại hạt có tên chung nuclôn -Số prôtôn hạt nhân Z (nguyên tử số) Nơtron (n) 1,67493.1027 kg -Tổng số nuclôn hạt nhân kí hiệu A (số khối) -Số nơtron hạt nhân N  A  Z 3.Kí hiệu hạt nhân -Hạt nhân kí hiệu: ZA X Trong đó: +A số khối: Cho biết số nuclơn hạt nhân +Z nguyên tử số: Cho biết số prôtôn hạt nhân +Số nơ tron hạt nhân: A  Z 16 67 238 -Ví dụ: 12 H ; 12 C; O; 30 Zn; 92 U -Kí hiệu dùng cho số hạt sơ cấp: 11 p; 10 n; 01e 4.Đồng vị -Những hạt nhân đồng vị hạt nhân có số prôtôn ( Z ), khác số nơtrôn (N) hay số nuclơn (A) -Ví dụ: +Hidro: 11 H - thường; 12 H - nặng - Đơteri - 12 D ; 13 H - siêu nặng - Triti - 13 T 11 12 13 14 15 16 +Cacbon: 10 C;6 C;6 C;6 C;6 C;6 C;6 C II.Khối lượng hạt nhân 1.Đơn vị khối lượng hạt nhân -Đơn vị khối lượng nguyên tử kí hiệu u Đơn vị u có giá trị đồng vị 126C , cụ thể là: 1u  1,66055.1027 kg -Khối lượng tính u số hạt : Electron Prôtôn Nơtron khối lượng nguyên tử 12 Heli ( 42 He ) 1,00728 1,00866 4,00150 5, 486.104 2.Khối lượng lượng -Theo Anhxtanh vật có khối lượng m có lượng tương ứng: E  mc với c tốc độ ánh sáng chân không: c  3.108 m / s -Năng lượng (tính đơn vị eV) tương ứng với p n e Hạt MeV Khối lượng tính MeV khối lượng 1u xác định: 1u  931,5 938 939 0,51 c c -Khối lượng vật chuyển động với vận tốc v là: m  (khối lượng vật đứng yên) Trang m0 v2 1 c với m0 khối lượng nghỉ vật Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 m0c -Năng lượng toàn phần vật: E  mc  1 v2 c2 -Năng lượng nghỉ: E0  m0c -Động tương đối vật có khối lượng m chuyển động với tốc độ v là:     K  E  E0   m  m0  c  m0c   1   v2    c   BÀI TOÁN Dạng Bài tập hệ thức Anhxtanh I.Phương pháp -Áp dụng công thức: m0 +Khối lượng tương đối: m  1 v2 c2 +Năng lượng toàn phần: E  mc  m0c 1 v2 c2 +Năng lượng nghỉ: E0  m0c     2 +Động tương đối vật: K  E  E0   m  m0  c  m0c  1   v  1  c   +Định lí biến thiên động năng: K2  K1   A +Công lực điện trường tác dụng lên điện tích: A  qEd II.Bài tập Bài Một người có khối lượng nghỉ 60kg chuyển động với tốc độ 0,8c Khối lượng tương đối tính người A.50kg B.100kg C.80kg D.120kg Bài Năng lượng toàn phần vật đứng yên có khối lượng 1kg A 9.1016 J B 9.106 J C 9.1010 J D 9.1011 J 16 Bài Một vật có khối lượng nghỉ 1kg Động vật 6.10 J Tốc độ vật A.0,6c B.0,7c C.0,8c D.0,9c Bài Một vật có khối lượng nghỉ 2kg chuyển động với tốc độ 0,6c Động vật A 2,5.1016 J B 4,5.1016 J C 1016 J D 2, 25.1016 J Bài Một hạt có khối lượng nghỉ m0 Theo thuyết tương đối, động hạt chuyển động với tốc độ 0,6c A 1, 25m0c B 0,36m0c C 0, 25m0c D 0, 225m0c Bài Một hạt có động năng lượng nghỉ Vận tốc hạt A 2,6.108 m / s B 2,3.108 m / s C 1,5.108 m / s D 2,0.108 m / s Bài Vận tốc electron tăng tốc qua hiệu điện 105V A 0, 4.108 m / s B 0,8.108 m / s C 1, 2.108 m / s D 1,6.108 m / s Bài Một vật đứng yên tự vỡ thành hai mảnh chuyển động theo hai hướng ngược Khối lượng nghỉ hai mảnh 3kg 5,33kg; tốc độ 0,8c 0,6c Khối lượng vật ban đầu A.10,663kg B.11,663kg C.1,1663kg D.11,663g Trang Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Bài Một electron gia tốc đến tốc độ 0,5c Lấy m0e  9,1.10 31 kg; c  3.10 m/ s Độ biến thiên lượng hạt A.0,079eV B.0,079MeV C.0,79MeV D.0,097MeV Dạng Xác định cấu tạo hạt nhân I.Phương pháp -Áp dụng công thức: Hạt nhân ZA X có: +A nuclon +Z proton +(A – Z) notron II.Bài tập Bài Phát biểu sau đúng? A Hạt nhân nguyên tử ZA X cấu tạo gồm Z nơtron A prôtôn B Hạt nhân nguyên tử A Z X cấu tạo gồm Z nơtron A nơtron C Hạt nhân nguyên tử A Z A Z X cấu tạo gồm Z prôtôn (A-Z) nơtron D Hạt nhân nguyên tử X cấu tạo gồm Z nơtron (A-Z) prôton Bài Phát biểu sau đúng? A Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prôtôn B Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ nơtron C Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prôtôn nơtron D Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prôtôn, nơtron electron Bài Phát biểu sau đúng? A Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chúng có số khối A B Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chúng có số prơtơn số nơtron khác C Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chúng có số nơtron số prôtôn khác D Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chúng có khối lượng Bài Định nghĩa sau đơn vị khối lượng nguyên tử u đúng? A u khối lượng nguyên tử hiđrô 11 H B u khối lượng hạt nhân nguyên tử cacbon 12 C C u khối lượng hạt nhân nguyên tử cacbon 12 C 12 D u khối lượng nguyên tử cacbon 12 C 12 238 Bài Hạt nhân 92 U có cấu tạo gồm : A 238p 92n B 92p 238n C 238p 146n D 92p 146n Bài Kí hiệu nguyên tử mà hạt nhân chứa 8p 9n A 178 O B 178 O C 98 O D 179 O Bài Kí hiệu ngun tử mà hạt nhân chứa 15p 16n : 15 31 P P A 16 B 16 C 15 D 15 15 P 31 P 210 Bài Thành phần cấu tạo hạt nhân Polôni 84 Po : A.84 nơtron 210 nuclon 84 electron B.84 prôton 210 nơtron C.84 prôtôn 126 nơtrôn D 84 nơtron 210 nuclon Dạng Tính bán kính, thể tích, khối lượng riêng hạt nhân Tính số hạt, tỉ lệ phần trăm đồng vị I.Phương pháp Nếu coi hạt nhân khối cầu ta có: -Bán kính hạt nhân: R  1, 2.1015 A3 (m) 4 R -Thể tích hạt nhân: V   A.1,66055.1027 kg -Khối lượng hạt nhân xấp xỉ bằng: mhat nhan  Au Trang Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 mhatnhan V -Điện tích hạt nhân: Q  Z 1,6.1019 C Q -Mật độ điện tích hạt nhân:   V m Số hạt m gam chất đơn nguyên tử: N  N A với N A  6, 02.1023 mol 1 A Nếu nguyên tố hóa học hỗn hợp nhiều đồng vị (n đồng vị) khối lượng trung bình xác định: m  a1m1  a2 m2   an mn , với , mi hàm lượng khối lượng dồng vị thứ -Khối lượng riêng hạt nhân:   i Trong trường hợp có hai đồng vị m  xm1  1  x  m2 với x hàm lượng đồng vị II.Bài tập 226 Bài Cho biết khối lượng nguyên tử Rađi ( 88 Ra ) 226,0254u, hạt electron 0,00055u Bán kính hạt nhân xác định công thức R  r0 A với r0  1, 4.1015 m A số khối Khối lượng riêng hạt nhân Rađi A 1, 45.1015 kg / m3 B 1,54.1017 g / cm3 C 1, 45.1017 kg / m3 D 1, 45.1017 g / cm3 Bài Bán kính hạt nhân tính theo cơng thức r  r0 A với r0 số, A số khối Hai hạt nhân r khác có tỉ số bán kính chúng  Tỉ số khối lượng hai hạt nhân r2 A.2 B.4 C.6 D.8 238 Bài Thể tích hạt nhân 92 U lớn thể tích hạt nhân He A.595 lần B.59,5 lần C.5,95 lần D.0,595 lần 14 Bài Hạt nhân X có bán kính gấp đơi hạt nhân N Số notron X nhiều số proton 16 hạt Hạt nhân X A 47 Ag B 54 Xe C 48 Cd D 50 Sn Bài Công thức gần cho bán kính hạt nhân R  1, 2.1015 A3 (m) (với A số khối) Tính khối 23 lượng riêng hạt nhân 11 Na A 2, 2.1017 kg / m3 B 2,3.1017 kg / m3 C 2, 4.1017 kg / m3 Bài Công thức gần cho bán kính hạt nhân R  1, 2.10 độ điện tích hạt nhân sắt 56 26 Fe 15 D 2,5.1017 kg / m3 A (m) (với A số khối) Tính mật A 8.1024 C / m3 B 1025 C / m3 C 7.1024 C / m3 D 8,5.1024 C / m3 Bài Cho số Avôgađrô N A  6,023.1023 mol 1 Số hạt proton có 15,9949g Oxi 16 O 23 23 23 23 A.6,023.10 hạt B 48,169.10 hạt C 8,42.10 hạt D 0,75.10 hạt 23 1 Bài Cho số Avôgađrô N A  6,023.10 mol khối lượng hạt nhân số khối Số proton 27 có 0,27g 13 Al A.6,826.1022 B 8,826.1022 C 9,826.1022 D 7,826.1022 Bài Tính số lượng phân tử Nitơ có gam nitơ Biết khối lượng nguyên tử lượng nitơ 13,999u Biết 1u  1,66.1024 g A.43.1021 B.215.1020 C.43.1020 D.215.1021 23 Bài 10 Một lượng khí ơxi chứa 1,88.10 ngun tử Khối lượng lượng khí A.20g B.10g C.5g D.2,5g Bài 11 Tính số nguyên tử hêli chứa 1g He A.1,5.1022 B.1,5.1023 C.1,5.1024 D.3.1022 Trang Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 35 37 Bài 12 Khí Clo hỗn hợp hai đồng vị bền 17 Cl  34,969u hàm lượng 75,4% 17 Cl  36,966u hàm lượng 24,6% Tính khối lượng nguyên tử nguyên tố Clo A.35,25442u B.35,25443u C.35,25432u D.35,25444u 238 Bài 13 Urani tự nhiên gồm ba đồng vị U có khối lượng ngun tử 238,0508u , chiếm 99,27%; U có khối lượng nguyên tử 235,0439u , chiếm 0,72%; 234U có khối lượng nguyên tử 234,0409u , chiếm 0,01% Tính khối lượng trung bình quặng Urani tự nhiên A 238,0887u B 238,0587u C 237,0287u D 238,0287u Bài 14 Nitơ tự nhiên có khối lượng nguyên tử 14,0067u gồm hai đồng vị 14 N 15 N có khối lượng nguyên tử 14,00307u 15,00011u Hàm lượng 15 N nitơ tự nhiên A.0,36% B.0,59% C.0,43% D.0,68% 235 Bài 36 NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I.Lực hạt nhân -Các nuclôn hạt nhân hút lực mạnh gọi lực hạt nhân -Lực hạt nhân khơng có chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; loại lực truyền tương tác nuclôn tạ nhân Lực gọi lực tương tác mạnh Lực hạt nhân phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân II.Năng lượng liên kết hạt nhân 1.Độ hụt khối -Khối lượng hạt nhân luôn nhỏ tổng khối lượng nuclơn tạo thành hạt nhân -Độ hụt khối hạt nhân ZA X : m  Zmp   A  Z  mn  mX 2.Năng lượng liên kết -Năng lượng liên kết hạt nhân lượng tối thiều cần cung cấp để phá vỡ hạt nhân thành nuclôn riêng rẽ -Năng lượng liên kết hạt nhân ZA X : Wlk   Zmp   A  Z  mn  mX  c  mc -Năng lượng liên kết hạt nhân tính tích độ hụt khối hạt nhân với thừa số c 3.Năng lượng liên kết riêng -Năng lượng liên kết riêng hạt nhân lượng tính cho nuclơn hạt nhân W   lk A -Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho mức độ bền vững hạt nhân Các hạt nhân bền vững có lượng liên kết riêng vào cỡ 8,8MeV / nuclon ; hạt nhân nằm khoảng bảng tuần hoàn ứng với: 50  A  95 III.Phản ứng hạt nhân 1.Định nghĩa đặc tính Định nghĩa: Phản ứng hạt nhân trình biến đổi hạt nhân a.Phản ứng hạt nhân tự phát Là q trình tự phân rã hạt nhân khơng bền vững thành hạt nhân khác b.Phản ứng hạt nhân kích thích Là q trình hạt nhân tương tác với tạo hạt nhân khác c.Đặc tính Phản ứng hóa học Phản ứng hạt nhân Biến đổi phân tử Biến đổi hạt nhân Bảo toàn nguyên tử Biến đổi nguyên tố Bảo tồn khối lượng nghỉ Khơng bảo tồn khối lượng nghỉ 2.Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Trang Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 -Xét phản ứng hạt nhân có phương trình: A1 Z1 X1  ZA22 X ZA33 X  ZA44 X a.Định luật bảo tồn điện tích: Z1  Z2  Z3  Z b.Định luật bảo tồn số nuclơn (bảo toàn số A): A1  A2  A3  A4 c.Định luật bảo toàn lượng toàn phần d.Định luật bảo toàn động lượng: p1  p2  p3  p4 3.Năng lượng phản ứng hạt nhân -Gọi mtruoc tổng khối lượng hạt nhân tham gia phản ứng ; msau tổng khối lượng hạt nhân tạo thành sau phản ứng -Năng lượng phản ứng hạt nhân: W   mtruoc  msau  c -Nếu mtruoc  msau phản ứng tỏa lượng: W  -Nếu mtruoc  msau phản ứng thu lượng: W  Bài 37 PHĨNG XẠ I.Hiện tượng phóng xạ 1.Định nghĩa tượng phóng xạ Phóng xạ q trình phân rã tự phát hạt nhân không bền vững Quá trình phân rã kèm theo tạo hạt kèm theo phát xạ điện từ Hạt nhân tự phân rã gọi hạt nhân mẹ, hạt nhân tạo thành sau phân rã gọi hạt nhân 2.Các dạng phóng xạ a.Phóng xạ α -Hạt nhân mẹ X phân rã tạo thành hạt nhân Y, đồng thời phát tia phóng xạ α theo phản ứng A sau: Z X ZA42 Y 24 He ( ) -Có thể viết gọn hơn: A Z A  X  Z 2 Y -Tia α dòng hạt nhân 42 He chuyển động với tốc độ vào cỡ 20000km / s Quãng đường tia α khơng khí chừng vài xentimét vật rắn chừng vài micrơmét b.Phóng xạ   -Phóng xạ   trình phát tia   Tia   dòng electron ( 01 e ) -Dạng tổng qt q trình phóng xạ   sau: -Có thể viết gọn hơn: A Z  A Z X ZA1 Y 01 e A  X  Z 1 Y c.Phóng xạ   -Phóng xạ   trình phát tia   Tia   dịng pơzitron ( 10 e ) Pơzitron có điện tích e khối lượng khối lượng electron Bó phản hạt electron -Dạng tổng qt q trình phóng xạ   sau: ZA X ZA1 Y 10 e -Có thể viết gọn hơn: A Z  A  X  Z 1 Y -Trong hai trình hạt 1 e 10 e chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng, tạo thành tia     Các tia truyền vài mét khơng khí vài milimét kim loại 12 12 14 Ví dụ: 14 C 7 N  1 e N 6 C 1 e -Tuy nhiên đo đạc tính tốn hai q trình phóng xạ     nhà Vật lý thấy rằng, định luật bảo toàn momen động lượng chưa thỏa mãn Điều có nghĩa tính tốn bỏ qua xuất hạt phản ứng phóng xạ Đó hạt có tên nơtrinơ, có khối lượng nhỏ, khơng tích điện, kí hiệu 00 chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng Vậy ta phải viết phương trình mơ tả phóng xạ   : 12 0 N 12 C  e 0   Trang Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Với phóng xạ   ta có: 14 0 C 14 N  1 e   0 phản hạt nơtrinơ  d.Phóng xạ  Một số hạt nhân sau trình phóng xạ  hay   ,   tạo trạng thái kích thích Khi xảy tiếp q trình hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái có lượng thấp phát xạ điện từ  , gọi tia  Các tia  qua vài mét bê tơng vài xentimet chì II.Định luật phóng xạ 1.Đặc tính q trình phóng xạ a.Có chất q trình biến đổi hạt nhân b.Có tính tự phát khơng điều khiển được, khơng chịu tác động yếu tố thuộc mơi trường ngồi nhiệt độ, áp suất c.Là trình ngẫu nhiên 2.Định luật phóng xạ -Gọi N số hạt nhân mẫu phóng xạ tồn vào lúc t  (số hạt nhân có mẫu phóng xạ thời điểm ban đầu); N số hạt nhân mẫu phóng xạ tồn thời điểm t  (số hạt nhân lại mẫu phóng xạ chưa phân hủy thời điểm t  ) Định luật phóng xạ: Trong trình phân rã, số lượng hạt nhân (hay khối lượng) chất phóng xạ giảm theo quy luật hàm mũ:  N  N e  t   t  m  m0e Trong  số gọi số phóng xạ, đặc trung cho chất phóng xạ xét ( s 1 ) 3.Chu kì bán rã -Chu kì bán rã T chất phóng xạ thời gian qua số lượng hạt nhân cịn lại 50% (nghĩa phân rã 50%) ln 0, 693  -Liên hệ chu kì bán rã số phóng xạ: T     N0  N  ( t )  N  2T -Hệ quả:  t m  m0  m 2( T ) t  ( ) T  III.Đồng vị phóng xạ nhân tạo 1.Phóng xạ nhân tạo phương pháp nguyên tử đánh dấu Bằng phương pháp tạo phóng xạ nhân tạo, người ta tạo hạt nhân phóng xạ nguyên tố X bình thường khơng phải chất phóng xạ theo sơ đồ tổng quát sau: A A1 X Z X  n Z t ( ) T A1 Z X đồng vị phóng xạ X Khi trộn lẫn với hạt nhân bình thường khơng phóng xạ, hạt nhân phóng xạ ZA1 X gọi nguyên tử đánh dấu, cho phép ta khảo sát tồn tại, phân bố, chuyển vận nguyên tố X Phương pháp nguyên tử đánh dấu có nhiều ứng dụng quan trọng sinh học, hóa học, y học 2.Đồng vị 14 C , đồng hồ Trái Đất -Ở tầng cao khí quyển, thành phần tia vũ trụ có nơtron chậm (tốc độ vào cỡ vài trăm mét giây) Một nơtron chậm gặp hạt nhân 14 N (có khí quyển) tạo nên phản ứng : 14 14 n 14 N 6 C 1 p C đồng vị phóng xạ   , chu kì bán rã 5730 năm Trang Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 -Trong khí có cacbon điơxit: Trong số hạt nhân cacbon có lẫn khơng đổi: 14 12 C 14 C (tỉ lệ C chiếm 106% ) Các loài thực vật hấp thụ CO2 khơng khí, có cacbon thơng thường cacbon phóng xạ với tỉ lệ 106% Khi lồi thực vật chết, khơng cịn hấp thụ CO2 khơng khí 14 C khơng cịn tái sinh thực vật Và 14 C phóng xạ, nên số lượng 14 C giảm dần ttrong thực vật Nói 14 12 C loài thực vật xét giảm so với tỉ lệ khơng khí So sánh hai tỉ lệ C cho phép ta xác định thời gian từ lúc lồi thực vật chết Phương pháp cho phép tính khoảng thời gian từ 55 kỉ cách khác, tỉ lệ Bài 38 PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH I.Cơ chế phản ứng phân hạch Phản ứng phân hạch gì? Phân hạch phản ứng hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ Hai mảnh gọi sản phẩm phân hạch hay “mảnh vỡ” phân hạch 2.Phản ứng phân hạch kích thích Để tạo nên phản ứng phân hạch hạt nhân X phải truyền cho X lượng đủ lớn - giá trị tối thiểu lượng gọi lượng kích hoạt, vào cỡ vài MeV Phương pháp dễ để truyền lượng kích hoạt cho hạt nhân X cho nơtron bắn vào X để X “bắt” nơtron Khi “bắt” nơtron, hạt nhân X chuyển sang trạng thái kích thích, kí hiệu X * Trạng thái không bền vững kết xảy phân hạch n  X  X *  Y  Z  kn (k  1, 2,3) Như trình phân hạch X trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X * II.Năng lượng phan hạch 235 Ta xét phản ứng phân hạch 92 U sâu làm ví dụ điển hình: 235 236 138 n 92 U 92 U * 95 39 Y  53 I   n  235 236 95 n 92 U 92 U * 139 54 Xe  38 Sr   n  1.Phản ứng phân hạch tỏa lượng Các phép tính chứng tỏ phản ứng phân hạch phản ứng toản lượng, lượng gọi lượng phân hạch 235 Phân hạch 92 U tác dụng nơtron tỏa lượng vào cỡ 200MeV Tính tốn cụ thể cho thấy, phân hạch 1g 235U giải phóng lượng 8,5.1010 J , tương đương với lượng 8,5 than hặc dầu hỏa cháy hết Trong phản ứng có hấp thụ nơtron, nơtron có động nhỏ gội nơtron “chậm” Các sản phẩm phân hạch hạt nhân chứa nhiều nơtron phóng xạ   2.Phản ứng phân hạch dây chuyền a.Phản ứng phân hạch dây chuyền Sự phân hạch 235U có kèm theo giải phóng 2,5nơtron (tính trung bình) với lượng lớn; hạt nhân 239 Pu , co số Các nơtron kích thích hạt nhân khác chất phân hạch tạo nên phản ứng phân hạch Kết phản ứng phân hạch xảy liên tiếp tạo thành phản ứng dây chuyền b.Điều kiện phản ứng dây chuyền xảy Giả sử sau lần phân hạch có k nơtron giải phóng đến kích thích hạt nhân khác tạo nên phân hạch Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơ tron giải phóng k n kích thích k n phân hạch -Khi k  : phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh -Khi k  : phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì lượng phát không đổi theo thời gian Trang Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 -Khi k  : phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì, lượng phát tăng nhanh gây nên bùng nổ Để k  khối lượng chất phân hạch phải đủ lớn để số nơtron bị “bắt” nhỏ nhiều so với số nơtron giải phóng Khối lượng tối thiểu chất phân hạch để phản ứng phân hạch dây chuyền trì gọi khối lượng tới hạn 3.Phản ứng phân hạch có điều khiển Phản ứng phân hạch có điều khiển thực lò phản ứng hạt nhân, tương ứng với trường hợp k  Để đảm bảo cho k  người ta dùng điều khiển có chứa bo hay cađimi Năng lượng tỏa từ lị phản ứng khơng đổi theo thời gian Bài 39 PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH I.Cơ chế phản ứng nhiệt hạch 1.Phản ứng nhiệt hạch gì? Phản ứng nhiệt hạch phản ứng hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành hạt nhân nặng Ví dụ: 12 H 13 H 42 He 10 n Năng lượng tỏa phản ứng vào khoảng 17,6MeV 2.Điều kiện thực Ban đầu phải biến đổi hỗn hợp nhiên liệu chuyển sang trạng thái plasma tạo hạt nhân electron tự Sau phải tăng nhiệt độ hỗn hợp plasma lên cỡ 100 triệu độ để phản ứng xảy Mật độ hạt nhân plasma ( n ) phải đủ lớn Thời gian trì trạng thái plasma (  ) nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn Kết hợp điều kiện này, Lo-xơn (Lawson) chứng minh hệ thức nêu lên điều kiện để xảy phản ứng nhiệt hạch là: s n  1014  1016  cm II.Năng lượng nhiệt hạch -Năng lượng toả phản ứng nhiệt hạch gọi lượng nhiệt hạch -Người ta chủ yếu quan tâm đến phản ứng hạt nhân hiđrô tổng hợp thành hạt nhân hêli H 1 H 2 He H 12 H 24 He H 13 H 24 He 10 n -Tuy lượng tỏa phản ứng nhiệt hạch nhiều so với phản ứng phân hạch, tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch tở lượng lớn phân hạch nhiều lần -Năng lượng nhiệt hạch nguồn gốc lượng Mặt Trời hầu hết -Những ưu việt lượng nhiệt hạch: Năng lượng toả phản ứng nhiệt hạch lớn Nguồn nhiên liệu nhiệt hạch có thiên nhiên dồi Chất thải từ phản ứng nhiệt hạch không làm nhiễm mơi trường BÀI TỐN Dạng Tính độ hụt khối, lượng liên kết lượng liên kết riêng I.Phương pháp -Độ hụt khối hạt nhân ZA X : m  Z mp  ( A  Z )mn  mX MeV c2 2   Wlk  m.c   Z m p  ( A  Z )mn  mX  c A -Năng lượng liên kết hạt nhân Z X :    Wlk   Z m p  ( A  Z )mn  mX  931,5( MeV ) -Đơn vị khối lượng nguyên tử: 1u  1, 66055.1027 kg  931,5 Trang Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Wlk A -Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững Những hạt nhân bền có số khối MeV A khoảng từ 50 đến 95, hạt nhân bến có   8,8 nuclon -Năng lượng tạo thành hạt nhân X từ nuclơn riêng rẽ lượng liên kết Wlk   Zmp   A  Z  mn  mX  c2 Năng lượng tạo tạo thành n hạt nhân X từ nuclôn riêng rẽ -Năng lượng liên kết riêng:   Q  nWlk với n  m  NA A II.Bài tập Bài Khối lượng hạt nhân Thori 23290Th 232,0381u, nơtrôn 1,0087u, prôtôn 1,0073u Độ hụt khối hạt nhân Thôri A.1,8543u B.18,543u C.185,43u D.1854,3u 27 Bài Khối lượng hạt nhân nhôm 13 Al 26,9803u Khối lượng prôtôn 1,007825u khối lượng nơtron 1,00866u Độ hụt khối hạt nhân nhôm A.0,401u B.0,302u C.0,548u D.0,544u Bài Khối lượng hạt nhân 147 N 13,9992u ,khối lượng nơtrôn mn = 1,0087u ,của Prôtôn mp = 1,0073u Độ hụt khối hạt nhân 147 N A.0,01128u B.0,1128u C.1,128u D.11,28u Bài Hạt nhân đơteri D có khối lượng 2,0136u Biết khối lượng prơtơn 1,0073u khối lượng nơtron 1,0087u Năng lượng liên kết hạt nhân 12 D A.0,67MeV B.1,86MeV C.2,02MeV D.2,23MeV 60 Bài Hạt nhân 27 Co có khối lượng 55,940u Biết khối lượng phôtôn 1,0073u khối lượng nơtron 1,0087u Năng lượng liên kết riêng hạt nhân 60 27 Co : A.70,5MeV B 70,4MeV C.48,9MeV D.54,5MeV Bài Cho ba hạt nhân X, Y v Z có số nuclơn tương ứng AX, AY, AZ với AX  AY  0,5 AZ Biết lượng liên kết hạt nhân t ương ứng EX ; EY ; EZ với EZ  EX  EY Sắp xếp hạt nhân theo thứ tự tính bền vững giảm dần A.Y,X,Z B.Y,Z,X C.X,Y,Z D.Z,X,Y 40 Bài Cho khối lượng proton; notron; 18 Ar; Li 1,0073u; 1,0087u; 39,9525u; 6,0145u MeV 1u  931,5 So sánh với lượng liên kết riêng hạt nhân 36 Li lượng liên kết riêng c 40 hạt nhân 18 Ar A.lớn lượng 5,20MeV B.lớn lượng 3,42MeV C.nhỏ lượng 3,42MeV D.nhỏ lượng 5,20MeV Bài Các hạt nhân đơteri H ; triti H , heli He có lượng liên kết 2,22MeV; 8,49MeV 28,16MeV Các hạt nhân xếp theo thứ tự giảm dần độ bền vững hạt nhân A 12 H ;24 He;13 H B 12 H ;13 H ;42 He C 42 He;13 H ;12 H D 13 H ;24 He;12 H Bài Cho mC  12,00000u; mp  1,00728u; mn  1,00867u;1u  1,66058.1027 kg ;1eV  1,6.1019 J ; c  3.108 m / s Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân 12 C thành nuclon riêng biệt A.72,7MeV B.89,4MeV C.44,7MeV D.8,94MeV Bài 10 Cho mn  1,0087u; mp  1,0073u Hạt α có khối lượng 4,0015u Năng lượng tỏa tạo thành 1mol hêli A.2,73.1012J B.3,65.1012J C.2,17.1012J D.1,58.1012J Trang 10 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Bài Cho phản ứng hạt nhân 238 92 U ZA X  8  6  Ban đầu có 2g 238 92 U nguyên chất Biết chu kì bán rã Urani T  4,5.109 năm Cho số Avogadro N A  6,023.1023 mol 1 t  T  et  t Số hạt   phát năm A.6,2.1012 hạt B 4,7.1011 hạt C 4,7.1012 hạt D 6,2.1011 hạt 210 206 Bài Đồng vị 84 Po phóng xạ α biến đổi thành hạt nhân chì 82 Pb ban đầu có 0,168g Po, sau chu kì bán rã, thể tích khí hêli sinh điều kiện tiêu chuẩn (thể tích 1mol khí điều kiện tiêu chuẩn 22,4 lít) A 8,96ml B 0,0089ml C 0,89ml D 0,089ml 235 231 235 Bài Cho phóng xạ 92 U 90 Po 2 He Ban đầu có 100g chất phóng xạ 92 U Sau chu kì phóng xạ, thể tích khí Heli tọa thành điều kiện tiêu chuẩn A.8,34 lít B.5,37 lít C.5,57 lít D.7,57 lít 238 Bài Một mẫu 92 U có khối lượng 1g phát 12400 hạt anpha giây Tìm chu kì bán rã đồng vị Coi năm có 365 ngày số Avogadro 6,023.1023 mol 1 A.4,4 tỉ năm B.4,5 tỉ năm C.4,6 tỉ năm D.0,45 tỉ năm 210 Bài Ban đầu có mẫu 84 Po nguyên chất có khối lượng 1g Cứ hạt 210 Po phân rã tạo thành hạt α Biết sau 365 ngày đêm, tạo 89,6cm3 khí Heli điều kiện tiêu chuẩn Chu kì bán rã 210 Po A.138,0 ngày B.138,1 ngày C.138,2 ngày D.138,3 ngày 13 224 Bài Rađi 88 Ra chất phóng xạ phát tia α, lúc đầu có 10 nguyên tử Ra chưa bị phân rã Các hạt α thoát hứng lên tụ điện phẳng có điện dung C  0,1 F , lại nối đất Giả sử hạt α sau đập vào tụ sau trở thành ngun tử heli Sau hai chu kì bán rã hiệu điện hai tụ A.12V B.1,2V C.2,4V D.24V 210 Bài Pơlơni 84 Po chất phóng xạ phát tia α, có chu kì bán rã 138 ngày Một mẫu 210 Po nguyên chất có khối lượng 0, 01g Các hạt α thoát hứng lên tụ điện phẳng có điện dung C  2 F , lại nối đất Giả sử mối hạt α sau đập vào tụ sau trở thành ngun tử heli Cho biết số Avogadro N  6,022.1023 mol 1 Sau phút hiệu điện hai tụ A.3,2V B.80V C.8V D.32V AM Bài 10 Một hạt nhân mẹ ZM M phóng xạ tia phóng xạ x biến đổi thành hạt nhân ZACC C theo phản ứng: ZAMM M  x  ZACC C Sau thời gian khối lượng hạt nhân mẹ bị giảm mM Khối lượng hạt nhân tạo thành khoảng thời gian A A mM mM A mC  mM M B mC  mM C C mC  D mC  AC AM AM AC Bài 11 Ban đầu có 100g chất phóng xạ thành Mangan 56 25 60 27 Co , có chu kì bán rã 5,33 năm Coban phóng xạ hạt α biến Mn Sau khoảng thời gian 15 năm, số nguyên tử khối lượng A N  6,606.10 ; m  85,77 g 23 56 25 Mn tạo thành B N  8,606.10 ; m  85,77 g 23 C N  6,606.10 ; m  80,05g D N  8,606.1023 ; m  80,05g 226 222 Bài 12 Mỗi hạt 88 Ra phân rã chuyển thành hạt nhân 86 Rn Xem khối lượng hạt nhân số khối Nếu 23 có 226g 226 Ra sau chu kì bán rã, khối lượng 222 Rn tạo thành A.55,5g B.56,5g C.169,5g D.166,5g 60 Bài 13 Ban đầu có 1000g chất phóng xạ 27 Co với chu kì bán rã 5,335 năm Biết sau phóng xạ tạo thành 60 28 Ni Sau 15 năm, khối lượng Niken tạo thành A.858,5g B.859,0g C.857,6g Trang 17 D.856,6g Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Bài 14 Ban đầu có mẫu 210 84 Po nguyên chất, khối lượng 1g Sau thời gian phóng xạ α chuyển thành hạt 206 Pb với khối lượng 0,72g Biết chu kì bán rã 210 Po 138 ngày Tuổi mẫu chất A.264 ngày B.96 ngày C.101 ngày D.102 ngày A1 A2 Bài 15 Hạt nhân Z1 X phóng xạ biến đổi thành hạt nhân Z2 Y bền Coi khối lượng hạt nhân X, Y số khối chúng tính theo đơn vị u Biết chất phóng xạ khối lượng chất A A1 Z1 X có chu kì bán rã T Ban đầu có X , sau chu kì bán rã tỉ số khối lượng chất Y khối lượng chất X A1 A2 B Bài 16 Hạt nhân A1 Z1 24 11 A2 A1 C A2 A1 D A1 A2 Na phân rã   với chu kì bán rã 15h tạo thành hạt nhân X Sau thời gian mẫu chất phóng xạ 24 Na nguyên chất có tỉ số số nguyên tử X Na có mẫu 0,75? A.24,2h B.12,1h C.8,6h D.10,1h Bài 17 Tính chu kì bán rã chất phóng xạ, cho biết thời điểm t1 , tỉ số hạt hạt mẹ 7, thời điểm t2  t1  26,7 ngày, tỉ số 63 A.16 ngày B.8,9 ngày C.12 ngày D.53 ngày Bài 18 Giả sủa ban đầu có mẫu phóng xạ X ngun chất, có chu kì bán rã T, phóng xạ biến thành hạt nhân bền Y Tại thời điểm t1 tỉ lệ hạt nhân Y hạt nhân X k Tại thời điểm t2  t1  2T tỉ lệ A k  B 4k C 4k  D 4k Bài 19 Một hạt nhân phóng xạ X phát tia   với chu kì bán rã T biến đổi thành hạt nhân Y Tại thời điểm t người ta khảo sát thấy tỉ số khối lượng hạt nhân Y C a Sau thời điểm t  T tỉ số A a  B a  C 2a  D 2a  206 210 210 Bài 20 Hạt nhân 84 Po phát tia α biến đổi thành hạt nhân chì Pb Dùng mẫu 84 Po , sau 30 ngày đêm người ta thấy tỉ số khối lượng 206 Pb 210 Po mẫu 0,1595 Xác định chu kì bán rã 210 Po A.138,074 ngày B.138,025 ngày C.138,086 ngày D.138,047 ngày 4.Số hạt nhân phân rã khoảng thời gian Bài Một mẫu 226 Ra nguyên chất có tổng số nguyên tử 6,023.1023 Sau thời gian phóng xạ tạo thành hạt nhân 222 Rn với chu kì bán rã 1570 năm Số hạt nhân A 1,7.1020 B 1,8.1020 C 1,9.1020 Bài Đồng vị 24 11 222 Rn tạo thành năm thứ 786 D 2,0.1020 Na chất phóng xạ   , 10 đầu người ta đếm 1015 hạt   bay Sau 30 phút kể từ đo lần đầu người ta lại thấy 10 đếm 2,5.1014 hạt   bay TÍnh chu kì bán rã đồng vị nói A.5 B.6,25 C.6 D.5,25 Bài Máy đếm xung chất phóng xạ, lần đo thứ đếm 987 hạt phân rã khoảng thời gian t Lần đo thứ hai sau lần đo thứ ngày, khoảng thời gian t máy lại đếm 985 hạt nhân phân rã Chu kì bán rã chất phóng xạ A.245,7 ngày B.341,7 ngày C.365,2 ngày D.525,3 ngày Bài Một chất phóng xạ, xét đơn vị thời gian thấy phóng N1 phóng xạ Sau khoảng thời gian t, đơn vị thời gian lần đo đầu tiên, người ta thấy phóng N phân rã Mối liên hệ N1 N N1 N1 N1 N1 A B C D   e  t   et  e  t  et N N N N Trang 18 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Bài Một mẫu chất phóng xạ Ban đầu, khoảng thời gian phút thấy có 196 nguyên tử bị phân rã Nhưng sau giờ, phút có 183 nguyên tử bị phân rã Chu kì chất phóng xạ A.16 B.32 C.48,2 D.80,8 Số chấm sáng huỳnh quang 22 Bài Một lượng phóng xạ 11 Na có 107 nguyên tử đặt cách huỳnh quang khoảng 1cm, có diện tích 10cm2 Biết chu kì bán rã 2,6 năm; coi năm có 365 ngày Cứ nguyên tử phân rã tạo hạt phóng xạ   hạt phóng xạ đập vào huỳnh quang phất chấm sáng Xác định số chấm sáng sau 10 phút A.58 B.15 C.40 D.156 8 226 Bài Một hạt bụi 88 Ra có khối lượng 1,8.10 g nằm cách huỳnh quang 1cm Màn có diện tích 0,03cm2 Hỏi sau 1phút có chấm sáng màn, biết chu kỳ bán rã Ra 1590 năm A.50 B.200 C.100 D.150 Bài Để đo chu kì bán rã chất phóng xạ, người ta cho máy đếm xung bắt đầu đếm từ thời điểm t  đến thời điểm t1  2h máy đếm n xung Đến thời điểm t2  6h , máy đếm 2,3n xung Xác định chu kì bán rã chất phóng xạ A.4,76h B.4,71h C.4,72h D.2,73h Bài Để đo chu kì bán rã chất phóng xạ người ta dùng máy đếm xung để đếm số hạt bị phân rã (khi hạt phóng xạ rơi vào máy, máy xuất xung điện khiến cho thiết bị số tăng thêm đơn vị) Trong phép đo lần thứ nhất, máy đếm ghi 340 xung phút Trong phép đo lần thứ sau ngày đêm máy đếm ghi 112 xung phút Chu kì bán rã chất phóng xạ ? A.15 B.20 C.30 D.40 Bài Nhờ máy đếm xung người ta có thơng tin sau chất phóng xạ X Ban đầu, thời gian phút có 3200 nguyên tử chất X phóng xạ; sau 4h sau (kể từ thời điểm ban đầu) phút có 200 ngun tử phóng xạ Chu kì phóng xạ chất ? A.15phút B.30phút C.45phút D.60phút 6.Bài tập độ phóng xạ Bài Đồng vị phóng xạ 210 Po chất phóng xạ α, có chu kì bán rã 138 ngày Cho số Avogadro N A  6,02.1023 mol 1 Độ phóng xạ ban đầu 2mg Po A 2,879.1016 Bq B 2,879.1019 Bq C 2,879.1011 Bq D 2,879.1014 Bq 25 Bài Khối lượng ban đầu đồng vị phóng xạ natri 11 Na 0,248mg Chu kì bán rã natri 62s Độ phóng xạ sau 10 phút A 1,8.106 Ci B 2, 2.103 Ci C 2, 2.106 Ci D 2,5.104 Ci Bài Một chất phóng xạ có chu kì bán rã T  10s Sau 30s người ta đo độ phóng xạ 25.105 Bq Độ phóng xạ ban đầu chất 25 A 2.105 Bq B .107 Bq C 2.1010 Bq D 2.107 Bq 60 Bài Độ phóng xạ 3mg 27 Co 3, 41Ci Cho số N A  6,023.1023 mol 1 ; ln  0,693 ; năm có 365 ngày Chu kì bán rã t 60 27 Co A.15,6 năm B.5,25 năm C.32 năm D.8,4 năm Bài Chất phóng xạ có chu kì bán rã T  2h có độ phóng xạ cao mức an tồn cho phép 64 lần Để làm việc an toàn với khối chất này, cần phải chờ đợi thêm khoảng thời gian tối thiểu bao nhiêu? A.6 B.8 C.12 D.18 60 Bài Chất phóng xạ 27 Co có chu kì bán rã 5,33 năm (xem năm có 365 ngày); đồng vị khác 59 27 Co tính phóng xạ Một loại ban tự nhiên hỗn hợp hai đồng vị 60 Co 59 Co với tỉ lệ khối lượng tương ứng 1: 49 Biết số N A  6,023.1023 mol 1 Độ phóng xạ 15g hỗn hợp ban đầu A.274Ci B.275Ci C.336Ci D.97,4Ci Trang 19 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Bài Hai mẫu chất phóng xạ X Y có độ phóng xạ H vào thời điểm t  , chu kì bán rã X Y 2h 3h Độ phóng xạ tổng cộng chúng sau 6h H 2H 3H H A B C D 8 16 Bài Một khối chất phóng xạ có độ phóng xạ ban đầu H , gồm hai chất phóng xạ có số hạt nhân ban đầu Chu kì bán rã chúng 2h 3h Sau 6h độ phóng xạ khối chất cịn lại 7H0 3H 9H 5H A B C D 40 16 40 16 14 Bài Lúc đầu nguồn phóng xạ Cơban có 10 hạt nhân phân rã ngày Biết chu kì bán rã cỉa Côban năm Sau 12 năm, số hạt nhân nguồn phân rã hai ngày A 2,5.1013 B 3,3.1013 C 5,0.1013 D 6,6.1013 Bài 10 Lúc đầu mọt nguồn phóng xạ X có 1020 hạt nhân phân rã Sau chu kì bán rã T (biết T cỡ triệu năm), số hạt nhân nguồn phân rã thời gian t 375.1017 Tìm t A.6h B.4h C.3h D.9h Bài 11 Tại thời điểm t1 độ phóng xạ mẫu chất x; thừi điểm t2 y Nếu chu kì bán rã mẫu T số hạt nhân phân rã khoảng thời gian t2  t1 A  x  y  ln B xt1  yt2 C x  y D  x  y T ln T Bài 12 Hai chất phóng xạ (1) (2) có chu kì bán rã số phóng xạ tương ứng T1 T2 ; 1 2 số hạt nhân ban đầu N1 N Biết (1) (2) sản phẩm trình phân rã Sau khỏng thời gian bao lâu, số hạt nhân hai chất nhau? N N N N 1 A t  B t  C t  T2  T1  ln D t  T1  T2  ln ln ln 2  1 N1 1  2 N1 N1 N1 Bài 13 Một lượng chất phóng xạ 222 86 Rn có khối lượng ban đầu 1mg Sau 15,2 ngày với ban đầu, độ 222 phóng xạ giảm 93,75% Độ phóng xạ lượng 86 Rn lại 11 11 A.3,4.10 Bq B.3,88.10 Bq C.3,58.1011Bq D.5,03.1011Bq Bài 14 Một lượng chất phóng xạ X Sau 30 ngày độ phóng xạ giảm 75% so với ban đầu Chu kì bán rã chất phóng xạ X A.60 ngày B.15 ngày C.30 ngày D.45 ngày Dạng Tính tuổi mẫu phóng xạ Ứng dụng đồng vị phóng xạ I.Phương pháp 1.Tuổi mẫu phóng xạ Tính tuổi theo số hạt lại : N0 t N N -Cách 1: 2T   t  T log 2N ( tỉ số  2a t  T a ) N N N N T  ln( ) -Cách 2: t  ln( )   N ln N Tính tuổi theo khối lượng cịn lại: m0 t m m0 T -Cách 1:   t  T log 2m ( tỉ số  2a t  T a ) m m m m T  ln( ) -Cách 2: t  ln( )   m ln m Tính tuổi theo độ phóng xạ thời điểm t: H0 t H H0 T -Cách 1:   t  T log 2H (nếu tỉ số  2a t  T a ) H H H H T  ln( ) -Cách 2: t  ln( )   H ln H Trang 20 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 2.Ứng dụng đồng vị phóng xạ a.Chữa bệnh ung thư Trong điều trị ung thư, bệnh nhân chiếu xạ với liều lượng xác định từ nguồn phóng ln  t N N  lnT2 t 1  lnT2 t xạ, tức N  N0 nên thay vào công thức ta được:  e  e  t  t0e T t t0 t t0 b.Đo thể tích máu -Để xác định thể tích máu có thể sống, ban đầu người ta đưa vào máu lượng chất phóng xạ ( N0 , n0 H ) chờ thời điểm t để chất phóng xạ phân bố vào khắp tồn thể tích máu V (lúc lượng chất phóng xạ cịn N0e  ln t T , n0e  ln t T , H 0e  ln t T ) người ta lấy V1 thể tích máu để xác định lượng chất phóng xạ chứa V1 ( N1 , n1 , H1 )  N  lnT2 t N1   e V1 V  n  ln t n -Ta có:  e T  V1 V  H  ln t H  0e T  V1  V -Nếu lúc đầu đưa vào máu V0 thể tích dung dịch chứa chất phóng xạ với nồng độ CM số mol n0  V0CM lượng nước chứa thể tích V0 thấm ngồi nên khơng làm thay đổi thể tích máu: V0CM e  ln t T  n1 V1 V II.Bài tập Bài Chất phóng xạ Coban 60 27 Co có chu kì bán rã 5,33 năm Giả sử thời điểm ban đầu có 1kg, sau khoảng thời gian t, lượng Coban bị phóng xạ 937,5g khoảng thời gian t A.2,312 năm B.21,32 năm C.231,2 năm D.12,23 năm Bài Ban đầu có mẫu chất phóng xạ nguyên chất X với chu kì bán rã T Cứ sau hạt nhân X phóng xạ tạo thành hạt nhân Y Nếu mẫu chất có tỉ lệ số nguyên tử chất Y chất X k tuổi mẫu chất xác định theo biểu thức: ln(1  k ) ln(1  k ) ln 2 ln A t  T B t  T C t  T D t  T ln ln ln(1  k ) ln(1  k ) 206 238 Bài Trong mẫu quặng Urani, người ta thấy có lẫn chì Pb với U Biết chu kì bán rã 238U 4,5.109 năm Khi tỉ lệ tìm thấy 10 ngun tử 238U có ngun tử , tuổi mẫu quặng A.11,84.109 năm B 11,84.108 năm C 1,184.108 năm D 1,205.108 năm Bài Hạt nhân 238U phân rã thành 206 Pb với chu kì bán rã 4,47.109 năm Một khối đá phát có chứa 46,97mg 238U 2,135mg 206 Pb Giả sử lúc khối đá hình thành khơng chứa ngun tố chì tất lượng chì có mặt sản phẩm phân rã 238U Tuổi khối đá A.2,5.106 năm B 3.108 năm C 3,4.107 năm D 6.109 năm Bài Ban đầu có m gam chất phóng xạ 60 27 Co , có chu kì bán rã 5,33 năm Coban phóng xạ hạt α biến 15 56 60 thành Mangan 56 25 Mn Để có tỉ số khối lượng 27 Co lại khối lượng Mangan 25 Mn tạo thành 14 khoảng thời gian A.5,33 năm B.126 ngày C.138 ngày D.142 ngày 235 Bài Một mẫu quặng Urani tự nhiên gồm U với hàm lượng 0,72% phần lại 238U Hãy xác định hàm lượng 235U thời kì Trái Đất tạo thành 4,5 tỉ năm Cho biết chu kì bán rã 235 U 238U 0,704 tỉ năm 4,46 tỉ năm A.22% B.24% C.23% D.25% Trang 21 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Bài Hạt nhân bán rã 238 92 238 92 U sau chuỗi phân rã biến đổi thành hạt nhân chì 206 82 Pb Trong q trình đó, chu kì U biến đỏi thành hạt nhân chì 4, 47.109 năm Một khối đá phát có chứa 1,188.1020 hạt nhân 238 92 U 6, 239.1018 hạt nhân 206 82 Pb Giả sử khối đá lúc hình thành khơng chứa chì tất lượng chì có mặt sản phẩm phân rã A 3,3.108 năm B 6,3.109 năm C 3,5.107 năm 238 92 U Tuổi khối đá phát D 2,5.106 năm U sau loạt phóng xạ α   liên tiếp biến thành chì theo phương trình sau: 238 238  206 U 92 U  8  6 82 Pb Chu kì bán rã q trình 4,6 tỉ năm Giả sử có loại đá chứa Bài Đồng vị 238 , khơng chứa chì Nếu tỉ lệ khối lượng 238U chì đá 37 tuổi đá bao nhiêu? A.0,1 tỉ năm B.0,2 tỉ năm C.0,3 tỉ năm D.0,4 tỉ năm 238 235 Bài Hiện quặng thiên nhiên có U U theo tỉ lệ 140:1 Giả thiết thời điểm hình thành Trái Đất tỉ lệ 1:1 Biết chu kì bán rã 238U 235U 4,5.109 năm 0,713.109 năm Tuổi Trái Đất A.6,04.109 năm B.5,9.109 năm C.6,4.109 năm D 6,2.108 năm Bài 10 Phân tích tượng gỗ cổ người ta thấy độ phóng xạ   đồng vị 14 C 0,385 lần độ phóng xạ khúc gỗ chặt có khối lượng gấp đơi khối lượng tượng gỗ Biết đồng vị 14 C có chu kì bán rã 5600 năm Tuổi tượng gỗ A.35000 năm B.2,11 nghìn năm C.7,71 nghìn năm D.13312 năm  Bài 11 Một tượng gỗ cổ có độ phóng xạ  0,77 độ phóng xạ khúc gỗ khối lượng vừa chặt Biết chu kì bán rã 14 C 5600 năm Tuổi tượng A.2800 năm B.1420 năm C.2110 năm D.700 năm 14 Bài 12 Biết đồng vị phóng xạ C có chu kì bán rã 5730 năm Giả sử mẫu gỗ cổ có độ phóng xạ 200 phân rã/phút mẫu gỗ khác loại, khối lượng với mẫu gỗ cổ đó, lấy từ chặt, có độ phóng xạ 1600 phân rã/phút Tuổi mẫu gỗ cổ cho A.1910 năm B.2865 năm C.3819 năm D.3818 năm Bài 13 Có hai mẫu chất phóng xạ A B nhau, chúng chất liệu, khối lượng, chu kì bán rã T, khác tuổi Tại thời điểm đó, hai mẫu có độ phóng xạ x y Nếu A có tuổi lớn B hiệu số tuổi chúng x x y y T ln ln ln T ln y y x A B C x D ln T ln T Bài 14 Có hai chất phóng xạ A B với số phóng xạ  A B Số hạt nhân ban đầu hai chất NA NB Thời gian để số hạt nhân A B hai chất lại  N N N  N 1 A A B  ln( A ) B C  ln( B )  ln( B ) D A B  ln( A ) A  B NB A  B NA B  A NA A  B NB Bài 15 Trong điều trị ung thư, bệnh nhân chiếu xạ với liều lượng xác định từ nguồn phóng xạ có chu kì bán rã 5,25 năm Khi nguồn phóng xạ sử dụng lần đầu thời gian cho liều chiếu xạ 15 phút Hỏi sau năm thời gian cho lần chiếu xạ phút? A.13,0 phút B.14,1 phút C.10,7 phút D.19,5 phút Bài 16 Một bệnh nhân điều trị đồng vị phóng xạ, dùng tia  để diệt tế bào bệnh Thời gian chiếu xạ lần đầu t  20 ph , sau mơt tháng bệnh nhân phải tới bện viện khám tiếp tục chiếu xạ Biết đồng vị phóng xạ sử dụng có chu kì bán rã tháng (coi t T ) Hỏi lần chiếu xạ thứ tư phải tiến hành để bệnh nhân chiếu xạ với lượng tia  lần đầu? Biết người ta dùng nguồn phóng xạ lúc đầu A.40 phút B.24,2 phút C.20 phút D.33,6 phút Bài 17 Trong điều trị ung thư, bệnh nhân chiếu xạ với liều lượng xác định từ nguồn phóng xạ có chu kì bán rã năm Khi nguồn phóng xạ sử dụng lần đầu thời gian cho liều Trang 22 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 chiếu xạ t0 Cứ sau năm bệnh nhân phải tới bệnh viện khám bệnh tiếp tục chiếu xạ Tính t0 , biết lần chiếu xạ thứ chiếu thời gian 20 phút A.15,24 phút B.11,89 phút C.20,18 phút D.16,82 phút Bài 18 Để xác định thể tích máu thể bệnh nhân, bác sĩ cho vào 1ml dung dịch chứa 131 I (đồng vị 131 I đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã 8,06h); có độ phóng xạ 4.106 Ci Sau người ta lấy 1ml máu bệnh nhân độ phóng xạ lượng máu nàu 7,8.1010 Ci Xác định thể tích máu bệnh nhân Giả thiết chất phóng xạ phân bố vào máu A.5,05 lít B.4,71 lít C.4,72 lít D.4,73 lít Bài 19 Để xác định lượng máu bệnh nhân người ta tiêm vào máu người lượng nhỏ dung 24 dịch chứa đồng vị phóng xạ 11 Na ( chu kỳ bán rã 24 Na 15 giờ), có độ phóng xạ 2Ci Sau 7,5 người ta lấy 1cm3 máu người thấy có độ phóng xạ 502 phân rã/phút Thể tích máu người bao nhiêu? A.6,25 lít B.6,54 lít C.6,52 lít D.6,00 lít Dạng Viết phương trình phản ứng hạt nhân I.Phương pháp Xét phản ứng hạt nhân: ZA11 X1  ZA22 X  ZA33 X  ZA44 X để viết phương trình phản ứng ta áp dụng hai định luật sau: -Định luật bảo tồn số nuclơn (số khối A): A1  A2  A3  A4 -Định luật bảo tồn điện tích (ngun tử số Z): Z1  Z2  Z3  Z II.Bài tập Bài Phản ứng hạt nhân đúng? 23 24 23 24 A 11 B 11 Na 12 H 11 Na 10 H Na 12 H 11 Na 01 e 23 24 D 11 Na 12 H 11 Na 11 H 23 24 C 11 Na 12 H 11 Na 10 e Bài Cho phản ứng hạt nhân A 11 H 37 17 B 12 D Cl  X 16 O  n , X hạt nhân sau đây? C 13 T D 42 He 25 22 Bài Trong phản ứng hạt nhân: 12 Mg  X 11 Na   10 B  Y    Be X y A.proton electron B.electron đơteri C.proton đơteri D.triti proton Bài Phương trình phản ứng hạt nhân không ? 238 97 A 11 H 37 Li  224 He B 94 Pu 10 n 144 54 Xe 40 Zr  20 n C 11 B 1 H 4 Be  He 27 30 D 42 He 13 Al 15 P 10 n 238 206 Bài Hạt nhân 92 U sau chuỗi phóng xạ α, β cuối cho đồng vị bền chì 82 Pb Số hạt α, β phát A.8 hạt α 10 hạt β+ B.8 hạt α hạt βC.4 hạt α hạt βD.8 hạt α hạt βDạng Tính lượng phản ứng hạt nhân Tính lượng nhiên liệu tương đương I.Phương pháp 1.Tính lượng phản ứng hạt nhân: ZA11 X1  ZA22 X  ZA33 X  ZA44 X a.Tính theo độ chênh lệch khối lượng hạt nhân trước sau phản ứng: E    mtruoc   msau  c ( J )    mtruoc   msau  931,5 (MeV ) b.Tính theo độ hụt khối hạt nhân trước sau phản ứng E   m3  m4    m1  m2  c ( J )   m3  m4    m1  m2  931,5 (MeV ) m1 , m2 , m3 , m4 độ hụt khối tương ứng hạt nhân c.Tính theo lượng liên kết hạt nhân trước sau phản ứng E   Wlk  Wlk    Wlk1  Wlk  Wlk1 , Wlk , Wlk , Wlk lượng liên kết tương ứng hạt nhân phản ứng d.Tính theo lượng liên kết riêng hạt nhân trước sau phản ứng Trang 23 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 E   A3  A4    A11  A2  1 ,  ,  ,  lượng liên kết riêng tương ứng hạt nhân phản ứng e.Tính theo động hạt nhân trước sau phản ứng -Gọi K1 , K2 , K3 , K4 động tương ứng hạt nhân phản ứng Từ định luật bảo toàn lượng toàn phần: K1  K2  E  K3  K4  E   K3  K4    K1  K2  f.Phôtôn tham gia phản ứng -Giả sử hạt nhân A đứng yên hấp thụ phô tôn  gây phẩn ứng hạt nhân   A  B  C Áp hc dụng định luật bảo toàn lượng toàn phần:   mAc2   mB  mC  c  K B  KC với   hf   Lưu ý: Nếu E  phản ứng tỏa lượng; E  phản ứng thu lượng -Năng lượng tỏa dạng động hạt X3, X4 phôtôn  Các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững -Năng lượng thu vào dạng động hạt X1, X2 phôtôn  Các hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên bền vững -Phóng xạ  (hạt phơtơn): Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng Ecao chuyển xuống mức lượng Ethấp đồng thời phóng phơtơn có lượng: hc   hf   Ecao  Ethap  2.Xác định động năng, vận tốc, góc bay hạt + Bảo toàn động lượng: p1  p2  p3  p4 hay m1 v1  m2 v2  m4 v3  m4 v4 + Bảo toàn lượng: K X1  K X  E  K X  K X Trong đó: E lượng phản ứng hạt mx vx2 động chuyển động hạt X Lưu ý: Khơng có định luật bảo toàn khối lượng Mối quan hệ động lượng p X động K X hạt X là: pX2  2mX K X Khi tính vận tốc v hay động K thường áp dụng quy tắc hình bình hành nhân K X  Ví dụ: p  p1  p2 biết   p1 , p2 p1 p  p  p  p1 p2cos 2 2 hay (mv)2  (m1v1 )2  (m2v2 )2  2m1m2v1v2cos Làm tương tự biết φ1  p1 , p φ2  p2 , p p2 Trường hợp đặc biệt: p1  p2  p  p  p 2 p φ hay mK  m1K1  m2 K2  m1m2 K1K2 cos 2 Làm tương tự p1  p p2  p Hạt nhân phóng xạ đứng yên: v   p    p1  p2  K1 v1 m2 A2    K v2 m1 A1 Làm tương tự v1  v2  3.Năng lượng phân hạch -Năng lượng toàn phần phân hạch tỏa ra: E    mtruoc   msau  c ( J )    mtruoc   msau  931,5(MeV ) -Năng lượng toàn phần N phân hạch tỏa ra: Q  N E 235 -Đối với trường hợp phân hạch 92 U số phân hạch số hạt nhân có m( gam) chất phân m( g ) m(k g ) m( g ) m(k g ) hạch: N  NA  N A nên Q  N A  E  N A  E 235 0, 235 235 0, 235 Trang 24 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 -Nếu hiệu suất trình sử dụng lượng H lượng có ích cơng suất có ích m( g ) m(k g )  Acoich  H Q  H  N A  E  H  N A  E  235 0, 235  là:   P  Acoich coich  t  4.Năng lượng nhiệt hạch -Năng lượng toàn phần phản ứng nhiệt hạch tỏa ra: E    mtruoc   msau  c ( J )    mtruoc   msau  931,5(MeV ) -Năng lượng toàn phần N phản ứng nhiệt hạch tỏa ra: Q  N E 5.Tính lượng nhiên liệu khác nhiên liệu hạt nhân tương đương, dùng công thức: Q  m.q với q suất tỏa nhiệt (đơn vị J/kg) 6.Bức xạ lượng Mặt Trời -Nếu thời gian t, khối lượng Mặt Trời giảm xạ m lượng xạ tồn phần cơng suất xạ toàn phần là:  E  mc   E mc E P.t P    m    t t c c  m -Phần trăm khối lượng Mặt Trời bị giảm sau thời gian t là: h  với M khối lượng Mặt M Trời II.Bài tập 1.Tính lượng phản ứng hạt nhân Bài Cho phản ứng hạt nhân: T  D    n Cho biết MeV mT  3,016u; mD  2,0136u; m  4,0015u; mn  1,0087u;1u  931 Khẳng định sau liên c quan đến phản ứng hạt nhân A.tỏa 18.06MeV B.thu 18,06MeV C.tỏa 11,02MeV D.thu 11,02MeV Bài Dùng prôtôn bắn vào hạt nhân Li thu hai hạt nhân giống X Biết mp  1, 0073u ; mLi  7,014u;m X  4,0015u;1u c  931,5 MeV Kết luận sau đúng? A.tỏa 12MeV B.thu 12MeV C.tỏa 17MeV D.thu 17MeV 235 144 Bài Cho pản ứng hạt nhân phân hạch Urani 235 sau: n 92 U 56 Ba 89 36 Kr  30  200MeV Biết MeV 1u  931,5 Độ hụt khối phản ứng c A.0,3148u B.0,2147u C.0,2848u D.0,2248u Bài Cho phản ứng hạt nhân: n 3 Li  T    4,8MeV Cho biết mn  1,0087u; mT  3,016u ; MeV m  4, 0015u;1u  931,5 Khối lượng hạt nhân Li có giá trị c A.6,1139u B.6,0839u C.6,411u D.6,0139u Bài Năng lượng liên kết hạt nhân đơteri 2,2MeV He 28MeV Nếu hai hạt nhân đơteri tổng hợp thành 42 He lượng tỏa là: A.30,2MeV B.23,6MeV C.25,8MeV D.19,2MeV 12 Bài Xem ban đầu hạt nhân C đứng yên Cho biết mC  12,0000u; m  4,0015u Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân thành hạt  A.6,7.10-13J B.7,7.10-13J C.8,2.10-13J D.5,6.10-13J Bài Tính lượng cần thiết để tách hạt nhân 16 O thành bốn hạt nhân Heli Cho khối lượng hạt nhân: mO  15,9949u; m  4,0015u;1u.c2  931,5MeV A.10,34MeV B.12,04MeV C.10,38MeV Trang 25 D.13,2MeV Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Bài Cho phản ứng hạt nhân 10 n 36 Li  T    4,8MeV Năng lượng tỏa phân tích hồn tồn 1g Li A.4,13.1023MeV B.2,41.1023MeV C.4,82.1023MeV D.5,64.1023MeV Bài Cho phản ứng hạt nhân: 12 H 13 H 24 He 10 n  17,6MeV Năng lượng tỏa tổng hợp 1g khí Heli xấp xỉ A.4,24.108J B.4,24.105J C.5,03.1011J D.4,24.1011J Bài 10 Cho phản ứng hạt nhân: D  T    n Biết độ hụt khối hạt nhân D, T,  là: mD  0,0024u; mT  0,0087u; m  0,0305u Cho 1u  931MeV / c2 Năng lượng tỏa phản ứng A.1,806MeV B.18,06MeV C.180,6MeV D.18,06eV Bài 11 Cho phản ứng hạt nhân: D  D 2 He 0 n Cho biết độ hụt khối D 0,0024u tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng nhiều tổng lượng nghỉ hạt sau phản ứng 3,25MeV Năng lượng liên kết hạt nhân 32 He A.7,235MeV B.6,482MeV C.7,7188MeV D.12,964eV 12 Bài 12 Dưới tác dụng xạ gamma, hạt nhân C đứng yên tách thành hạt nhân 42 He Tần số tia gamma 4.1021 Hz , hạt 42 He có động Cho mC  12,000u; mHe  4,0015u , số Plăng h  6,625.1034 J s;1u.c  931MeV Tính động hạt Heli A 5,56.1013 J B 4,6.1013 J C 6,6.1013 J D 7,56.1013 J Bài 13 Để phản ứng 94 Be     42 He  10 n xảy ra, lượng tử  phải có lượng tối thiểu bao nhiêu? Cho biết hạt nhân Be đứng yên, mBe  9,01218u; mHe  4,0026u; mn  1,0087u;1u  931,5MeV / c A.2,53MeV B.1,44MeV C.1,75MeV D.1,6MeV 2.Phản ứng hạt nhân kích thích Bài Một hạt nhân có khối lượng m  5.0675.1027 kg chuyển động với động 4,78MeV Động lượng hạt nhân A.3,875.10-20N.s B.7,75.10-20N.s C.8,8.10-20N.s D.2,4.10-20N.s Bài Một proton có động 1,5MeV bắn vào hạt nhân 37 Li đứng n sinh hai hạt nhân X có chất giống không kèm theo xạ gamma Cho biết khối lượng ác hạt nhân mLi  7,0144u; mp  1,0073u; mX  4,0015u Động hạt nhân X A.9,5Mev B.9,6MeV C.9,7MeV D.4,5MeV 27 Bài Một hạt α có động 3,9MeV đến đập vào hạt nhân 13 Al đứng yên gây nên phản ứng hạt nhân 27 30  13 Al 10 n 15 P Tính động hạt sau phản ứng Cho khối lượng hạt nhân m  4,0015u; mn  1,0087u; mAl  26,97345u; mP  29,97005u;1u  931MeV / c A.17,4MeV B.0,54MeV C.0,5MeV D.0,4MeV Bài Dùng prơtơn có động 5,45MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên tạo hai hạt nhân hạt nhân 36 Li hạt nhân X Biết động hạt nhân Li 3,05MeV Cho khối lượng hạt nhân mBe  9,01219u; mp  1,0073u; mLi  6,01513u; mX  4,0015u;1u  931MeV / c Động hạt X A.8,11MeV B.5,06MeV C.5,07MeV D.5,08MeV Bài Hạt α có động 7,7MeV đến va chạm với hạt nhân 14 đứng yên, gâu nên phản ứng hạt nhân N  14 N 1 H  X Cho biết m  4,0015u; mH  1,0073u; mN  13,9992u; mX  16,9947u Động tối thiểu hạt α để phản ứng xảy A.1,21MeV B.1,32MeV C.1,24MeV D.2MeV Bài Hạt α có động 6,3MeV bắn vào hạt nhân Be đứng yên, gâu nên phản ứng hạt nhân 12 C gấp lần  94 Be 12 C  n Cho biết phản ứng tỏa lượng 5,7MeV, động hạt động hạt nơtron Động hạt nơtron Trang 26 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 A.9,8MeV B.9MeV C.10MeV D.2MeV Bài Dùng hạt α có động 4,21MeV vào hạt nhân nitơ đứng yên gâu phản ứng hạt nhân 17  14 N 1 p 8 O Biết phản ứng thu lượng 1,21MeV động hạt ôxy gấp hai lần động hạt proton Động hạ proton A.1,0MeV B.3,6MeV C.1,8MeV D.2,0MeV Bài Cho hạt proton có động 1,2MeV bắn phá hạt nhân Li đứng yên tạo hai hạt nhân X giống tốc độ chuyển động gấp đôi Cho biêt phản ứng tỏa lượng 17,4MeV không sinh xạ gamma Động hạt nhân X có tốc độ lớn A.3,72MeV B.6,2MeV C.12,4MeV D.14,88MeV 14 14 Bài Bắn hạt α vào hạt nhân N đứng yên có phản ứng  7 N 1 p 17 O Các hạt sinh có véctơ vận tốc Cho khối lượng hạt nhân (tính đơn vị u) xấp xỉ số khối Tỉ số tốc độ hạt nhân ôxy hạt α A B C 17 81 D 21 14 14 17 Bài 10 Bắn hạt α vào hạt nhân N gây nên phản ứng  7 N 8 O 1 p Các hạt sinh có véctơ vận tốc Cho khối lượng hạt nhân (tính đơn vị u) xấp xỉ số khối Tỉ số động hạt nhân ôxy hạt nhân α A B C 17 81 D 81 14 14 17 Bài 11 Bắn hạt α vào hạt nhân N gây nên phản ứng  7 N 8 O 1 p Các hạt sinh có véctơ vận tốc, phản ứng thu lượng 1,21MeV Cho khối lượng hạt nhân thỏa mãn: mO m  0, 21 mO  mp  mp m  0,012  mO  mp  Động hạt α 2 A.1,555MeV B.1,656MeV C.1,958MeV D.2,559MeV 14 14 Bài 12 Bắn hạt  vào hạt nhân N đứng yên, ta có phản ứng sau:  7 N 18 O  p Giả sử hạt sinh có vận tốc Tính động hạt sinh theo động W hạt  Cho khối lượng hạt nhân số khối chúng tính theo đơn vị u 17 17 A Wp  W ; WO  W B Wp  W ; WO  W 81 81 81 81 17 17 C Wp  W ; WO  W D Wp  W ; WO  W 18 18 18 18 Bài 13 Dùng proton có động 5,45MeV bắn vào hạt nhân 94 Be đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X hạt  Hạt  bay theo phương vng góc với phương tới proton có động 4MeV Khi tính động hạt, lấy khối hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử số khối chúng Năng lượng tỏa phản ứng A.3,125MeV B.4,225MeV C.1,145MeV D.2,125MeV Bài 14 Dùng hạt α có động 5,3MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên gây phản ứng hạt nhân  94 Be  n  X Hai hạt sinh có phương véc tơ vận tốc vng góc Cho biết tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng nhiều tổng lượng nghỉ ác hạt sau phản ứng 5,6791MeV; khối lượng cá hạt m  3,968mn ; mX  1,8965mn Động hạt X A.0,92MeV B.0,95MeV C.0,84MeV D.0,75MeV Bài 15 Bắn hạt proton có khối lượng mp vào hạt nhân Li đứng yên Phản ứng tạo hai hạt nhân X giống hệt có khối lượng mX bay với độ lớn vận tốc v X hợp với phương ban đầu proton góc 450 Vận tốc hạt proton m v 2m X v X 2mX v X m v A v p  X X B v p  C v p  X X D v p  mp mp mp mp 23 Bài 16 Dùng proton có động 5,58MeV bắn phá hạt nhân 11 Na đứng yên sinh hạt α hạt nhân X không kèm theo xạ gamma Biết lượng tỏa phản ứng chuyển hết thành động hạt tạo thành; động hạt α 6,6MeV động hạt X 2,648MeV Cho khối Trang 27 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 lượng hạt nhân tính theo đơn vị u số khối Góc tạo hướng chuyển động hạt α hướng chuyển động hạt proton A.1470 B.1480 C.1500 D.1200 Bài 17 Bắn proton vào hạt nhân Li đứng yên Phản ứng hạt nhân sinh hai hạt nhân X giống có tốc độ Biết tốc độ proton lần tốc độ hạt nhân X Coi khối lượng hạt nhân số khối theo đơn vị u Góc tạo phương chuyển động hai hạt nhân X A.600 B.900 C.1200 D.1500 Bài 18 Dùng hạt α có động 5,00MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên, gây phản ứng tạo thành hạt nơtron hạt 12 C Hai hạt sinh có véctơ vận tốc hợp với góc 80 Cho biết phản ứng tỏa lượng 5,6MeV Coi khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ số khối Động hạt nhân 12 C có giá trị gần A.7MeV B.0,589MeV C.8MeV D.2,5MeV 14 Bài 19 Bắn hạt α có động 4MeV vào hạt nhân N đứng yên, gây phản ứng hạt nhân 17  14 N 8 O  p Biết động hạt proton 2,09MeV hạt proton chuyển động theo hướng hợp với hướng chuyển động hạt α góc 600 Coi khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ số khối chúng Xác định lượng mà phản ứng tỏa hay thu vào A.Tỏa lượng 2,1MeV B.Thu lượng 1,2MeV C.Tỏa lượng 1,2MeV D.Thu lượng 2,1MeV Bài 20 Dùng chùm proton bắn phá hạt nhân Li đứng yên tạo hai hạt nhân X giống có động W bay theo hai hướng hợp với góc φ không sinh tia gamma Biết tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng nhiều tổng lượng nghỉ hạt tạo thành 2W Coi khối lượng hạt nhân đo đơn vị u gần số khối 7 5 A cos    B cos   C cos   D cos    8 6 Bài 21 Một hạt nơtron có động 2MeV bắn vào hạt nhân Li đứng yên, gây phản ứng hạt nhân tạo thành hạt α hạt T, Các hạt α T bay theo hướng hợp với hướng tới hạt nơtron góc tương ứng 150 300 Bỏ qua xạ gamma Cho tỉ số khối lượng hạt nhân tỉ số số khối chúng Phản ứng thu hay tỏa lượng? A.17,4MeV B.0,5MeV C 1,3MeV D 1,66MeV 3.Năng lượng phóng xạ 210 Bài Hạt nhân phóng xạ ponoli 84 Po đứng yên phát tia  sinh hạt nhân X Gọi K động năng, v vận tốc, m khối lượng hạt Biểu thức sau đúng? v K K v m K v K m v m m A X    X B   X  X C      D     X K vX m K X v m K X v X mX K X vX m Bài Hạt nhân A có khối lượng mA , đứng yên, phóng xạ thành hai hạt nhân B (có khối lượng mB ) hạt nhân C (có khối lượng mC ) theo phương trình phóng xạ: A  B  C Nếu động hạt B K phản ứng tỏa lượng E m  mC m  mC mB m A E  K B B B E  K B B C E  K B D E  K B B mC mB mB  mC mC 210 Bài Hạt nhân phóng xạ ponoli 84 Po đứng yên phát tia  sinh hạt nhân X Gọi K động năng, v vận tốc, m khối lượng hạt Biểu thức sau đúng? v K K v m K v K m v m m A X    X B   X  X C      D     X K vX m K X v m K X v X mX K X vX m Bài Hạt nhân A có khối lượng mA , đứng yên, phóng xạ thành hai hạt nhân B (có khối lượng mB ) hạt nhân C (có khối lượng mC ) theo phương trình phóng xạ: A  B  C Nếu động hạt B K phản ứng tỏa lượng E Trang 28 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 A E  K B mB  mC m  mC mB m B E  K B B C E  K B D E  K B B mC mB mB  mC mC Bài Hạt nhân mẹ 226 88 Ra đứng yên biến đổi thành hạt  hạt nhân 222 86 Rn Cho biết mRa  225,977u; mRn  221,970 u; m  4,0015 u Động hạt Rn hạt  A WRn  90MeV ; W  503MeV B WRn  540.10 29 MeV ; W  303,03.10 29 MeV C WRn  305MeV ; W  0,09MeV D WRn  0,09MeV ; W  5,03MeV Bài Một hạt nhân có số khối A, đứng yên, phát hạt  với tốc độ v Lấy gần khối lượng hạt nhân theo số khối A thính theo đơn vị u Tốc độ giật lùi hạt nhân 2v 4v v 4v A B C D A4 A A4 A4 226 Bài Hạt nhân 88 Ra đứng yên phóng xạ  biến đổi thành hạt nhân X, biết động K  4,8MeV Lấy khối lượng hạt nhân (tính u) số khối chúng, lượng tỏa phản ứng A.1,231MeV B.2,596MeV C.4,886MeV D.9,667MeV 234 234 Bài Hạt nhân phóng xạ 92 U đứng yên phát hạt  theo phương trình 92 U 24 He  ZA X Năng lượng tỏa pản ứng 14,15MeV Xem khối lượng hạt nhân gần số khối tính theo đơn vị u Động hạt  A.13,72MeV B.12,91MeV C.13,91MeV D.12,79MeV Bài Hạt nhân A đứng yên phân rã thành hạt nhân B có khối lượng mB hạt  có khối lượng m Tỉ số động hạt nhân B động hạt  sau phân rã 2 m  m  m B    C B D  B  m  mB   m  Bài 10 Cho lượng liên kết riêng hạt  7,1MeV, U234 7,63MeV, Th230 7,7MeV Một hạt nhân U234 phóng xạ tia  tạo thành đồng vị thori Th230 Năng lượng tỏa A.8,98MeV B.13,98MeV C.17,7MeV D.12,9eV 222 Bài 11 Hạt nhân 86 Rn chất phóng xạ phát tia α chuyển thành hạt nhân X Biết phóng xạ tỏa lượng 12,5MeV dạng động hai hạt sinh Cho biết tỉ lệ khối lượng hạt nhân X hạt α 54,5 Trong thực tế người ta đo động hạt α 11,74MeV Sự sai lệch kết tính tốn kết đo giải thích có phát xạ gamma Tính lượng xạ gamma A.0,51MeV B.0,52MeV C.0,53MeV D.0,54MeV 4.Năng lượng phản ứng phân hạch phản ứng nhiệt hạch 235 139 Bài Phản ứng phân hạch Urani 10 n 92 U 95 42 Mo 57 La   n    1 e  Cho biết khối lượng m A  mB hạt nhân mU  234,99u; mMo  94,88u; mLa  138,87u; mn  1,01u; me  0;1uc  931MeV Năng lượng tỏa phân hạch A.216,4MeV B.227,14MeV C.214,13MeV D.227,18MeV 235 94 140 Bài Cho phản ứng phân hạch: n 92 U 38 Sr 54 Xe  20 n  185MeV Năng lượng toàn phần tỏa 1kg U235 bị phân hạch A.0,758.1016J B.7.58.1016J C.75,8.1012J D.758.1016J Bài Năng lượng trung bình tỏa phân hạch hạt nhân U235 200MeV Một nhà máy điện ngun tử dùng ngun liệu Urani có cơng suất 500MW, hiệu suất 20% Khối lượng Urani tiêu thụ hàng năm nhà máy A.865,12kg B.926,74kg C.961,76kg D.982,35kg Bài Một nhà máy điện nguyên tử có công suất 5MW, hoạt động với hiệu suất 17% Sau thời gian ngày đêm có khối lượng U235 bị phân hạch cho phân hạch giải phóng 3,2.10-11J A.32g B.31g C.34g D.42g Trang 29 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 235 Bài Trong phản ứng phân hạch hạt nhân 92 U , lượng trung bình tỏa phân hạch hạt nhân 200MeV Nếu 40% lượng biến thành điện điện kWh 235 phân hạch hoàn toàn 500kg 92 U Cho biết số Avogadro N A  6,023.1023 mol 1 A 4,55.109 kWh B 4,54.109 kWh C 4,56.109 kWh D 4,53.109 kWh 235 Bài Một nhà máy điện hạt nhân dùng lượng phân hạch hạt nhân 92 U với hiệu suất 30% Trung bình hạt 235 92 U phân hạch tỏa lượng 200MeV Trong 365 ngày đêm hoạt động, nhà máy 235 tiêu thụ khối lượng 92 U nguyên chất 2461kg Cho biết số Avogadro N A  6,023.1023 mol 1 Công suất phát điện nhà máy A.1919MW B.1920MW C.1921MW D.1922MW 235 Bài Một tàu ngầm hạt nhân có cơng suất 160kW, dùng lượng phân hạch hạt nhân 92 U với hiệu suất 20% Trung bình hạt nhân 235 92 U phân hạch tỏa lượng 200MeV Hỏi sau tàu ngầm tiêu thụ hết 0,5kg U nguyên chất? Cho N A  6,023.1023 mol 1 A.592 ngày B.593 ngày C.594 ngày D.595 ngày Bài Một nhà máy điện ngun tử có cơng suất phát điện 182.10 W , dùng lượng phân hạch hạt 235 235 nhân 92 U với hiệu suất 30% Trung bình hạt 92 U phân hạch tỏa lượng 200MeV Hỏi 235 92 365 ngày đêm hoạt động, nhà máy tiêu thụ khối lượng 235 92 U nguyên chất bao nhiêu? Cho số Avogadro N A  6,023.1023 mol 1 A.2333kg B.2461kg C.2362kg D.2263kg Bài Một nhà máy điện hạt nhân có cơng suất phát điện 1920MW, dùng lượng phân hạch hạt 235 235 nhân 92 U với hiệu suất 30% Trung bình hạt 92 U phân hạch tỏa lượng 3, 2.1011 J Nhiên liệu dùng hỗn hợp chứa 235 92 U làm giàu 36% Hỏi 365 ngày hoạt động, nhà máy tiêu thụ khối lượng nhiên liệu bao nhiêu? Coi N A  6,022.1023 mol 1 A.6,9 B.6,6 C.6,8 D.6,7 Bài 10 Tính lượng giải phóng tổng hợp hai hạt nhân đơteri thành hạt nhân heli phản ứng nhiệt hạch Cho biết khối lượng hạt nhân mD  2,01402u; mHe  4,0015u;1uc  931MeV A.26,4MeV B.27,4MeV C.24,7MeV D.27,8MeV Bài 11 Cho phản ứng hạt nhân T  D 2 He  n  17,6MeV Lấy N A  6,02.10 23 mol 1 Năng lượng tỏa tổng hợp gam khí heli xấp xỉ A 4, 24.108 J B 4, 24.105 J C 5,03.1011 J D 4, 24.1011 J Bài 12 Cho phản ứng hạt nhân D  D  T 11 p  5,8.1013 J Nước tự nhiên có chứa 0,015% nước nặng D2O Cho biết khối lượng mol D2O 20 g , số Avogadro N A  6,02.1023 mol 1 Nếu mol dùng tồn D có 1kg nước để làm nhiên liệu cho phản ứng lượng thu A 2,6.109 J B 2,7.109 J C 2,5.109 J D 5, 2.109 J Bài 13 Công suất phát xạ Mặt Trời 3,9.1026W Mỗi ngày đêm khối lượng Mặt Trời giảm lượng A.3,744.1014kg B.7,34.1014kg C.7,34.104kg D.3,744.1010kg Bài 14 Do phát xạ nên ngày đêm khối lượng Mặt Trời giảm lượng 3,744.1014 kg Biết tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m / s Cơng suất xạ (phát xạ) trung bình Mặt Trời A 3,9.1020 MW B 4,9.1040 MW C 5,9.1010 MW D 3,9.1015 MW Bài 15 Mặt Trời có khối lượng 2.1030 kg cơng suất xạ 3,8.1026 W Nếu công suất xạ không đổi sau tỉ năm nữa, phần khối lượng giảm phần trăm khối lượng Xem năm có 365,2422 ngày c  3.108 m / s A.0,005% B.0,006% C.0,007% D.0,008% Trang 30 Hạt nhân nguyên tử - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 Bài 16 Mặt Trời có khối lượng 2.1030 kg cơng suất xạ 3,9.1026 W Nếu công suất xạ không đổi sau nữa, khối lượng giảm 0,01% Xem năm có 365,2422 ngày c  3.108 m / s A.0,85 tỉ năm B.1,46 tỉ năm C.1,54 tỉ năm D.2,12 tỉ năm 26 Bài 17 Mặt Trời có cơng suất xạ tồn phần 3,8.10 W Giả thiết sau giây Mặt Trời có 200 triệu heli tạo kết chu trình cacbon-nitơ:  11 H  42 He   10 e  Chu trình đóng góp phần trăm vào công suất xạ Mặt Trời Biết chu trình tỏa lượng 26,8MeV A.32% B.33% C.34% D.35% Trang 31