Vật lý hạt nhân. A.Tóm tắt lí thuyết. 1.Cấu tạo hạt nhân nguyên tử. +Nguyên tử đợc cấu tạo bởi:một hạt ở giữa gọi là hạt nhân, xung quanh là các electron. +Hạt nhân đợc cấu tạo bởi các nuclôn đó là:prôtôn(p),mang một điện tích nguyên tố dơng+e và nơtrôn(n),không mang điện. +Nếu một nguyên tố có stt Z trong bảng HTTH (Z gọi là nguyên tử số) thì nguyên tử của nó có Z electron ở vỏ ngoài và hạt nhân của nó có Z prôtôn và N nơtrôn.Tổng số A=Z+N gọi là khối lợng số hặc số khối +Ta thờng kí hiệu nguyên tử hoặc hạt nhân của nó là: X A Z hoặc XA 2.Lực hạt nhân. Các nuclôn tơng tác với nhau bằng lực hạt nhân. Lực hạt nhân có bán kính tác dụng vào khoảng 10 -15 m. 3.Đồng vị. Các nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z nhng có số nơtrôn N khác nhau gọi là đồng vị. 4.Đơn vị khối lợng nguyên tử. ĐVKLNT(hay ĐV cacbon) kí hiệu là u,bằng 1/12 khối lợng của đồng vị phổ biến của nguyên tử cacbon C 12 6 *Số Avôgađrô N A là số nguyên tử trong 12gam C 12 6 Giá trị: N A =6,022.10 23 /mol 5.Sự phóng xạ. Phóng xạ là hiện tợng một hạt nhân tự động phóng ra những bức xạ gọi là tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. 6.Các tia phóng xạ. +Tia anpha( ):là các hạt nhân của nguyên tử He 4 2 , có v=10 7 m/s,làm ion hóa môi trờng,khả năng đâm xuyên không lớn +Tia bêta: gồm hai loại là bêta cộng( + ) và bêta trừ( ) bêta trừ( ):là các electron bêta cộng( + ) còn đợc gọi là pôzitôn:là các electron dơng Các hạt có vậntốc lớn xấp sỉ vận tốc ánh sáng,làm ion hóa môi trờng +Tia gamma( ):là sóng điện từ có bớc sóng rất ngắn(dới 0,01nm),không bị lệch trong điện trờng,có khả năng đâm xuyên lớn. 7.Định luật phóng xạ. NX:HTPX hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động ngoài ĐLPX:Mỗi chất phóng xạ đợc đặc trng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã,cứ sau mỗi chu kỳ này thì 1/2 số nguyên tử của chất ấy đã biến đổi thành chất khác. Biểu thức: Tt t m emm / 0 0 2 == , Tt t N eNN / 0 0 2 == Với : 693,02 TT Ln == gọi là hằng số phóng xạ m,N:khối lợng hoặc số nguyên tử của chất phóng xạ ở thời điểm t Mối liên hệ giữa m và N: A Nm N A . = ( m<g>,A<g>) 8.Độ phóng xạ (H). Độ phóng xạ của một lợng chất phóng xạ là đại lợng đặc trng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu, đo bằng số phân rã trong 1 giây Biểu thức: H= t o t eHNeN == 0 Vậy: Độ phóng xạ bằng số nguyên tử nhân với hằng số phóng xạ Đơn vị: becơren( Bq) hoặc curi( Ci), 1Ci=3,7.10 10 Bq 9.Phản ứng hạt nhân Đ/n:Là tơng tác giữa hai hạt nhân dẫn đến sự biến đổi chúng thành hạt nhân khác PT biểu diễn:A+B C+D TH riêng:Sự phóng xạ: A B+C (hạt nhân mẹ phóng ra bức xạ và chuyển thành hạt nhân con) 10.Các ĐLBT trong phản ứng hạt nhân. +Bảo toàn số nuclôn( số khối A) + Bảo toàn điện tích ( hoặc nguyên tử số Z) + Bảo toàn năng lợng và bảo toàn động lợng 11.Sự phóng xạ và các quy tắc dịch chuyển. *Phóng xạ . Phơng trình: YHeX A Z A Z , , 4 2 + Với += += 2 4 , , ZZ AA Kết luận:Hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng HTTH so với hạt nhân mẹ * Phóng xạ . Phơng trình: YeX A Z A Z , , 0 1 + Với = = 1 , , ZZ AA Kết luận:Hạt nhân con tiến1ô trong bảng HTTH so với hạt nhân mẹ Bản chất của phóng xạ là trong hạt nhân một nơtrôn biến thành một prôtôn cộng với một electron và một nơtrinô: n ++ ep * Phóng xạ + . Phơng trình: YeX A Z A Z , , 0 1 + + + Với += = 1 , , ZZ AA Kết luận:Hạt nhân con lùi1ô trong bảng HTTH so với hạt nhân mẹ Bản chất của phóng xạ + là sự biến đổi của prôtôn thành nơtrôn cộng với một pôzitôn và một nơtrinô: p ++ + en *Phóng xạ .Là phóng xạ đi kèm theo các phóng xạ và ,không có sự biến đổi hạt nhân trong phóng xạ . 12.Phản ứng hạt nhân nhân tạo. *K/n:Là phản ứng hạt nhân do con ngời tạo ra bằng cách dùng những hạt nhẹ(gọi là đạn) bắn phá những hạt nhân khác (gọi là bia) *Bk quỹ đạo của hạt mang điện chuyển động trong máy gia tốc Xiclôtrôn: R= qB mv 13.Ưng dụng của các đồng vị phóng xạ. *Phơng pháp nguyên tử đánh dấu:Dùng để theo dõi sự di chuyển của chất lân trong thực vật bằng cách cho lân P32 vào lân thờng P31, vì P32 là chất phóng xạ lên ta theo dõi sự phóng xạ thì ta biết quá trình vận chuyển chất. *Dùng phóng xạ .Để tìm khuyết tật trong các sản phẩm đúc, bảo quản thực phảm,chữa bệnh ng th *Phơng pháp cacbon14.Dùng để xác định tuổi của cổ vật bằng cách đo độ phóng xạ của vật ở thời điểm hiện tại từ đó suy ra tuổi của vật. 14.Các tiên đề Anhxtanh. *Tiên đề 1.Các hiện tợng vật lí xảy ra nh nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính. *Tiên đề 2.Vận tốc ánh sáng trong chân không đối với mọi hệ quy chiếu quán tính có cùng một giá trị c, không phụ thuộc vào vận tốc của nguồn sáng hay máy thu.c=3.10 8 m/s 15.Hệ thức Anhxtanh giữa năng lợng và khối lợng. Bt: E=m.c 2 Lu ý:1MeV/c 2 =1,7827.10 -30 kg, 1u=931MeV/c 2 16.Độ hụt khối và năng lợng liên kết. Độ hụt khối. m =m 0 m 0 m 0 =Zm p + Nm n : Tổng khối lợng của các nuclôn khi cha liên kết Năng lợng liên kết. 2 0 )( cmmE = Năng lợng liên kết đợc toả ra dới dạng động năng của các hạt nhân hoặc năng lợng tia . Tỉ số: AE / gọi là năng lợng liên kết riêng,hạt nhân có AE / càng lớn thì càng bền vững 17.Phản ứng hạt nhân toả năng lợng và thu năng lợng. Một phản ứng trong đó các hạt sinh ra có tổng khối lợng bé hơn các hạt ban đầu,nghĩa là bền vững hơn,là phản ứng tỏa năng lợng. Một phản ứng hạt nhân sinh ra các hạt có tổng khối lợng lớn hơn các hạt ban đầu (kém bền vững) là phản ứng thu năng lợng . 18.Hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lợng. Sự phân hạch:Là hiện tợng một hạt nhân(loại rất nặng) hấp thụ một nơtrôn rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình. Phản ứng nhiệt hạch:Là sự kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn. B.Bài tập vận dụng. Câu1.Hạt nhân nguyên tử luôn luôn: A.không mang điện B.mang điện dơng C.mang điện âm D.mang điện dơng hay âm ,tuỳ loại nguyên tử Câu2.Hạt nhân nguyên tử chứa: A.toàn nơtron C.cả nơtron,prôtôn và electron4/2/2008 B.toàn prôtôn D.nơtron và prôtôn(trừ hạt nhân nguyên tử hyđrô) Câu3.Đồng vị là nguyên tử mà hạt nhân chứa: A.cùng số prôtôn,nhng khác số nơtron B. cùng số nơtron,nhng khác số prôtôn C. cùng số nuclon,nhng số prôtôn và nơtron khác nhau D. cùng số prôtôn và số nơtron,nhng số khối khác nhau Câu4.Đơn vị khối lợng nguyên tử là: A.khối lợng của hạt nhân nguyên tử hyđro B.khối lợng của một nguyên tử hyđro C.khối lợng bằng 1/12 khối lợng của hạt nhân nguyên tử cacbon D.khối lợng bằng 1/12 khối lợng của C12 của nguyên tử cacbon Câu5.Cho các tia , , qua khoảng giữa hai bản cực của một tụ điện thì: A.tia lệch nhiều hơn cả,sau đó đến tia và B. tia lệch về phía bản dơng, tia lệch về phía bản âm của bản tụ C. tia không bị lệch D. tia không bị lệch Câu6.Chu kì bán rã của một chất phóng xạ là khoảng thời gian để: A.quá trình phóng xạ lặp lại nh lúc ban đầu B.một nửa số nguyên tử chất ấy biến thành chất khác C.khối lợng chất ấy giảm đi một nửa D.một nửa số nguyên tử chất ấy hết khả năng phóng xạ Câu7.Biểu thức của định luật phóng xạ là: A.N=N 0 e t B. t eNN 0 = C. N 0 =Ne t D. t eNN /1 0 = Câu8.Hệ thức giữa chu kỳ bán rã T và hằng số phóng xạ là: A. =cT B.T=Ln2. C. 2log = T D. 2Ln T = Câu9.Trong phản ứng hạt nhân có sự bảo toàn : A. số nuclon B. số prôtôn C. số nơtron D.khối lợng Câu10.Trong phóng xạ so với hạt nhân mẹ ,hạt nhân con ở vị trí : A.tiến 1 ô B.tiến 2 ô C.lùi 1 ô D.lùi 2 ô Câu11. Trong phóng xạ so với hạt nhân mẹ ,hạt nhân con ở vị trí : A.tiến 1 ô B.tiến 2 ô C.lùi 1 ô D.lùi 2 ô Câu12. Trong phóng xạ + so với hạt nhân mẹ ,hạt nhân con ở vị trí : A.tiến 1 ô B.tiến 2 ô C.lùi 1 ô D.lùi 2 ô Câu13.Có thể dùng máy Xiclôtron để gia tốc: A.chỉ các electron B.chỉ các hạt mang điện dơng C.chỉ các hạt mang điện âm hoặc dơng D.các hạt mang điện hoặc không mang điện Câu14.Bán kính quỹ đạo của hạt mang điện q,khối lợng m,chuyển động với vận tốc v trong máy Xiclôtron là: A. qB mv R = B. mv qB R = C. mB qv R = D. qv mB R = Câu15.Trong phản ứng hạt nhân xPbP + 205 82 209 84 ;thì x là: A.hạt B.hạt C.nơtron D.prôton Câu16.Trong phản ứng hạt nhân xNC + 14 7 14 6 ;thì x là: A.hạt B.hạt C.nơtron D.prôton Câu17.Trong phản ứng hạt nhân e HOFx 4 2 16 8 19 9 ++ ;thì x là: A.hạt B.hạt C.nơtron D.prôton Câu18.Một chất phóng xạ có chu kì bán rã T=8năm,có khối lợng ban đầu 1kg.Sau 4 năm, l- ợng chất phóng xạ còn lại là: A.0,7kg B.0,75kg C.0,65kg D.0,8kg Câu19. Một chất phóng xạ có chu kì bán rã T=30ngày,thì hằng số phóng xạ là: A.2,7.10 -4 s -1 B. 2,7.10 -5 s -1 C. 2,7.10 -6 s -1 D. 2,7.10 -7 s -1 Câu20.1g cacbon tự nhiên có độ phóng xạ là 2,8Bq,biết chu kì bán rã của cacbon là 5600 năm.Nếu 1g cacbon của một cổ vật bằng gỗ có độ phóng xạ là 0,7Bq thì tuổi của cổ vật là: A.22400năm B. 11200năm C. 2800năm D. 44800năm Câu21.Trong vật lí hạt nhân đơn vị khối lợng là: A.kg B.đơn vị khối lợng nguyên tử (u) C.đơn vị ev/c 2 hoặc Mev/c 2 D.cả A,B và C đều đúng. Câu22.Hạt nhân nguyên tử Bi 209 83 đợc cấu tạo bởi: A.209n,83p B.83n,209p C.126n,83p D.83n,126p Câu23.Tính độ hụt khối và năng lợng liên kết của hạt nhân Co 60 27 biết . m Co =55,940u,m p =1,007276u,m n =1,008665u A. m=4,542397u, E=6,766.10 -10 J;B. m=2,542397u, E=3,766.10 -10 J C. m=3,542397u, E=5,766.10 -10 J;D. m=5,542397u, E=7,766.10 -10 J Câu24.Cho hạt nhân e H 4 2 biết m He =4,001506u,m p =1,00726u,m n =1,008665u,u=931,5MeV/c 2 .Năng lợng liên kết riêng của hạt nhân e H 4 2 là: A.7,073811eV B.9,073811MeV C. 7,073811MeV D.7,6311MeV Câu25.Mỗi phản ứng phân hạch của U235 tỏa ra trung bình 200MeV.Năng lợng do 1g U235 tỏa ra,nếu phân hạch hết là: A.8,2.10 9 J B.82.10 9 J C.850.10 9 J D.8,5.10 9 J Câu26.Trong dãy phân rã phóng xạ YX 207 92 235 92 có bao nhiêu hạt và đợc phát ra: A.3 và 4 B. 7 và 4 C. 4 và 7 D. 7 và 2 Câu27. Gọi s là hệ số nhân nơtron, thì ĐK cần và đủ để phản ứng dây chuyền có thể sảy ra là: A.s <1 B.s >1 C.s =1 D.s 1 Câu28.Số nguyên tử có trong 5g Rn 222 86 hạt: A.13,5.10 22 hạt B. 1,35.10 22 hạt C. 3,15.10 22 hạt D. 31,5.10 22 hạt Câu29.Đồng vị phóng xạ Cu 66 29 có chu kì bán rã T=4,3phút .Sau thời gian t=12,9 phút,độ phóng xạ của đồng vị này giảm xuống còn: A.85% B.87,5% C.82,5% D.80% Câu30.Cho phản ứng hạt nhân: NeHepNa 20 10 4 2 23 11 ++ .Biết m Na =22,983734u,m p =1,007276u, m He =4,001506u, m Ne =19,986950u.Kết luận nào sau là đúng: A.thu năng lợng, E =1,38MeV B. thu năng lợng, E =2,38MeV C. toả năng lợng, E =2,38MeV D. toả năng lợng, E =1,38MeV Câu 31: Cho các tia phóng xạ , , , + đi vào một điện trờng đều theo phơng vuông góc với đờng sức .Tia không bị lệch hớng trong điện trờng là : A.Tia B.tia C.tia + D.tia Câu 32:Cho phản ứng hạt nhân : 1 14 1 0 6 1 A Z n X C p+ + .Số Z và A của hạt nhân X lần lợt là A. 6 vcà 15 B. 7 và 15 C. 6 và 14 D. 7 và 14 Câu 33: Một chất phóng xạ có chu kì bán rã là T . Ban đầu có 80mg chất phóng xạ này .Sau khoảng thời gian t=2T ,lợng chất này còn lại là : A. 20mg B.40mg C.60mg D.10mg Câu 34:Hạt nhân 31 15 P có : A. 31 prôtôn và 15 nơtrôn B. 15 prôtôn và 31 nơtrôn C. 16 prôtôn và 15 nơtron D. 15 prôtôn và 16 nơtron Câu 35: Cho phản ứng hạt nhân : 27 13 Al X n + + hạt nhân X là : A. 24 12 Mg B. 30 15 Mg C. 20 10 Ne D. 23 11 Na Câu 36: Chất phóng xạ iốt 131 53 I có chu kì bán rã 8 ngày .Lúc đầu có 200g chất này .Sau 24 ngày ,số gam iốt phóng xạ đã biến thành chất khác là : A. 175g B. 150g C.50g D.25g Câu 37: Các nguyên tử đợc gọilà đồng vị khi hạt nhân của chúng có : A. cùng số nuclôn B. cùng số nơtron C. cùng khối lợng D. cùng số prôtôn. Câu 38: Với c là vận tốc ánh sáng trong chân không ,hệ thức Anhxtanh giữa năng lợng nhỉ E và khối lợng m của vật là : A. E= m.c 2 B. E=m.c 2 /2 D. E= 2m.c 2 D. E= m 2 c Câu 39: Nếu mộpt chất phóng xạ có hằng số phóng xạ thì có chu kì bán rã là : A. ln 2 T = B. ln 2 T = C. ln 2T = D.T= ln 2 Câu 10:Số prôtôn và số nơtrôn của hạt nhân vàng 197 79 Au là : A. n P =197 và n n =118 B. n P =118 và n n =97 C. n P =79 và n n =118 D.n P =79 và n n =197 Câu 40:Biết các khối lợng m n =1,0087u ,m P =1,0073u . Năng lợng liên kết hạt nhân đơtêri D= 2 1 H là bao nhiêu?Biết khối lợng của hạt nhân D là m D =2,0136u.Lấy 1u=931MeV/c 2 . A. 3,2MeV B.2,2MeV C. 1,8MeV D.4,1MeV Câu 41.Do phóng xạ ,hạt nhân nguyên tử A Z X biến đổi thành hạt nhân nguyên tử 1 A Z Y ,trong đó hạt nhân A Z X đã phân rã : A. B, C. + D. Câu 42: Do phóng xạ ,hạt nhân nguyên tử A Z X biến đổi thành hạt nhân nguyên tử 1 A Z Y + ,trong đó hạt nhân A Z X đã phân rã : A. B, C. + D. Câu 43: tìm số nguyên tử N 0 có trong m 0 =200g chất phóng xạ 131 53 I. A.N 0 =9,19.10 21 B. N 0 =9,19.10 23 C.N 0 =9,19.10 21 D.N 0 =9,19.10 24 Câu 44: Số prôtôn trong 15,9949gam 16 8 O là bao nhiêu : A. Z=4,82.10 24 B. Z= 6,023.10 23 C.Z= 96,34 23 D. 14,45.10 24 . 34 :Hạt nhân 31 15 P có : A. 31 prôtôn và 15 nơtrôn B. 15 prôtôn và 31 nơtrôn C. 16 prôtôn và 15 nơtron D. 15 prôtôn và 16 nơtron Câu 35: Cho phản ứng hạt. phản ứng hạt nhân xPbP + 205 82 209 84 ;thì x là: A .hạt B .hạt C.nơtron D.prôton Câu16.Trong phản ứng hạt nhân xNC + 14 7 14 6 ;thì x là: A .hạt B .hạt C.nơtron