Vật lý hạt nhânPHẦN 1. Xác định các đặc trưng của hạt nhânCâu 1. Khối lượng nguyên tử của Rađi là m=226,0254ua. Hãy chỉ ra thành phần cấu tạo của hạt nhân Rađib. Tính ra kg khối lượng của 1 mol nguyên tử Ra, khối lượng của một hạt nhân Ra và khối lượng của một mol hạt nhân Rac. Tính khối lượng riêng của hạt nhân cho biết bán kính hạt nhân được tính theo công thức với r0=1,4.10-5mCâu 2. Hãy tính bán kính, thể tích và khối lượng riêng của hạt nhân Oxi . Cho biết bán kính hạt nhân được tính theo công thức r=r0A1/3 với ro=1,4.10-

15m

Phần 2. Hiện tượng phóng xạLý thuyết:

Dạng 1. Xác định các yếu tố của chất phóng xạ(số hạt nhân, chu kỳ bán rã)Câu 1. Chất phóng xạ pôlôni phóng ra tia và biến thành hạt nhân chì

a. Trong 0,168g pôlôni có bao nhiêu nguyên tử bị phân rã sau 414 ngày đêm. Xác định lượng chì được tạo thành trong khoảng thời gian nói trênb. Hỏi sau bao lâu khối lượng pôlôni chỉ còn 10,5mgCho biết chu kỳ bán rã của pôlô ni là 138 ngày đêmCâu 2. 1. Chu kỳ bán rã của chất rađi phóng xạ là 600 năm.a. Trong 128 mg rađi có bao nhiêu nguyên tử bị phân rã sau 300 năm b. Hỏi sau bao lâu thì có 112 mg rađi đạ bị phân rã phóng xạ.2. Chất phóng xạ xêsi có chu kỳ bán rã là 7 phúta. tính hằng số phóng xạb. Nếu ban đầu có 8.106 nguyên tử cêsi thì sau bao lâu chỉ còn 8.104 nguyên tử cêsi3. Chu kỳ bán rã của U238 là 4,5.109 năm. Hãy tìm số nguyên tử bị phân rã trong 1 năm trong 5g U238Câu 3. Pôlôni là chất phóng xạ có chu kỳ bán rã 140 ngày đêm. Hạt nhân Pôlôni phóng xạ sẽ biến thành hạt nhân chì (Pb) và kèm theo một hạt . Ban đầu có 42mg chất phóng xạ Pôlôni. Tính khối lượng chì sinh ra sau 280 ngày đêm.Câu 4. Ban đầu có 2g Rađon là chất phóng xạ. Chu kỳ bán rã là T=3,8 ngày. Hỏi sau 19 ngày Rađon bị phóng xạ bao nhiêu gam

Câu 5. Pôlôni là chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 138 ngày. Khối lượng ban đầu là 10g. tính:a. Số nguyên tử ban đầu của Pob. Số nguyên tử còn lại sau t=207 ngàyc. Độ phóng xạ của lượng Pôlôni trên sau 207 ngày. Biết số Avôgađrô là NA=6,02.1023/molCâu 6. Ban đầu có 2g Rađôn Rn222 là chất phóng xạ với chu kỳ bán rã là T=3,8 ngày. Tính:a. Số nguyên tử ban đầub. Số nguyên tử còn lại sau t=1,5Tc. Tính ra Bq và Ci độ phóng xạ của lượng Ra222 nói trên sau 1,5TCâu 7. Chu kỳ bán ra của đồng vị phóng xạ Co55 là T=18h. Hỏi sau 1 giờ thì số nguyên tử của đồng vị ấy đã giãm bao nhiêu phần trămCâu 8. Chu kỳ bán rã của U235 là T=7,13.108 năm. Tính số nguyên tử bị phân rã trong một năm từ 1 gam U235.Biết: x<<1 thì Câu 9. Gọi t là thời gian để số nguyên tử chất phóng xạ giãm đi 2,72=e lần

so với số nguyên tử ban đầu , T là thời gian để số nguyên tử giãm

đi 2 lần . Tính tử số

Câu 10. Chất phóng xạ có chu kỳ bán rã T=5 năm. Ban đầu có 1 gam chất ấy, hỏi sau 10 năm khối lượng chất ấy đã giãm đi bao nhiêu gam và sau bao lâu thì chất ấy chỉ còn 0,1gCâu 11. là một chất phóng xạ. Biết rằng khi phóng xạ mỗi hạt nhân

phát ra 1 hạt (kèm theo một hạt nhân khác). Trong 1 năm, 2 gam sẽ tạo ra thể tích V=179cm3 khí Hêli ở điều kiện tiêu chuẩn. Xác định

chu kỳ bán rã của 210PoCâu 12. Đồng vị Tri ti của Hiđrô có tính phóng xạ với chu kỳ bán rã là T=12,5 năm. Hỏi sau bao lâu thì khối lượng tri ti giãm đi 25% so với lúc ban đầu.Câu 13. Cho chu kỳ bán rã của poloni là T=138 ngày. Giả sử khối lượng ban đầu là m0=1 gam. Hỏi sau bao bao lâu thì khối lượng poloni chỉ còn 0,707 gam.Câu 14. Ngày nay tỉ lệ U235 là 0,75% urani tự nhiên; còn lại là U238. Cho biết chu kỳ bán rã của chúng lần lượt là 7,04.108 năm và 4,46.109 năm. Hãy tính tỉ lệ của U235 trong U tự nhiên thời kỳ trái đất được hình thành cách đây 4,5 tỉ năm

Dạng 2. Độ phóng xạCâu 1. là động vị phóng xạ có chu kỳ bán rã T=470 ngày đêm(1 ngày đêm =24 giờ)a. Hãy cho biết cấu tạo hạt nhân nàyb. Tính độ phóng xạ của một gam nguyên chất ban đầu. Câu 2. Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã T=10s với độ phóng xạ lúc đầu H0=1,5Ci. Tính số nguyên tử bị phân rã sau t=30sCâu 3. Chất phóng xạ có chu kỳ bán rã T=138 ngàya. Tính khối lượng Po lúc có độ phóng xạ H=1Cib. Biết lúc đầu khối lượng chất phóng xạ là m0=1mgTính thời gian từ lúc ban đầu đến lúc có độ phóng xạ 1 Ci.Câu 4. Tính chu kỳ bán rã của Thôri Th227, biết rằng sau 11 ngày thì độ phóng xạ giãm đi 1,5 lần.Câu 5. Ban đầu có 2mg đồng vị C14. Chu kỳ bán rã của C14 là 5700 năma. Tính số nguyên tử C14 có lúc ban đầu và độ phóng xạ tương ứng ra đơn vị Bq và Cib. Tính số nguyên tử C14 đã phân rã sau 2056 năm và độ phóng xạ lúc đóCâu 6. Một chất phóng xạ có độ phóng xạ là 8Ci. 2 ngày sau độ phóng xạ còn là 4,8Ci.a. Tính hằng số phóng xạb. 8 ngày tiếp theo thì độ phóng xạ là bao nhiêuCâu 7. Trong khí quyển có đồng vị phóng xạ C14 với chu kỳ bán rã T=5568 năm. Mọi thực vật sống trên trái đất hấp thụ cacbon từ khí quyển đều chứa lượng C14 cân bằngTrong mấu gỗ cổ có C14 với độ phóng xạ 112 phân rã/ phút. Xác định tuổi của mẫu gỗ này. Cho biết độ phóng xạ của C14 ở thực vật sống là 216 phân rã/ phút

Dạng 2. Xác định chu kỳ bán rãCâu 1. 0,2mg Rađi Ra226 phóng ra 4,35.108 hạt trong một phút. Hãy tìm chu kỳ bán rã của Rađi( Cho biết thời gian này khá lớn so với thời gian quan sát)Câu 2. Tìm chu kỳ bán rã của chất phóng xạ Cêsi Cs134, biết rằng từ 1g Cêsi ban đầu sau 13 năm 3 tháng 7 ngày chỉ còn lại 10mg CêsiDạng 3. Xác định độ phóng xạ, xác định tuổi của chất phóng xạCâu 4. Vào đầu năm 1985, một phòng thí nghiệm nhận được một mẫu quạng có chứa chất phóng xạ Cs137 khi đó độ phóng xạ là H0=1,8.105Bqa. Tính khối lượng Cêsi chứa trong mẫu quạng đó. Cho biết chư kỳ bán rã của Cêsi là 30 nămb. Tìm độ phóng xạ của mẫu quạng đó vào đầu năm 1995

c. Vào thời gian nào độ phóng xạ của mẫu đó bằng 3,6.104BqCâu 5. Ra224 là chất phóng xạ. Biết rằng cứ một hạt Ra224 bị phân rã là phát ra một hạt (kèm theo một hạt nhân khác). Lúc đầu ta dùng m0=2g Ra224 thì sau 7,3 ngày ta thu được V=75cm3 khí Hêli ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính chu kỳ bán rã của Ra224

Dạng 4. Phóng xạ và hiệu điện thế trên tụ do hạt gây ra

Câu 1.Rađi là chất phóng xạ có chu kỳ bán ra là T=1600 năm phát ra tia 1. Tính số hạt do 1mg Rađi phát ra trong 1 phút, biết rằng cứ một hạt Rađi bị phân rã phát ra một hạt 2. Lượng hạt phát ra được hứng trên 1 bản tụ của một tụ điện có điện dung C=10-11F, bản thứ hai nối đất thì sau một phút hiệu điện thế giữa hai bản là bao nhiêu.3. Thể tích khí Hêli thu được trong một năm ở điều kiện tiêu chuẩn.Chú ý:

+x<<1 thì +Coi t=1năm<<T=1600 năm+Số Avôgađrô: NA=6,02.1023/mol+Điện tích hạt prôtôn: e=1,6.10-19C

Dạng 5. Bài toán đếm số phóng xạ (đếm xung)Câu 1. Trong thời gan 1 giờ (kể từ t=0), đồng vị phóng xạ có 1015

nguyên tử bị phân rã. Cũng trong 1 giờ nhưng sau đó 30 giờ (kể từ t=0) chỉ có 2,5.1014 nguyên tử bị phân rã. Tính chu kỳ bán rã của Câu 2. Để đo chu kỳ bán rã của một chất phóng xạ người ta dùng máy “đếm xung” (khi một hạt rơi vào máy, trong máy xuất hiện 1 xung điện, khiến các số trên hệ đếm của máy tăng thêm 1 đơn vị). Trong thời gian 1 phút máy đếm được 360 xung nhưng sau đó 2 giờ sau phép đo lần thứ nhất trong một phút máy chỉ đếm được 60 xung (trong cùng điều kiện đo)1. Xác định cu kỳ bán rã của chất phóng xạ2. Các hạt phóng ra được đặt trong điện trường đều của một tụ điện giả sử chúng có cùng vận tốc và được bố trí sao cho phương của vận tốc vuông góc với phương của điện trườnga. tìm phương trình quỹ đạo của hạt trong điện trườngb. Khi đi ra khỏi tụ điện, hạt bị lệch so với phương ban đầu góc . Tính giá trị V0

Áp dụng số:, Hiệu điện thế trên tụ: U=100v, Bề rộng của tụ: d=10cm, Chiều dài

của tụ: l=0,2mCâu 3. Chât phóng xạ Co60 có chu kỳ bán rã T=4 năm. Lúc đầu ban đầu có 1,5.108 hạt nhân bị phóng xạ trong một giờ. Hỏi sau 20 năm sau 2 giờ có bao nhiêu hạt nhân bị phân rã. Biết với x<<1 thì Câu 4. Để đo chu kỳ bán rã của một chất phóng xạ người ta cho máy đếm xung bắt đầu đếm từ thời điểm t0=0. Đến thời điểm t1=2 giờ, máy đếm được n1 xung, đến thời điểm t2=3t1 máy đếm được n2 xung, với n2=2,3n1. Xác định chu kỳ bán rã của chất phóng xạ này. Câu 5. Chât phóng xạ Co60 có chu kỳ bán rã T=4 năm. Lúc đầu ban đầu có 1014 hạt nhân bị phóng xạ trong một ngày. Hỏi sau 8 năm sau 2 giờ có bao nhiêu hạt nhân bị phân rã. Biết với x<<1 thì

Dạng 6. Tính tuổi của chất phóng xạCâu 1. Ban đầu có 1mg I131 với chu kỳ bán rã là T=8 ngày.a. Tính số nguyên tử I ban đầub. Bây giờ độ phóng xạ của I đo được là 6,23 Ci. Tính số nguyên tử hiện cóc. Tính tuổi của mẫu phóng xạ I131Câu 2. Chu kỳ bán rã của U238 là 4,5.109 năm, của U235 là 7,13.108 nămHiện nay trong quặng Uranddi thiên nhiên có lẫn U238 và U235 theo tỉ lệ số nguyên tử là 140:1. Giả thiết ở thời điểm tạo thành trái đất tỉ lệ trên là 1:1, hãy tính tuổi trái đất.Câu 3. Pôlôni là chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 138 ngày. 1 hạt nhân Pôlôni phóng xạ sẽ chuyển thành một hạt nhân chì (kèm theo hạt

)Tại thời điểm khảo sát tỉ số giữa khối lượng chì và Pôlôni có trong mẫu là 0,4062. Tìm tuổi mẫu pôlôni trên.Câu 4. Thành phân đồng vị C14 có trong khí quyển có chu kỳ bán rã là 5570 năm. Mọi thực vật sống hấp thụ cacbon dưới dạng CO2 đều chứa một lượng cân bằng C14.Một mảnh xương tìm thấy trong ngôi mộ cổ cho thấy có chứa C14 với độ phóng xạ 1,87Bq. Hỏi tuổi của mãnh xương này(tức là thời gian chết đến bây giờ) biết rằng vật sống tương tự có độ phóng xạ từ C14 là 3,6BqCâu 5. Cây cối hấp thụ khí CO2 là nhờ trong khí quyển có C12 và C14 có chu kỳ bán rã T=5570 năm. Tỷ lệ hai chất đồng vị này trong cây cối và trong khí quyển là như nhau. Khi cây chết, nó ngừng hấp thụ khí CO2 và C14

trong cây bị phân rã. Hỏi sau bao lâu sau khi cây chết thì số C14 mà nó có, lúc vừa mới chết, sẽ giãm đi:a. Còn một nữab. Còn một phần baCâu 6. Một mẫu gỗ cổ đại có độ phóng xạ ít hơn 4 lần so với gỗ cùng khối lượng vừa mới chặt. Biết chu kỳ bán rã của C14 là T=5570 năm. Hãy tính tuổi của mẫu gỗ cổ đại.Câu 7. Tính tuổi của các tượng cổ biết rằng độ phóng xạ của nó bằng 0,77 lần độ phóng xạ của một khúc gỗ cùng khối lượng vừa mới chặt. Biết chu kỳ bán rã của C14 là 5600 nămCâu 8. Trong các mẫu quặng Urani người ta thường thấy có lẫn chì Pb206 cùng với U238. Biết chu kỳ bán rã của U238 là 4,5.1010 năm, hãy tính tuổi của quặng trong các trường hợp sau:1. Khi tỉ lệ tìm thấy cưa 10 nguyên tử urani U238 thì có 2 nguyên tử chì2. Khi tỉ lệ khối lượng tìm thấy giữa hai chất đó là 1g chì/5g uraniCâu 8. Ban đầu một mẫu poloni nguyên chất có khối lượng m0=1g. Các hạt poloni phóng xạ ra hạt và chuyển thành hạt nhân a. Xác định hạt nhân và viết phương trình phản ứng phóng xạ.b. Chu kỳ phóng xạ của polôni là T=138 ngày. Sau bao lâu mẫu chất chỉ còn 50mgc. Tìm tuổi của mẫu trên, biết tỉ số giữa kh của poloni là khối lượng poloni có trong mẫu là 0,65Câu 9. Cho phản ứng phân rã của poloni: . Chu kỳ bán rã của poloni là T=138 ngày.a. Khối lượng ban đầu của poloni là m0=1g. Hỏi sau bao lâu chỉ còn lại 0,125 gam poloni.b. Giả sử lúc đầu có mẫu chất poloni nguyên chất. Sau thời gian t, tỉ lệ khối lượng chì và poloni là 0,406. tính t.Câu 10. Phân tích một mẫu đá trên mặt trăng, các nhà khoa học xác định được 82% nguyên tố K40 của nó đã phân rã thành Ar40. Quá trình này có chu kỳ bán rã 1,2.109 năm. Hãy xác định tuổi của mẫu đá này.

Phần 3. Phản ứng hạt nhân: Phương trình phản ứng-năng lượng do phản ứng tỏ ra(hay thu)Lý thuyết:Các dạng bài tập

Dạng 1. Viết phương trình phản ứng và tính năng lượng toả (hay thu) của phản ứng

Câu 1. Cho các phản ứng hạt nhân: (1)

(2)1. Viết phương trình đầy đủ các phản ứng đó; cho biết tên, số khối và thứ tự của hạt nhân X2. Trong hai phản ứng trên, phản ứng nào toả, phản ứng nào thu năng luợngTính năng lượng toả hoặc thu ra eV. Cho biết các khối lượng hạt nhân là:mNa=22,983734u; mH=1,007276u; mHe=4,001506u; mNe=19,986950umAl=26,974351u; mP=29,970053u; mn=1,008703u; u=931Mev/c2

Câu 2. Có một kg chất phóng xạ với chu kỳ bán rã T=16/3(năm). Sau khi phân rã biến thành a. Viết phương trình phản ứngb. Tính khối lượng còn lại (chưa phân rã) của chất phóng xạ sau 16 nămc. Sau bao lâu có 984,375(g) của chất phóng xạ đã bị phân rã.Câu 3. Cho phản ứng hạt nhân: a. Xác định hạt nhân Xb. Biết mỗi phản ứng toả ra một năng lượng Q1=17,3MeV. Tính năng lượng toả ra khi 1gam Heli được tạo thànhCâu 3. Xét phản ứng hạt nhân xảy ra khi bắn phá nhôm bằng hạt nhân X:

a. Viết phương trình đầy đủ phản ứng, gọi tên hạt nhân X và nêu thành phần cấu tạo của nó.b. Tính năng lượng tối thiểu của hạt nhân X để phản ứng sảy ra. Bỏ qua động năng của các hạt sinh ra.Biết: mAl=26,9740u; mP=29,9700u; mHe=4,0015u; mn=1,0087u; u=931Mev/c2

Câu 4. Urani Sau một chuỗi phóng xạ và đã biến thành chì 1) Hỏi chuỗi phóng xạ trên có bao nhiêu phóng xạ và ?2) Tóm tắt chuỗi trên bằng một phản ứng có dạng:

Hãy viết đầy đủ phản ứng3. Có một loại than đá ban đầu chỉ chứa hoàn toàn là Urani. Đến nay trong

loại than đá ấy đã xó lẫn chì với tỉ lệ khối lượng . Hỏi tuổi của đá

ấy, coi chu kỳ bán rã của Urani để biến thành chì là T=4,6.109 năm.Câu 5. Hạt nhân hấp thụ một hạt n sinh ra x hạt , y hạt , 1 hạt và 4 hạt n. Hãy xác định x và y. Viết phương trình của phản ứng này.Câu 6. Poloni là nguyên tố phóng xạ , nó phóng ra một hạt và biến đổi thành một hạt nhân con X. Chu kỳ bản rã của poloni là T=138 ngày.

a. Viết phương trình phản ứng. Xác định cấu tạo và gọi tên của hạt nhân Xb. Một mẫu poloni nguyên chất có khối lượng ban đầu là 0,01g. Tính độ phóng xạ của mẫu trên sau 3 chu kỳ bán rã. Cho biết NA=6,023.1023/molc. Tính tỉ số giữa khối lượng poloni và khối lượng của chất X trong mẫu trên sau 4 chu kỳ bán rã.d. Tính năng lượng toả ra khi lượng chất phóng xạ trên phân rã hết.Biết: mPo=209,9828u; mHe=4,0015u; mx=205,9744u; 1u=931Mev/c2.Câu 7. Đồng vị phóng xạ tạo thành hạt nhân con magiê(Mg)1. Viết phương trình phản ứng của phản ứng phóng xạ và nêu thành phần cấu tạo của hạt nhân con2. Ở thời điểm ban đầu t=0 Na24 có khối lượng m0=2,4g thì sau thời gian t=30h khối lượng Na24 chỉ còn lại m=0,6g chưa bị phân rã. Tính chu kỳ bán rã của Na24 và độ phóng xạ của lượng Na24 nói trên ở thời điểm t=03. Khi nghiên cứu một mẫu chất người ta thấy ở thời điểm bắt đầu khảo sát thì tỉ số khối lương Mg và Na là 0,25. Hỏi sau bao lâu thì tỉ số khối lượng ấy bằng 9Câu 8. Proton bắn vào hạt nhân liti đứng yên gây ra phản ứng:

a. Xác định hạt nhân nguyên tử X, Hạt nhân X còn được gọi là hạt gì? Tính năng lượng toả ra theo đơn vị MeVb. Tính năng lượng toả ra khi tổng hợp được 1g chất XBiết: mp=1,007u; mLi=7u; mHe=4u

Dạng 2. Năng lượng toả ra khi phản ứng phân hạch-nhiệt hạchCâu 1. Cho phản ứng hạt nhân:

a. Xác định hạt nhân Xb. Tính năng lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2 gam Heli. Cho biết NA=6,02.1023 phân tử/molCâu 2. Cho phản ứng hạt nhân:

1. Xác định hạt nhân X2. Tính năng lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 1g X3. Biết năng suất toả nhiệt của than đá là:

Tính lượng than cần thiết để có năng lượng toả ra giống như khi tổng hợp được một gam X

Biết: mT=3,01605u; mD=2,014104u; m =4,0026u; mn=1,00867u; u=931Mev/c2

Câu 3. 1. Tính năng lượng toả ra khi đốt cháy toàn bộ hạt nhân đơteri chứa trong 1kg nước trong lò phản ứng, biết rằng tỉ lệ nước nặng D2O trong nước thường là 1/16000 và hạt nhân Đơteri đốt cháy lần lượt theo các phản ứng sau đây:

Biết: mD=2,0141u; mT=3,01605u; mHe3=3,01603u; mHe4=4,0015; mp=1,0073u; mn=1,00867u2. Cho biết 1kg xăng khi cháy hết sẽ toả ra một năng lượng là 13kwh, Hãy tính lượng xăng cần thiết làm toả ra lượng như trênCâu 4. Một trong các phản ứng phân hạch của Urani là sinh ra hạt nhân molip đen và Lantan đồng thời kèm theo 1 số hạt nơtron và electron.a. Hỏi có bao nhiêu hạt nơtron và electron mới sinh ra. Viết phương trình phản ứng nhiệt hạch nói trên.b. Tính ra Jun năng lượng mà một phân hạch toả ra.c. Lấy giá trị vừa tính làm năng lượng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân U(thật ra U có thể phân hạch theo nhiều cách khác nhau) thì cần phải đốt một lượng than bao nhiêu để có năng lượng bằng năng lượng tỏa ra khi một kg U bị phân hạch.d. Một nhà máy điện nguyên tử dùng nhiên liệu bằng Urani nói trên (với giả thiết ở câu c) có công suất 500000kW, hiệu suất 40%. Tính lượng U cần dùng trong 1 năm.Biết: mU=234,99u; mMo=94,88u; mLa=138,87u; mn=1,0087u; bỏ qua khối lượng e-Năng suất toả nhiệt của than: q=2,9.107J/kg-Đơn vị khối lượng nguyên tử: u=1,66055.10-27kgCâu 5. Biết trong nước thường có 0,015% nước nặng D2O

a. Tính số nguyên tử Đơteri (D hoặc H21 ) có trong một kg nước thường.

b. Nguyên tử D được dùng làm nhiệt liệu cho phản ứng nhiệt hạch sau:

Tính năng lượng có thể thu được từ một kg nước thường nếu toàn bộ đơteri thu được đều dùng làm nhiên liệu cho PƯ nhiệt hạch.c. Cần bao nhiêu kg dầu để toả năng lượng nói trên.

Biết: mD=2,0136u; mT=3,016u; mP=1,0073u+ Đơn vị khối lượng nguyên tử: u=931Mev/c2

+ Năng suất toả nhjiệt của dầu: q=3.107J/kgCâu 6.trong phản ứng vỡ hạt nhân Urani năng lượng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeVa. Tính năng lượng toả ra trong quá trình phân chia hạt nhân của 1kg Urani trong lò phản ứngb. Cần phải đốt một lượng than bằng bao nhiêu để có được lượng nhiệt như trên, biết năng suất toả nhiệt của than bằng 2,93.107J/kgc. Một nhà máy điện nguyên tử dùng nhiên liệu bằng Urani nói trên có công suất 500000kW, hiệu suất 20%. Tính lượng U cần dùng trong 1 năm.d. Để có cùng công suất thì lượng than tiêu thụ hàng năm của nhà máy nhiệt điện bằng bao nhiêu, biết rằng hiêu suất nhà máy nhiệt điện là 75%

Dạng 3. Độ hụt khối-Năng lượng liên kếtLý thuyết:Câu 1. Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính cho một nuclôn.1. Hãy tính năng lượng liên kết riêng của 2. Một phản ứng phân hạch có thể sảy ra của U235 là tạo thành đồng thời kèm theo các hạt nơtron và electron.a. Viết phương trình phản ứng.b. Năng lượng liên kết riêng của là 8,45Mev của Nb là 8,7Mev. Tính năng lượng toả ra khi phân hạc 1kg U235.Biết khối lượng các hạt nhân: mU=234,97u; mp=1,0073u; mn=1,0087u; u=931Mev/c2

Câu 2. Hãy chỉ ra thành phần cấu tạo và tính năng lượng liên kết của hạt nhân xênon . Cho biết khối lượng hạt nhân xênon mXe=128,9048u; mp1,0073u; mn=1,00867uCâu 3. Hạt nhân triti(T) và đơteri(D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh ra hạt nhân X và hạt nơtron. Viết phương trình phản ứng và tìm năng lượng toả ra từ phản ứng. Cho biết độ hụt khối của hạt nhân triti là của hạt đơteri là của hạt nhân X là ; 1u=931Mev/c2 Câu 4. Tính năng lượng liên kết và năng lượng liên kết của hạt nhân urani

. Cho biết khối lượng nguyên tử mu=235,0439u; mp1,0073u; mn=1,00867u

Dạng 4. Năng lượng tối thiểu để phản ứng xảy ra

Lý thuyết: Phản ứng thu năng lượng khônh tự xảy ra mà chỉ xảy ra khi có năng lượng cung cấp (dưới dạng động năng của các hạt ban đầu hoặc năng lượng của photon)Câu 1. Dưới tác dụng của bức xạ hạt nhân của đồng vị bền của Beri tách thành 1 hạt nơtron và nhiều hạt a. Viết phương trình phản ứngb. P.Ư toả hay thu bao nhiêu năng lượng ?c. Xác định tần số tối thiểu của lượng tử để thực hiện được phản ứng đó.Biết: mBe=9,01219u; mn=1,00867u; =4,0026u; u=931MeV/c2

Câu 2. Dưới tác dụng của tia hạt nhân bị phân thành 1 hạt prôtôn và 1 hạt khác kèm theo (gọi là hạt X)a. X là hạt gì?b. Tần số tia là f=6,35.1014MHz. 2 hạt sinh ra có cùng động năng và bằng 0.22MeV. Tính khối lượng theo đơn vị u của hạt X.Biết: mD=2,0141u; mH=1,00783u.Câu 3. Dưới tác dụng của bức xạ , hạt nhân của các đồng vị bền Beri và của cacbon có thể tách thành các hạt nhân hêli và sinh ra các hạt kèm theoa. Viết phương trình của các phản ứng biến đổi đób. Xác định tần số tối thiểu của các lượng tử để thực hiện được các phản ứng đó.Biết: mBe=9,01219u; mHe=4,002604u; mC=12u; mn=1,00867u

Phần 4. Định luật bảo toàn năng lượng-động lượngLý thuyết:Phản ứng hạt nhân:

A + B C + DI. Định luật bảo toàn động lượng:

Hạt nào đứng yên có

II. Định luật bảo toàn năng lượng:(Gồm năng lượng nghỉ + động năng)

Hạt nào đứng yên thì E=0III. Liên quan giữa động lượng và năng lượng:

Dạng 1. Phóng xạ và bắn phá hạt nhânCâu 1. Bắn hạt proton có động năng Wd=1,6MeV vào hạt nhân Liti đứng yên ta yên ta có phản ứng:

a. Viết phương trình phản ứng và nêu thành phần cấu tạo của hạt nhân X.b. Phản ứng toả hay thu bao nhiêu năng lượngc. Tính động năng của hạt XBiết: mp=1,0073u; mLi=7,0144u; m =4,0015u; u=931MeV/c2

xCâu 2. Xét phản ứng hạt nhân sau đây:

a. Phản ứng trên toả hay thu bao nhiêu năng lượng?b. Giả sử động năng của hạt ban đầu không đáng kể. Tìm vận tốc của các hạt

sinh ra. Biết: mLi=7,01601u; mp=1,00783u; =4,0026u; u=931MeV/c2

Câu 3. Hạt chuyển động với động năng đập vào hạt nhân đang đứng yên và gây phản ứng sau:

a. Viết phương trình phản ứngb. Phản ứng trên toả hay thu bao nhiêu năng lượng ?c. Biết rằng 2 hạt nhân sinh ra có cùng vận tốc. Tính động năng của chúng.Biết: mBe=9,012194u; =4,0015u; mn=1,00867u; mC=11,9967u; u=931MeV/c2

Câu 4. Dùng một prôton có động năng Ep=1,5MeV bắn vào hạt nhân đứng yên, sinh ra hai hạt nhân giống nhau X, cùng vậ tốc.a. Viết phương trình phản ứngb. Phản ứng toả hay thu năng lượng? Tính năng lượng đó?c. Tính động năng của mỗi hạt X sinh ra?Biết: mP=1,0073u; mLi=7,014u; mX=4,0015u; 1u=931MeV/c2

Câu 5. Radon là chất phóng xạ a. Tính số khối A và nguyên tử số Z của hạt nhân X sinh rab. Có nhân xét gì về hướng và độ lớn vận tốc của các hạt sinh rac. Biết sự phóng xạ này kèm theo năng lượng W=12,68MeV toả ra. Tính tổng động năng ( ) sinh ra.

d. Tính động năng các hạt sinh ra và Wx (khi tính lấy tỉ số khối lượng các

hạt gần bằng tỉ số số khối của chúng: )

Câu 6. Người ta dùng prôton bắn phá hạt nhân Beri đứng yên. Hai hạt sinh ra là và Xa. Viết phương trình phản ứngb. Biết hạt có vận tốc vuông góc với vận tốc prôton và có động năng lần lượt là . Tính động năng hạt nhân Xc. Tính năng lượng mà phản ứng toả ra.Biết: mH=1,00783u; mHe=4,0026u; mLi=6,01513u (chú ý: không biết mBe)Câu 7. Hạt prôton chuyển động đến va chạm vào 1 hạt nhân Liti đang đứng yên. Sau va chạm xuất hiện 2 hạt nhân X giống nhau bay với vận tốc có cùng độ lớn hợp với nhau 1 góc a. X là hạt nhâ gì? Viết phương trình phản ứngb. Biết động năng của hạt Proton và X lần lượt là WH=8,006MeV, WX=2,016MeV; Khối lượng của chúng là mH=1,008u; mx=4,003u. Tính Câu 8. Cho một chùm các hạt có động năng E0=4MeV bắn vào các hạt nhân nhôm đứng yên, người ta thấy có các hạt nơtron sinh ra chuyển động theo phương vuông góc với phương chuyển động của các hạt .1) Viết phương trình phản ứng hạt nhân. Phản ứng này thu hay toả năng lượng. Tính năng lượng toả ra hoặc thu đó.2) Tính động năng E1 của nơtron và động năng E2 của hạt nhân được sinh ra sau phản ứng.Tính góc tạo bởi phương chuyển động của hai hạt đó.Biết: mHe=4,0015u; mAl=26,97435u; mp=29,97005u; mn=1,00867u.Câu 9. Hạt nhân phóng xạ đứng yên phát ra hạt 1. Viết phương trình phân rã phóng xạ.2. Tính năng lượng toả ra (dưới dạng động năng của hạt và hạt nhân con). Tính động năng và vận tốc của hạt và của hạt nhân con.3. Trong thực tế người ta lại đo được động năng của hạt chỉ bằng 13MeV. Sự sai lệch giữa giá trị tính toán và giá trị đo được đó đã được giải thích bằng việc phát ra bức xạ (cùng với hạt ). Hãy tính bước sóng của bức xạ . Biết: mU=233,9904u; mTh=229,9737u; mHe=4,0015u.Câu 10. Hạt bay với vận tốc v0 tới va chạm đàn hồi với một hạt nhân chưa biết X. Kết quả là sau khi va chạm phương chuyển động của hạt bị lệch đi một góc 300. Hỏi X là hạt gì?Câu 11. Người ta dùng prôton bắn phá hạt nhân beri . Hai hạt sinh ra là Heli và X.1. Viết phương trình phản ứng

2. Biết rằng Be đứng yên, prôtôn có động năng KH=5,45MeV. Heli có vận tốc vuông góc với vận tốc Proton và có động năng KHe=4MeV. Tính động năng hạt X.3. Tính năng lượng mà phản ứng toả ra (Tính gần đúng khối lượng của một hạt nhân đó bằng đơn vị u có giá trị bằng số khối A của nó)Câu 12. Người ta dùng proton có động năng KH=1,6MeV bắn phá hạt nhân

đứng yên và thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng.1. Viết phương trình phản ứng.2. Tính động năng K của mỗt hạt.3. Phản ứng hạt nhân này toả ra hay thu năng lượng. Năng lượng này có phụ thuộc vào động năng hạt proton không ?4. Nếu toàn bộ động năng của hai hạt thu được ở trên biến thành nhiệt thì nhiệt lượng này có phụ thuộc vào động năng của proton không ?Biết: mp=1,0073u; mLi=7,0144u; mHe=4,0015u; u=1,66055.10-

27kg=931MeV/c2

Câu 13. Hạt có động năng bắn vào hạt nhân Nitơ đứng yên gây ra phản ứng:

1. Xác định hạt nhân X2. Tìm năng lượng của phản ứng hạt nhân3. Hai hạt sinh ra có cùng động năng:a. Tìm vận tốc mỗi hạtb. Tìm góc tạo bởi hai hạt bay ra sau phản ứngBiết: mHe=4,002603u; mN=14,003074u; mH=1,0078252u; mX=16,999133u; u=931Mev/c2

Câu 14. Một hạt nhân nguyên tử hidro chuyển động với vận tốc v đến va chạm với hạt nhân nguyên tử Liti đang đứng yên và bị hạt nhân liti bắt giữ.Sau va chạm xuất hiện hai hạt bay với cùng vận tốc v’(v’<<c). Quỹ đạo của hai hạt hợp với quỹ đạo của hạt proton .a. Viết phương trình phản ứng hạt nhânb. Thiết lập hệ thức mối liên hệ của v, v’, , mH, c. Chứng tỏ rằng động năng của các hạt sau tương tác với lớn hơn động năng của hạt nhân nguyên tử H.Câu 15. Dùng một prôtôn có động năng Wp=5,58Mev bắn phá hạt nhân đứng yên sinh ra hạt và X. Coi phản ứng không kèm theo bức xạ a. Viết phương trình phản ứng nêu cấu tạo hạt nhân Xb. Phản ứng trên thu hat toả năng lượng? Tính năng lượng đóc. Biết động năng của hạt là W =6,6Mev. Tính động năng của hạt nhân X

d. Tính góc tạo bởi phương chuyển động của hạt và hạt prôtônCâu 16. Cho prôton có động năng Kp=1,46MeV bắn vào hạt nhân đứng yên. Hai hạt nhân X mới sinh ra giống nhau và có cùng động năng.1. Viết phương trình phản ứng. Cho biết cấu tạo của hạt nhân X. Đó là hạt nhân của nguyên tử nào? Hạt nhân X đó còn được gọi là hạt nhân?2. Phản ứng thu hay toả năng lượng? Năng lượng này bằng bao nhiêu và có phụ thuộc vào Kp hay không?3. Giả sử phản ứng hạt nhân trên tiếp diễn một thời gian và kượng khí tạo thành là 10cm3 ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính năng lượng toả ra hay thu vào (theo đơn vị kJ)4. Tính động năng của mỗi hạt nhân X sinh ra. Động năng này có phụ thuộc vào Kp hay không?5. Tính góc hợp bởi các vectơ vận tốc của hai hạt nhân X sau phản ứng.Biết: mLi=7,0142u; mx=4,0015u; NA=6,022.1023/molCâu 17. Cho prôton có động năng Kp=1,8MeV bắn vào hạt nhân đứng yên. Hai hạt nhân X mới sinh ra giống nhau và có cùng động năng.1. Viết phương trình phản ứng. Cho biết cấu tạo của hạt nhân X. Đó là hạt nhân của nguyên tử nào? Hạt nhân X đó còn được gọi là hạt nhân?2. Phản ứng thu hay toả năng lượng? Năng lượng này bằng bao nhiêu và có phụ thuộc vào Kp hay không?. Nguyên nhân của sự thay đổi năng lượng đó3. Giả sử phản ứng hạt nhân trên tiếp diễn một thời gian và kượng khí tạo thành là 10cm3 ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính năng lượng toả ra hay thu vào (theo đơn vị kJ)4. Tính động năng của mỗi hạt nhân X sinh ra. Động năng này có phụ thuộc vào Kp hay không?5. Tính góc hợp bởi các vectơ vận tốc của hai hạt nhân X sau phản ứng.Biết: mLi=7,0142u; mx=4,0015u; mp=1,0073u; NA=6,022.1023/molCâu 18. đứng yên là chất phóng xạ a. Viết phương trình phân rã Rab. Tính năng lượng toả ra từ phản ứng. Hãy xác định bao nhiêu phần trăm năng lượng toả ra được chuyển thành động năng của hạt ?Biết: mRa=225,977u; mHe=4,0015u; mX=221,97u; u=931Mev/c2

Câu 19. Xét phân rã: a. Tính năng lượng liên kết riêng của hạt b. Biết hạt nhân U đứng yên và năng lượng toả ra trong phản ứng chuyển hất thành động năng của các hạt tạo thành. Tính động năng và vận tốc hạt . Cho biết khối lượng: mu= 234,041u; mTh=230,0232u; mHe=4,0026; me=0,00055u; mp=1,0073u; mn=1,0087u.Câu 20. Dùng hạt proton bắn phá hạt nhân tạo ra hạt và hạt nhân X

1. Viết phương trình phản ứng và gọi tên hạt nhân X2. Tính năg lượng toả ra hay thu vào của phản ứng trên3. Nếu hạt proton có động năng là 3,5MeV và hạt đứng yên thì vận tốc của hạt và hạt nhân X có cùng độ lớn. Hãy xác định động năng của hạt nhân X. Biết: mNa=22,983734u; mp=1,007276u; mHe=4,001506u; mX=19,98695u; u=931MeV/c2

Dạng 2. Máy gia tốcCâu 1. Hạt tích điện được tăng tốc trong máy xiclotroon có từ trường đều B=1T, tần số của hiệu điện thế f=7,5MHz. Dòng hạt có cường độ trung bình I=1mA từ vòng cuối có bán kính R=1m đập vào bia. Bia này được làm lạnh bằng dòng nước có lưu lượng . Tính độ tăng nhiệt độ của dòng nước; cho biết nhiệt dung riêng của nước là c=4200J/kg.KCâu 2. 1. 1 hạt đơton được gia tốc trong máy xiclôtrôn với từ trường B=0,5T và bản kính buồng chân không là R=1ma. Tính tần số quay của hạtb. Tính động năng của hạt khi quỹ đạo có bán kính R2. Khi ra khỏi máy hạt đôtôn đập vào hạt nhân Liti đang đứng yên và sinh ra 2 hạt nhân mới trong đó một hạt là nơtrôn.a. Xác định hạt nhân thứ haib. Phản ứng toả hay thu bao nhiêu năng lượng?c. Biết hạt nơtron có vận tốc gấp 2 lần hạt kia. Tính vận tốc hai hạt sinh ra.Với: mD=2,0136u; mLi=7,01823u; mx=8,00785u; mn=1,0087u; u=1,66055.10-

27kgCâu 3. Một hạt đơton được gia tốc trong máy xiclôtrôn với từ trường B=1,31T và bán kính buồng chân không là R=0,5ma. Tính tần số quay của dòng điện xoay chiều đặt vào máyb. Tính vận tốc và động năng của hạt khi khi ra khỏi máyc. Biết rằng số vòng mà hạt đơton đã quay trong máy trước khi bay ra khỏi là 68 vòng. Tìm hiệu điện thế xoay chiều đặt vào máyd. Khi ra khỏi máy hạt đôtôn đập vào hạt nhân Liti đang đứng yên và sinh ra 2 hạt nhân mới trong đó một hạt là nơtrôn.a. Xác định hạt nhân thứ haib. Phản ứng toả hay thu bao nhiêu năng lượng?c. Biết hai hạt sinh ra có cùng vận tốc. Tính động năng của mỗi hạt.Với: mD=2,0136u; mLi=7,01823u; mx=8,00785u; mn=1,0087u; u=1,66055.10-

27kg

Câu 3. Sau khi được tăng tốc trong xiclotron. hạt nhân đơtêri bắn vào hạt nhân và gây ra một phản ứng hạt nhân. Hãy xác định:a. Năng lượng liên kết của b. Sản phẩm thứ hai của phản ứng, biết rằng chỉ có hai sản phẩm mà một là nơtron.c. Năng lượng toả ra bởi phản ứngd. Tần số của hiệu điện thế xoay chiều đặt vào hai nửa của xiclotron. Cho biết cảm ứng từ có giá trị B=1,26TBiết: mLi=7,01823u; mn=1,0087u; mBe=9,0727u; mD=2,014104u;

Ôn tập:Câu 1. Hạt nhân bitmut có tính phóng xạ . Sau khi phát ra tia , bitmut biến thanh pôlôni .1. Hãy cho biết (có lý giải) A và Z của là bao nhiêu2. Khi xác định năng lượng toàn phần của EBi( gồm cả năng lượng nghỉ và động năng) của trước khi phát ra tia , năng lượng toàn phân Ee của hạt và năng lượng toàn phần của EPo của hạt Po sau một phản ứng phóng xạ, người ta thấy EBi Ee+EPo. Hãy giải thích tại sao3. Hạt nhân là hạt nhân phóng xạ ra hạt , sau khi phát ra tia nó trở thành hạt nhân chì bền. Dùng một mẫu pôlôni nào đó, sau 30 ngày người ta thấy tie số giữa khối lượng của chì và khối lượng của pôlôni trong mẫu bằng 0,1595. Tìm chu kỳ bán rã của pôlôni.Câu 2. Đồng vị poloni là chất phóng xạ có chu kỳ bán rã T=138 ngày.1. Xác định hạt nhân X trong phản ứng phân rã sau:

Hãy tính:a. Năng lượng toả ra trong phản ứng nói trênb. Động năng của hạt và hạt nhân XBan đầu hạt nhân poloni đứng yên. Cho. mPo=209,9828u; mHe=4,0015u; mx=205,9744u2. Tìm độ phóng xạ của 4 gam poloni tại các thời điểm t1=T/2 và t2=2T, khối lượng hạt nhân được lấy bằng số khối.Câu 3. Trong qua trình phân rã, uran phóng ra tia phóng xạ và theo phản ứng: .a. Hãy xác định hạt nhân X

b. Lúc đầu có 2g uran nguyên chất. Hãy xác định số hạt được phóng ra sau thời gian 1 năm phân rã của khối uran. Co biết chu kỳ bán rã của là T=4,5.109 năm. Khi t<<T có thể coi: Câu 4. Ban đầu có 2g Radon là chất phóng xạ phóng ra hạt và hạt nhân con X với chu kỳ bán rã T=3,8 ngày.1. Xác định số khối, và nguyên tử số của hạt nhân X.2. Xác định số nguyên tử Radon còn lại sau thời gian t=2T3. Xác định độ phóng xạ của lượng Radon nói trên sau thời gian t=3T.4. Biết rằng sự phóng xạ này toả ra năng lượng 12,5MeV dưới dạng tổng động năng của hai hạt sinh ra ( ). Hãy tìm động năng của các hạt gần

đúng bằng tỉ số số khối của chúng

Câu 5. Hạt nhân phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân X. Biết: mPo=209,9828u; mHe=4,0015u; mX=205,9744u; u=1,6605.10-27kg1. Tìm khối lượng ban đầu của khối chất phóng xạ biết độ phóng xạ ban đầu của nó là 2Ci và chu kỳ bán rã của poloni là T=138 ngày.2. Xác định hạt nhân X và tìm năng lượng toả ra của một phân rã3. Xét một hạt nhân poloni đứng yên phóng xạ và không kèm theo tia . Tìm động năng và vận tốc của hạt (khối lượng mỗi hạt tính theo u gần đúng bằng số A của nó)Câu 6. Poloni phóng xạ với chu kỳ bán rã 138 ngày.1. Viết phương trình phản ứng. Nói rõ thành cấu tạo của các hạt sản phẩm2. Lượng poloni giãm đi bao nhiêu phần trăm sau thời gian 414 ngày.3. Động năng của mỗi hạt sản phẩm chiếm bao nhiêu phần trăm năng lượng toả ra trong qua trình phóng xạ? Cói khối lượng của hạt nhân đo bằng u xấp sỉ bằng số khối của nó.4. Hãy nêu những điểm giống nhau và khác nhau giữa hiện tượng phóng xạ và phản ứng hạt nhân.Câu 7. Bắn hạt vào hạt nhân đứng yên người ta thu được 1 nơtron và hạt nhân X1. Tìm hạt nhân X2. Phản ứng trên toả hay thu năng lượng? Tính năng lượng đó3. Tính động năng của các hạt sinh ra theo động năng của hạt . Biết các hạt sinh ra có cùng vận tốc.4. Tính động năng của hạt .Biết: mBe=9,0727u;mHe=4,0015u; mn=1,0087u; mx=12,0605u; u=931MeV/c2

Câu 8. Hạt nhân phóng xạ Poloni ( ) phát ra hạt có chu kỳ bán rã là 138 ngày1. Viết phương trình phân rã

2. Ban đầu có 100g chất phóng xạ trên. Hỏi sau bao lâu khối lượng chất phóng xạ cỉ còn 10g3. Tính động nămg (theo đơn vị Jun) của hạt và hạt nhân con X. Cho biết lúc đầu hạt poloni đứng yên.Biết: mPo=209,9828u; mHe=4,0015u; mX=205,9744u;