Các câu hỏi và bài tập môn Vật lý Lớp 12 - Năm học 2009-2017 - Chủ đề 10

Nội dung text: Các câu hỏi và bài tập môn Vật lý Lớp 12 - Năm học 2009-2017 - Chủ đề 10

1. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018 CHỦ ĐỀ CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP VẬT LÝ HẠT NHÂN 2009 – 2017 10 235 Câu 1: (Quốc gia – 2009) Trong sự phân hạch của hạt nhân 92 U , gọi k là hệ số nhân nơtron. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Nếu k 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và có thể gây nên bùng nổ. C. Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra. D. Nếu k = 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra. Hướng dẫn: 235 + Trong sự phân hạch của hạt nhân . 92 U ., gọi k là hệ số nhân nơtron. Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và có thể gây nên bùng nổ.  Đáp án B Câu 2: (Quốc gia – 2009) Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối bằng nhau và số nuclôn của hạt nhân X lớn hơn số nuclôn của hạt nhân Y thì A. hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X. B. hạt nhân X bền vững hơn hạt nhân Y. C. năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân bằng nhau. D. năng lượng liên kết của hạt nhân X lớn hơn năng lượng liên kết của hạt nhân Y. Hướng dẫn: + Hai hạt nhân có độ hụt khối bằng nhau → có cùng năng lượng liên kết. Hạt nhân X có số nucleon lớn hơn → năng lượng liên kết riêng nhỏ hơn → kém bền vững hơn.  Đáp án A Câu 3: (Quốc gia – 2009) Hạt nào sau đây không phải là hạt sơ cấp? A. êlectron (e-). B. prôtôn (p). C. pôzitron (e+) D. anpha ( ). Hướng dẫn: + Hạt anpha không phải là hạt sơ cấp.  Đáp án D 3 2 4 Câu 4: (Quốc gia – 2009) Cho phản ứng hạt nhân: 1T 1 D 2 He X . Lấy độ hụt khối của hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u và 1u = 931,5 MeV/c2. Năng lượng tỏa ra của phản ứng xấp xỉ bằng A. 15,017 MeV. B. 200,025 MeV. C. 17,498 MeV. D. 21,076 MeV. Hướng dẫn: 2 + Năng lượng phản ứng tỏa ra Q mHe m T m D c 0,030382 0,009106 0,002491 931,5 17,498 MeV.  Đáp án C Câu 5: (Quốc gia – 2009) Một đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã T. Cứ sau một khoảng thời gian bằng bao nhiêu thì số hạt nhân bị phân rã trong khoảng thời gian đó bằng ba lần số hạt nhân còn lại của đồng vị ấy? A. 0,5T. B. 3T. C. 2T. D. T. Hướng dẫn: + Số hạt nhân bị phân rã sau khoảng thời gian t. t 3 N N 1 2T N → t = 2T. 00 4  Đáp án C Câu 6: (Quốc gia – 2009) Một chất phóng xạ ban đầu có N0 hạt nhân. Sau 1 năm, còn lại một phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã. Sau 1 năm nữa, số hạt nhân còn lại chưa phân rã của chất phóng xạ đó là 1 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600
2. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018 N N N N A. 0 . B. 0 . C. 0 . D. 0 . 16 9 4 6 Hướng dẫn: 1 1 1 1 + Số hạt nhân còn lại sau khoảng thời gian 1 năm N N 2T N → 2 T . 003 3 2 21 N Sau khoảng thời gian 2 năm số hạt nhân còn lại là N N 2TT N 2 0 . 00 9  Đáp án B Câu 7: (Quốc gia – 2010) Cho ba hạt nhân X, Y, Z có số nuclon tương ứng là AX, AY, AZ với AX = 2AY = 0,5AZ. Biết năng lượng liên kết của từng hạt nhân tương ứng là EX, EY, EZ với EZ < EX < EY. Sắp xếp các hạt nhân này theo thứ tự tính bền vững giảm dần là A. Y, X, Z B. Y, Z, X C. X, Y, Z D. Z, X, Y Hướng dẫn: + Dễ thấy rằng hạt nhân Z có số khối lượng nhấ nhưng năng lượng liên kết lại nhỏ nhất → kém bền vững nhất. Hạt nhân Y có số khối nhỏ nhất nhưng năng lượng liên kết là lớn nhất → bền vững nhất. → Thứ thự giảm dần của tính bền vững là Y, X, Z.  Đáp án A 210 Câu 8: (Quốc gia – 2010) Hạt nhân 84 Po đang đứng yên thì phóng xạ , ngay sau phóng xạ đó, động năng của hạt A. lớn hơn động năng của hạt nhân con. B. chỉ có thể nhỏ hơn hoặc bằng động năng của hạt nhân con. C. bằng động năng của hạt nhân con. D. nhỏ hơn động năng của hạt nhân con. Hướng dẫn: 210 4 206 Phương trình của phản ứng 84PX 2 82 . 22 → Động lượng trong phản ứng hạt nhân được bảo toàn → pX = pα → ppX → 2mXKX = 2mαKα K m 206 → X 1. KX m 4 → Động năng của hạt α luôn lớn hơn động năng của hạt nhân con.  Đáp án A 9 Câu 9: (Quốc gia – 2010) Dùng một proton có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân 4 Be đang đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt nhân . Hạt bay ra theo phương vuông góc với phương tới của proton và có động năng 4 MeV. Khi tính động năng của các hạt, lấy khối lượng các hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của chúng. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng này bằng A. 3,125 MeV B. 4,225 MeV C. 1,145 MeV D. 2,125 MeV Hướng dẫn: 1 9 6 4 Phương trình phản ứng 1p 4 Be 3 X 2 + Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhân 2 2 2 2 mcp D p mc Be mc X D X mc D 2 2 2 2 → mcp mc Be mc X mc D X D D p E + Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho phản ứng hạt nhân p2 p 2 p 2 Xp p2 → 2mX D X 2m D 2m p D p D 2m m mp 41 → DXp D D 4 5,45 3,575 MeV. mXX m 6 6 Năng lượng tỏa ra ΔE = DX + Dα – Dp = 2,125MeV. 2 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600
3. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018  Đáp án D Câu 10: (Quốc gia – 2010) Phóng xạ và phân hạch hạt nhân A. đều có sự hấp thụ nơtron chậm. B. đều là phản ứng hạt nhân thu năng lượng. C. đều không phải là phản ứng hạt nhân D. đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. Hướng dẫn: + Phóng xạ và phân hạch đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.  Đáp án D 40 6 Câu 11: (Quốc gia – 2010) Cho khối lượng của proton, notron, 18 Ar , 3 Li lần lượt là: 1,0073u ; 1,0087u; 39,9525u; 2 6 6,0145u và 1u = 931,5 MeV/c . So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 3 Li thì năng lượng liên kết riêng của 40 hạt nhân 18 Ar A. lớn hơn một lượng là 5,20 MeV B. lớn hơn một lượng là 3,42 MeV C. nhỏ hơn một lượng là 3,42 MeV D. nhỏ hơn một lượng là 5,20 MeV Hướng dẫn: + Năng lượng liên kết của hạt nhân Li: 2 Elk 3m p 6 3 m n m Li c 3.1,0073 3.1,0087 6,0145 931,5 31,20525 MeV. + Năng lượng liên kết của hạt nhân Ar: 2 Elk 18m p 40 18 m n m Ar c 18.1,0073 22.1,0087 39,9525 931,5 344,93445 MeV. 344,934445 31,20525 → Ta có hiệu  3,42 MeV. 40 6  Đáp án B Câu 12: (Quốc gia – 2010) Ban đầu có N0 hạt nhân của một mẫu chất phóng xạ nguyên chất có chu kỳ bán rã T. Sau khoảng thời gian t = 0,5T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa bị phân rã của mẫu chất phóng xạ này là N0 N0 N0 A. B. C. D. N20 2 2 4 Hướng dẫn: + Số hạt nhân còn lại trong mẫu sau khoảng thời gian t: t 0,5T TTN0 Nt N 0 2 N 0 2 . 2  Đáp án B Câu 13: (Quốc gia – 2011) Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng các hạt sau phản ứng là 0,02u. Phản ứng hạt nhân này A. thu năng lượng 18,63 MeV. B. thu năng lượng 1,863 MeV. C. tỏa năng lượng 1,863 MeV. D. tỏa năng lượng 18,63 MeV. Hướng dẫn: + Phản ứng thu năng lượng Q = Δmc2 = 0,02.931,5 = 18,63 MeV.  Đáp án A 7 Câu 14: (Quốc gia – 2011) Bắn một prôtôn vào hạt nhân 3 Li đứng yên. Phản ứng tạo ra hai hạt nhân X giống nhau bay ra với cùng tốc độ và theo các phương hợp với phương tới của prôtôn các góc bằng nhau là 600. Lấy khối lượng của mỗi hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của nó. Tỉ số giữa tốc độ của prôtôn và tốc độ của hạt nhân X là A. 4. B. 0,25. C. 2. D. 0,5. Hướng dẫn: 3 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600
4. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018 + Hai hạt nhân X là hai hạt α. 0,5p 1 Từ giản đồ vecto, đễ thấy rằng p cos600 . p2X v p mX → px = pp → 4 vmXp  Đáp án A 210 206 Câu 15: (Quốc gia – 2011) Chất phóng xạ pôlôni 84 Po phát ra tia và biến đổi thành chì 82 Pb . Cho chu kì bán rã 210 của 84 Po là 138 ngày. Ban đầu (t = 0) có một mẫu pôlôni nguyên chất. Tại thời điểm t1, tỉ số giữa số hạt nhân pôlôni 1 và số hạt nhân chì trong mẫu là . Tại thời điểm t2 = t1 + 276 ngày, tỉ số giữa số hạt nhân pôlôni và số hạt nhân chì 3 trong mẫu là 1 1 1 1 A. . B. . C. . D. . 15 16 9 25 Hướng dẫn: t1 t T 1 NPo 21T + Ta có t → 2 0,25 → t1 = 2T = 276 ngày. N3 1 Pb 12 T + Tại thời điểm t2 = t1 + 276 = 4T ngày. 4 NPo 21 4 . NPb 12 15  Đáp án A Câu 16: (Quốc gia – 2011) Một hạt nhân X đứng yên, phóng xạ và biến thành hạt nhân Y. Gọi m1 và m2, v1 và v2, K1 và K2 tương ứng là khối lượng, tốc độ, động năng của hạt và hạt nhân Y. Hệ thức nào sau đây là đúng ? v m K v m K v m K v m K A. 1 1 1 B. 2 2 2 C. 1 2 1 D. 1 2 2 v2 m 2 K 2 v1 m 1 K 1 v2 m 1 K 2 v2 m 1 K 1 Hướng dẫn: + Động lượng của phản ứng hạt nhân được bảo toàn, do đó: vm12 pY = pα → . vm21 22 mK21 Mặc khác, bình phương hai vế ta có ppY → mYKY = mαKα → . mK12 v m K → 1 2 1 . v2 m 1 K 2  Đáp án C Câu 17: (Quốc gia – 2012) Giả thiết một chất phóng xạ có hằng số phóng xạ là  = 5.10-8s-1. Thời gian để số hạt nhân chất phóng xạ đó giảm đi e lần (với lne = 1) là A. 5.108 s. B. 5.107 s. C. 2.108 s. D. 2.107 s. Hướng dẫn: + Hạt nhân còn lại sau khoảng thời gian t: N 1 N N e t 0 → t 2.107 s. 0 e   Đáp án D 4 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600
5. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018 4 7 56 235 Câu 18: (Quốc gia – 2012) Trong các hạt nhân: 2 He , 3 Li , 26 Fe và 92 U , hạt nhân bền vững nhất là 235 56 7 4 A. 92 U B. 26 Fe . C. 3 Li D. 2 He . Hướng dẫn: + Hạt nhân bền vững nhất có số khối nằm trong khoảng thừ 50 đến 70 → Fe là bền vững nhất.  Đáp án B 2 2 3 1 2 3 1 Câu 19: (Quốc gia – 2012) Cho phản ứng hạt nhân: 1D 1 D 2 He 0 n . Biết khối lượng của 1D , 2 He , 0 D lần lượt là mD = 2,0135u; mHe = 3,0149u; mn = 1,0087u. Năng lượng tỏa ra của phản ứng trên bằng A. 1,8821 MeV. B. 2,7391 MeV. C. 7,4991 MeV. D. 3,1671 MeV. Hướng dẫn: 2 + Năng lượng phản ứng tỏa ra Q 2mD m He m n c 2.2,0135 3,0149 1,0087 931,5 3,1671MeV.  Đáp án D Câu 20: (Quốc gia – 2012) Cho phản ứng hạt nhân: .Hạt X là A. anpha. B. nơtron. C. đơteri. D. prôtôn. Hướng dẫn: 1 19 4 16 + Phương trình phản ứng 1X 9 F 2 He 8 O. → X là proton.  Đáp án D 3 3 Câu 21: (Quốc gia – 2012) Hai hạt nhân 1 T và 2 He có cùng A. số nơtron. B. số nuclôn. C. điện tích. D. số prôtôn. Hướng dẫn: + Hai hạt nhân có cùng số nucleon là 3.  Đáp án B Câu 22: (Quốc gia – 2012) Chất phóng xạ X có chu kì bán rã T. Ban đầu (t = 0), một mẫu chất phóng xạ X có số hạt là N0. Sau khoảng thời gian t = 3T (kể từ t = 0), số hạt nhân X đã bị phân rã là A. 0,25N0. B. 0,875N0. C. 0,75N0. D. 0,125N0 Hướng dẫn: + Số hạt nhân X bị phân rã sau khoảng thời gian 3T là: 3T N N 1 2T 0,875N . 00  Đáp án B Câu 23: (Quốc gia – 2013) Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì có: A. năng lượng liên kết càng nhỏ . B. năng lượng liên kết càng lớn. C. năng lượng liên kết riêng càng lớn. D. năng lượng liên kết riêng càng nhỏ Hướng dẫn: + Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì có năng lượng liên kết càng lớn.  Đáp án B Câu 24: (Quốc gia – 2013) Một lò phản ứng phân hạch có công suất 200 MW. Cho rằng toàn bộ năng lượng mà lò phản ứng này sinh ra đều do sự phân hạch của 235U và đồng vị này chỉ bị tiêu hao bởi quá trình phân hạch. Coi mỗi 23 -1 235 năm có 365 ngày; mỗi phân hạch sinh ra 200 MeV; số Avgđrô NA = 6,02.10 mol . Khối lượng U mà lò phản ứng tiêu thụ trong 3 năm là : A. 461,6 kg. B. 461,6 g. C. 230,8 kg. D. 230,8 g. Hướng dẫn: + Với công suất 200 MW thì năng lượng mà lò phản ứng tạo ra trong 1 năm là: E = Pt = 200.106.31526000 = 6,3072.1015 W. → Số phản ứng phân hạch tương ứng cho năng lượng trên: E 6,3072.1015 n 1,971.1026 phản ứng. E 200.106 .1,6.10 19 5 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600
6. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018 n 1,971.1026 → Khối lượng tương ứng trong 2 năm m 3A 3.23523 230,8 kg. NA 6,023.10  Đáp án C 14 Câu 25: (Quốc gia – 2013) Dùng một hạt có động năng 7,7 MeV bắn vào hạt nhân 7 N đang đứng yên gây ra phản 14 1 17 ứng 7N 1 p 8 O . Hạt prôtôn bay ra theo phương vuông góc với phương bay tới của hạt . Cho khối lượng các 2 hạt nhân: m = 4,0015u; mP = 1,0073u; mN14 = 13,9992u; mO17 = 16,9947u. Biết 1u = 931,5 MeV/c . Động năng của 17 hạt nhân 8 O là A. 2,075 MeV. B. 2,214 MeV. C. 6,145 MeV. D. 1,345 MeV. Hướng dẫn: 4 14 1 17 Phương trình phản ứng 2 7N 1 p 8 O + Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhân 2 2 2 2 mc K mcN mc p K p mc O K O 2 2 2 2 → mc mcN mc p mc O K p K O K 1,21 MeV. E → KO + Kp = 6,49 MeV. + Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho phản ứng hạt nhân p2 p 2 p 2 Op p2 → 2mO K O 2m K 2m p K p K 2m mp m 1 → KKKOp → KOp K 1,81MeV. mmOO 17 + Từ hai phương trình trên, ta tìm được KO = 2,07 MeV.  Đáp án A Câu 26: (Quốc gia – 2013) Hiện nay urani tự nhiên chứa hai đồng vị phóng xạ 235 U và 238 U , với tỷ lệ số hạt 235 U và 7 số hạt 238 U là . Biết chu kì bán rã của 235 U và 238 U lần lượt là 7,00.108 năm và 4,50.109 năm. Cách đây bao 1000 3 nhiêu năm, urani tự nhiên có tỷ lệ số hạt 235 U và số hạt 238 U là ? 100 A. 2,74 tỉ năm. B. 2,22 tỉ năm. C. 1,74 tỉ năm. D. 3,15 tỉ năm. Hướng dẫn: 235 238 N1 3 + Gọi N1 và N2 lần lượt là số hạt nhân U và U ở thời điểm cách chúng ta t tỉ năm thõa mãn: . N2 100 Nếu ta chọn N2 = 1 thì N1 = 0,03. t t 0,7 0,7 N11 N 2 27 → Tỉ số hạt nhân hiện nay tt 0,03 → t = 1,74 tỉ năm. N 1000 2 t 4,5 4,5 N2 2 2  Đáp án C 2 Câu 27: (Quốc gia – 2013) Cho khối lượng của hạt prôtôn, nơtrôn và hạt nhân đơteri 1D lần lượt là 1,0073u; 2 2 1,0087u và 2,0136u. Biết 1u = 931,5 MeV/c . Năng lượng liên kết của hạt nhân 1D là: A. 2,24 MeV B. 4,48 MeV C. 1,12 MeV D. 3,06 MeV Hướng dẫn: + Năng lượng liên kết của hạt nhân D: 2 Elk 1m p 2 1 m n m D c 1,0087 1,0073 2,0126 931,5 2,24 MeV.  Đáp án A 6 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600
7. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018 Câu 28: (Quốc gia – 2013) Ban đầu một mẫu chất phóng xạ nguyên chất có N0 hạt nhân. Biết chu kì bán rã của chất phóng xạ này là T. Sau thời gian 4T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa phân rã của mẫu chất phóng xạ này là 15 1 1 1 A. N B. N C. N D. N 16 0 16 0 4 0 8 0 Hướng dẫn: + Số hạt nhân còn lại sau khoảng thời gian t: t 4T N N N 2TT N 2 0 . 0016  Đáp án B Câu 29: (Quốc gia – 2014) Bắn hạt α vào hạt nhân nguyên tử nhôm đang đứng yên gây ra phản ứng: 4 27 30 1 2He 13 Al 15 P 0 n . Biết phản ứng thu năng lượng là 2,70 MeV; giả sử hai hạt tạo thành bay ra với cùng vận tốc và phản ứng không kèm bức xạ γ. Lấy khối lượng của các hạt tính theo đơn vị u có giá trị bằng số khối của chúng. Động năng của hạt α là A. 2,70 MeV B. 3,10 MeV C. 1,35 MeV D. 1,55 MeV Hướng dẫn: + Hai hạt nhân bay ra với cùng vận tốc → cùng hướng và cùng độ lớn. Mặc khác trong phản ứng hạt nhân thì động lượng được bảo toàn, do đó hai hạt nhân con phải bay cùng hướng với hạt nhân mẹ. pnn m v + Với p = mv → → pP = mPpn = 30pn → pα = 31pn. pPP m v 44 → Bình phương hai vế → mαKα = 961mnKn → KKK . n 961.1 961 302 K 120K Tương tự như thế, ta cũng có được K nn. P 30 961 27 + Năng lượng phản ứng thu vào Kα – Kn – KP = ΔE → K 2,7 MeV → Kα = 3,1 MeV. 31  Đáp án B Câu 30: (Quốc gia – 2014) Trong phản ứng hạt nhân không có sự bảo toàn A. Năng lượng toàn phần. B. Số nuclôn. C. Động lượng. D. Số nơtron. Hướng dẫn: + Trong phản ứng hạt nhân không có sự bảo toàn số notron.  Đáp án D Câu 31: (Quốc gia – 2014) Tia α A. Có vận tốc bằng vận tốc ánh sáng trong chân không. 4 B. Là dòng các hạt nhân 2 He . C. Không bị lệch khi đi qua điện trường và từ trường. D. Là dòng các hạt nhân nguyên tử hiđrô. Hướng dẫn: 4 + Tia α là dòng các hạt nhân 2 He .  Đáp án B 14 14 Câu 32: (Quốc gia – 2015) Hạt nhân 6 C và hạt nhân 7 N có cùng A. điện tích B. số nucleon C. số proton D. số nơtron Hướng dẫn: + Hai hạt nhân có cùng số nucleon.  Đáp án B 107 Câu 33: (Quốc gia – 2015) Cho khối lượng hạt nhân 47 Ag là 106,8783u, của nơtron là 1,0087u và của proton là 107 1,0073u. Độ hụt khối của hạt nhân 47 Ag là: 7 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600
8. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018 A. 0,9868u B. 0,6986u C. 0,6868u D. 0,9686u Hướng dẫn: + Độ hụt khối của hạt nhân: Δm = Zmp + (A – Z)mn – mAg = 47.1,0073 + 60.1,0087 – 106,8783 = 0,9868u.  Đáp án A 210 206 Câu 34: (Quốc gia – 2015) Đồng vị phóng xạ 84 Po phân rã α, biến thành động vị bền 82 Po với chu kì bán rã 138 210 206 ngày. Ban đầu có một mẫu 84 Po tinh khiết. Đến thời điểm t, tổng số hạt nhân α và hạt nhân 82 Po (được tạo ra) gấp 14 210 lần số hạt nhân 84 Po còn lại. Giá trị t bằng: A. 552 ngày B. 414 ngày C. 828 ngày D. 276 ngày Hướng dẫn: 206 + Cứ mỗi phân ra cho ra một hạt nhân 82 Po thì đồng thời kèm theo một hạt α. t 2 1 2 138 → t 14 → t = 414 ngày. 2 138  Đáp án A 7 Câu 35: (Quốc gia – 2015) Bắn hạt proton có động năng 5,5 MeV vào hạt nhân 3 Li đang đứng yên, gây ra phản ứng 7 hạt nhân p 3 Li 2 . Giả sử phản ứng không kèm theo phóng xạ γ, hai hạt α có cùng động năng và bay theo hai hướng tạo với nhau góc 1600. Coi khối lượng của mỗi hạt tính theo đơn vị u gần đúng bằng số khối của nó. Năng lượng mà phản ứng tỏa ra là: A. 14,6 MeV B. 10,2 MeV C. 17,3 MeV D. 20,4 MeV Hướng dẫn: + Vì tính đối xứng, hai hạt nhân có cùng động năng do đó vận tốc của chúng phải đối xứng qua vecto vận tốc của hạt proton. 0,5pp 0 → cos80 → pp ≈ 0,3473pα. p mKpp 1.5,5 + Bình phương hai vế, ta thu được mpKp = 0,1206mαKα → K 11,4 MeV. 0,1206m 0,1206.4 → Năng lượng mà phản ứng tỏa ra ΔE = 2Kα – Kp = 17,3 MeV.  Đáp án C 2 2 4 Câu 36: (Quốc gia – 2016) Cho phản ứng hạt nhân 1H 1 H 2 He . Đây là A. phản ứng phân hạch B. phản ứng thu năng lượng C. phản ứng nhiệt hạch D. hiện tượng phóng xạ hạt nhân Hướng dẫn: + Đây là phản ứng nhiệt hạch.  Đáp án C 14 Câu 37: (Quốc gia – 2016) Khi bắn phá hạt nhân 7 N bằng hạt α, người ta thu được một hạt proton và một hạt nhân X. Hạt nhân X là: 12 17 16 14 A. 6 C B. 8 O C. 8 O D. 6 O Hướng dẫn: 4 14 1 17 + Phương trình phản ứng 2 7N 1 p 8 X .  Đáp án B 7 Câu 38: (Quốc gia – 2016) Người ta dùng hạt proton có động năng 1,6 MeV bắn vào hạt nhân 3 Li đứng yên, sau phản ứng thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng. Giả sử phản ứng không kèm theo bức xạ γ. Biết năng lượng tỏa ra của phản ứng là 17,4 MeV. Động năng của mỗi hạt sinh ra bằng A. 7,9 MeV B. 9,5 MeV C. 8,7 MeV D. 0,8 MeV 8 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600
9. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018 Hướng dẫn: Năng lượng mà phản ứng tỏa ra Q = 2KX – Kp. QK 17,4 1,6 → K p 9,5 MeV. X 22  Đáp án B 4 Câu 39: (Quốc gia -2016) Giả sử ở một ngôi sao, sau khi chuyển hóa toàn bộ hạt nhân hidro thành hạt nhân 2 He thì 4 32 4 12 ngôi sao lúc này chỉ có 2 He và khối lượng 4,6.10 kg. Tiếp theo đó, 2 He chuyển hóa thành hạt nhân 6 C thông qua 4 4 4 12 quá trình tổng hợp 2He 2 He 2 He 6 C 7,27 MeV. Coi toàn bộ năng lượng tỏa ra từ quá trình tổng hợp này đều được phát ra với công suất trung bình là 5,3.1030W. Cho biết 1 năm bằng 365,25 ngày, khối lượng mol của He là 4 23 -1 -19 4 g/mol, số Avogadro NA = 6,023.10 mol , 1eV = 1,6.10 J. Thời gian để chuyển hóa hết 2 He ở ngôi sao này thành 12 6 C vào khoảng A. 481,5 triệu năm B. 481,5 nghìn năm C. 160,5 nghìn năm D. 160,5 triệu năm Hướng dẫn: m 4,6.1032 .10 3 + Số hạt nhân 4 He ở ngôi sau lúc đầu: n N 6,023.1023 6,929645.10 58 2 A4A 4 Cứ tổng hợp 3 hạt nhân 2 He thì năng lượng tỏa ra là 7,27 MeV → Năng lượng tỏa ra từ việc tổng hợp hết số hạt nhân trên là : n E 2,68.1046 J. 3 E → Thời gian để chuyển hóa hết ngôi sao này : t 5,06.1015 s 160341724,3năm. P  Đáp án D Câu 40: (Quốc gia – 2017) Tia α là dòng các hạt nhân 2 3 4 3 A. 1H . B. 1H . C. 2 H . D. 2 H . Hướng dẫn : 4 + Tia α là dòng các hạt nhân 2 H .  Đáp án C 4 14 1 Câu 41: (Quốc gia – 2017) Cho phản ứng hạt nhân: 2He 7 N 1 H X , số prôtôn và nơtron của hạt nhân X lần lượt là A. 8 và 9. B. 9 và 17. C. 9 và 8. D. 8 và 17. Hướng dẫn : 4 14 1 17 + Phương trình phản ứng 2He 7 N 1 H 8 X . → Hạt nhân X có 8 proton và 9 notron.  Đáp án A 12 4 12 4 Câu 42: (Quốc gia – 2017) Cho phản ứng hạt nhân 62C  3 He . Biết khối lượng của 6 C và 2 He lần lượt là 11,9970 u và 4,0015 u; lấy lu = 931,5 MeV/c2. Năng lượng nhỏ nhất của phôtôn ứng với bức xạ γ để phản ứng xảy ra có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 7 MeV. B. 6 MeV. C. 9 MeV. D. 8 MeV. Hướng dẫn: + Để phản ứng trên có thể xảy ra thì năng lượng bức xạ γ tối thiểu là  3m mc 931,5 6,99 MeV.  Đáp án A 235 Câu 43: (Quốc gia – 2017) Cho rằng một hạt nhân urani 92 U khi phân hạch thì tỏa ra năng lượng là 200 MeV. Lấy 23 -1 -19 235 NA = 6,02.10 mol , 1 eV = 1,6.10 J và khối lượng mol của urani 92 U là 235 g/mol. Năng lượng tỏa ra khi 2 g 235 urani 92 U phân hạch hết là 9 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600
10. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018 A. 9,6.1010 J. B. 10,3.1023J. C. 16,4.1023 J. D. 16,4.1010J. Hướng dẫn: + Năng lượng tỏa ra khi phân hạch hết 1 kg Urani m2 Q N E N E 6,023.1023 .200.10 6 .1,6.10 19 1,64.10 11 J. AA 235  Đáp án A Câu 44: (Quốc gia – 2017) Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng nghỉ của các hạt trước phản ứng là 37,9638 u và tổng khối lượng nghỉ các hạt sau phản ứng là 37,9656 u. Lấy 1 u = 931,5 MeV/c2. Phản ứng này A. tỏa năng lượng 1,68 MeV B. thu năng lượng 1,68 MeV C. thu năng lượng 16,8 MeV D. tỏa năng lượng 16,8 Mev Hướng dẫn: + Năng lượng phản ứng tỏa ra 2 E mts m c 37,9638 37,9656 uc 37,9638 37,9656 .931,5 1,68 MeV. → Phản ứng thu năng lượng 1,68 MeV.  Đáp án B 226 226 Câu 45: (Quốc gia – 2017) Rađi 88 Ra là nguyên tố phóng xạ α. Một hạt nhân 88 Ra đang đứng yên phóng xạ ra hạt α và biến đổi thành hạt nhân con X. Biết động năng của hạt α là 4,8 MeV. Lấy khối lượng hạt nhân (tính theo đơn vị u) bằng số khối của nó. Giả sử phóng xạ này không kèm theo bức xạ gama. Năng lượng tỏa ra trong phân rã này là A. 271 MeV B. 4,72 MeV C. 4,89 Mev D. 269 MeV Hướng dẫn : + Quá trình phóng xạ tuân theo định luật bảo toàn động lượng → pα = pX. mK Bình phương hai vế → mαKα = mXKX → KX . mX m 4 + Năng lượng phản ứng tỏa ra QK KX 1 K 1 4,84,89 MeV. mX 222  Đáp án C 235 Câu 46: (Quốc gia – 2017) Giả sử một nhà máy điện hạt nhân dùng nhiên liệu urani 92 U . Biết công suất phát điện là 235 500 MW và hiệu suất chuyển hóa năng lượng hạt nhân thành điện năng là 20%. Cho rằng khi một hạt nhân urani 92 U -11 23 -1 235 phân hạch thì tỏa ra năng lượng là 3,2.10 J. Lấy NA = 6,02.10 mol và khối lượng mol của 92 U là 235 g/mol. Nếu 235 nhà máy hoạt động liên tục thì lượng urani 92 U mà nhà máy cần dùng trong 365 ngày là A. 1352,5 kg B. 962 kg C. 1121 kg D. 1421 kg Hướng dẫn : + Năng lượng mà nhà máy này tạo ra trong 365 ngày : E = Pt = 500.106.31526000 = 1,5768.1016 J. 16 →Với hiệu suất 20% thì năng lượng mà nhà máy cần nhận từ phản ứng phân hạch là E0 = 1,2E = 7,869.10 J. E 7,869.1016 + Số phản ứng tương ứng : n 0 2,46.1027 . E 3,2.10 11 n + Khối lượng U cần sử dụng : n M 962 kg. nA  Đáp án B 235 Câu 47: (Quốc gia – 2017) Cho rằng khi một hạt nhân urani 92 U phân hạch thì tỏa ra năng lượng trung bình là 200 23 1 235 MeV. Lấy NA 6,023.10 mol , khối lượng mol của urani 92 U là 235 gam/mol. Năng lượng tỏa ra khi phân hạch 235 hết 1 kg urani 92 U là A. 51,2.1026 MeV. B. 5,12.1026 MeV. C. 25,6.1026 MeV. D. 2,56.1026 MeV. Hướng dẫn: m 1.103 Số hạt nhân Urani có trong 1 kg: N N .6,023.1023 2,56.10 24 hạt AA 235 10 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600
11. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018 + Vậy năng lượng mà phản ứng phân hạch 1 kg Urani sẽ tỏa ra là: 24 26 E NE0 2,56.10 .200MeV 5,12.10 MeV  Đáp án B Câu 48: (Quốc gia – 2017) Một chất phóng xạ α có chu kì bán rã T. Khảo sát một mẫu chất phóng xạ này ta thấy: ở lần đo thứ nhất, trong 1 phút chất phóng xạ này phát ra 8n hạt α. Sau 415 ngày kể từ lần đo thứ nhất, trong 1 phút chất phóng xạ này chỉ phát ra được n hạt α. Giá trị của T A. 12,3 năm B. 138 ngày C. 2,6 năm D. 3,8 ngày Hướng dẫn: + Ta để ý rằng số hạt nhân α phát ra cũng chính là số hạt nhân chất phóng xạ bị phân rã t → 8n N 1 2 T 0 + Số hạt nhân ban đầu còn lại sau 414 ngày 414 414 t N N 2 T → số hạt α đo được trong 1 phút khi đó sẽ là n N 2TT 1 2 t0 0 414 Lập tỉ số → 82 T → T = 138 ngày  Đáp án B 14 Câu 49: (Quốc gia – 2017) Số nucleon trong hạt nhân 6 C là: A. 14 B. 20 C. 8 D. 6 Hướng dẫn: + Số nucleon trong hạt nhân này là 14.  Đáp án A 235 Câu 50: (Quốc gia – 2017) Hạt nhân 92 U có năng lượng liên kết 1784 MeV. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân này là A. 12,48 MeV/nucleon B. 5,46 MeV/nucleon C. 7,59 MeV/nucleon D. 19,39 MeV/nucleon Hướng dẫn: W 1784 + Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân W lk 7,59 MeV/nucleon. lkr A 235  Đáp án C 7 1 4 Câu 51: (Quốc gia – 2017) Cho phản ứng hạt nhân: 3Li 1 H 2 He X . Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được 1 24 23 -1 mol Heli theo phản ứng này là 5,2.10 MeV. Lấy NA = 6,023.10 mol . Năng lượng tỏa ra của một phản ứng hạt nhân trên là A. 17,3 MeV B. 51,9 MeV C. 34,6 MeV D. 69,2 MeV Hướng dẫn: + Mỗi phản ứng hạt nhân trên cho ra hai hạt nhân He E0 → Năng lượng tương ứng là E2 2 17,3MeV. NA  Đáp án A 11 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600
12. Tuyển chọn các câu hỏi và bài tập Vật Lý Hạt Nhân 2009 - 2017 2018 12 Page: Vật Lý Phổ Thông – 0914 082 600