Bài tập Vật lý 12 - Chương 9: Hạt nhân nguyên tử

Chọn A.
Hướng dẫn: Đồng vị là nguyên tố mà hạt nhân có cùng prôton nhưng nơtron hay số nuclon khác nhau.
9.4. Chọn C.
Hướng dẫn: Theo quy ước về ký hiệ hạt nhân nguyên tử: Hạt nhân nguyên tử cấu tạo gồm Z prôton và (A – Z) nơtron được kys hiệu là .
9.5. Chọn C.
Hướng dẫn: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton và các nơtron.
9.6. Chọn B.
Hướng dẫn: Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có cùng số prôton, nhưng khác nhau số nơtron.
9.7. Chọn B.
Hướng dẫn: Khối lượng nguyên tử được đo bằng các đơn vị: Kg, MeV/c2, u.
9.8. Chọn C.
Hướng dẫn: Theo định nghĩa về đơn cị khối lượng nguyên tử: u bằng khối lượng của một hạt nhân nguyên tử Cacbon 
9.9. Chọn D.
Hướng dẫn: Hạt nhân có cấu tạo gồm: 92p và 146n.
9.10. Chọn B.
Hướng dẫn: Khối lượng của một hạt nhân được tạo thành từ nhiều nuclôn thì bé hơn tổng khối lượng của các nuclôn, hiệu số Δm gọi là độ hụt khối. Sự tạo thành hạt nhân toả năng lượng tương ứng ΔE = Δmc2, gọi là năng lượng liên kết của hạt nhân (vì muốn tách hạt nhân thành các nuclôn thì cần tốn một năng lượng bằng ΔE). Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng ΔE/A càng lớn thì càng bền vững. Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân.
9.11. Chọn D.
Hướng dẫn: Năng lượng liên kết của hạt nhân là:
 = 2,23MeV.
9.12. Chọn A.
Hướng dẫn: Năng lượng toả ra khi tổng hợp được một hạt α từ các nuclôn là . Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1mol khí Hêli là:
 E = NA.ΔE = 2,7.1012J
9.13. Chọn C.
Hướng dẫn: Hạt nhân có cấu tạo gồm: 27 prôton và 33 nơtron 
9.14. Chọn A.
Hướng dẫn: Độ hụt khối của hạt nhân là:
 = 4,544u
9.15. Chọn A.
Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 9.14.
9.16. Chọn C.
Hướng dẫn: Xem định ngiã phóng xạ.
9.17. Chọn C.
Hướng dẫn: Xem tính chất các tia phóng xạ.
9.18. Chọn C.
Hướng dẫn: Xem tính chất các tia phóng xạ.
9.19. Chọn D.
Hướng dẫn: Cả 3 ý trên đều đúng.
9.20. Chọn C.
Hướng dẫn: Vận tốc tia anpha cỡ 2.107m/s.
9.21. Chọn C.
Hướng dẫn: Tia beta trừ có khả năng đâm xuyên nhưng chỉ có thể qua lá nhom dày cỡ mm.
9.22. Chọn A.
Hướng dẫn: Tia b+ còng gọi là electron dương.
9.23. Chọn D.
Hướng dẫn: Tia g là sóng điện từ, có bước sóng ngắn hơn tia X, có tính chất gióng tia X nhưng khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia X.
9.24. Chọn B.
Hướng dẫn: hoặc 
9.25. Chọn B.
Hướng dẫn: Độ phóng xạ giảm theo quy luật hàm số mũ âm.
9.26. Chọn D.
Hướng dẫn: Cả 3 ý trên đều đúng.
9.27. Chọn A.
Hướng dẫn: Tia b- là êlectron.
9.28. Chọn D.
Hướng dẫn: Cả 3 ý trên đều đúng.
9.29. Chọn C.
Hướng dẫn: Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử phát ra các tia không nhìn thấy và biến đổi thành hạt nhân khác.
9.30. Chọn A.
Hướng dẫn:
- Tia α là dòng các hạt nhân nguyên tử .
- Tia β- là dòng electron, tia β+ là dòng pôziton.
- Tia γ là sóng điện từ.
9.31. Chọn B.
Hướng dẫn: Độ phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ và được đo bằng số phân rã trong 1s. Nó cũng bằng số nguyên tử N nhân với λ. H giảm theo định luật phóng xạ giống như N: .
9.32. Chọn B.
Hướng dẫn: Công thức tính độ phóng xạ: .
9.33. Chọn A.
Hướng dẫn: Phương trình phản ứng hạt nhân: , áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối ta có Z' = (Z + 1); A' = A.
9.34. Chọn A.
Hướng dẫn: Phương trình phản ứng hạt nhân: , áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối ta có Z' = (Z - 1); A' = A.
9.35. Chọn A.
Hướng dẫn: Thực chất trong phóng xạ hạt prôton biến đổi thành hạt nơtron theo phương trình 
9.36. Chọn D.
Hướng dẫn: Tia α là dòng các hạt nhân nguyên tử Hêli , khi đi qua điện trường giữa hai bản của tụ điện tia α bị lệch về phía bản âm. Tia α có khả năng ion hóa không khí rất mạnh.
9.37. Chọn B.
Hướng dẫn: Một đồng vị phóng xạ không thể phóng ra đồng thời hạt và hạt . 
9.38. Chọn C.
Hướng dẫn: áp dụng định luật phóng xạ . Sau 5 chu kỳ bán rã, chất phóng xạ còn lại là m = m0/32.
9.39. Chọn D.
Hướng dẫn: Chất phóng xạ bị phân rã 75%, còn lại 25%, suy ra m/m0 = 0,25 suy ra t/T = 2 → t = 30h.
9.40. Chọn A.
Hướng dẫn: Khối lượng Co còn lại sau 1 năm là , khối lượng Co bị phân rã trong thời gian đó là m0 – m →Số phần trăm chất phóng xạ bị phân rã trong 1 năm là = 12,2%.
9.41. Chọn B.
Hướng dẫn: Độ phóng xạ của tại thời điểm t là , độ phóng xạ giảm trong thời gian 12,5ngày là = 93,75%, tư đây ta tinh được T = 3,8ngày.
9.42. Chọn C.
Hướng dẫn: Tính chu kỳ bán rã T: Xem hướng dẫn câu 8.41, độ phóng xạ ban đầu H0 = λ.N0; độ phóng xạ tại thời điểm t = 12,5ngày là = 3,58.1011Bq
9.43. Chọn A.
Hướng dẫn: Khối lượng còn lại được tính theo công thức: suy ra t = 916,85 ngày.
9.44. Chọn B.
Hướng dẫn: Phương trình phân rã , mỗi phân rã toả ra một năng lượng = 5,4MeV.
9.45. Chọn B.
Hướng dẫn: Phương trình phân rã , mỗi phân rã toả ra một năng lượng = 5,4MeV. Năng lượng toả ra khi 10g phân rã hết là = 2,5.1010J.
9.46. Chọn A.
Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 9.44, gọi động năng của Po là KPo, của Pb là KPb của hạt α là Kα theo bảo toàn năng lượng ta có KPb + Kα – KPo = ΔE. áp dụng định luật bảo toàn động . Ban đầu hạt nhân Po đứng yên nên KPo = 0 và ta suy ra hệ phương trình: giải hệ phương trình ta được Kα = 5,3MeV và KPb = 0,1MeV.
9.47. Chọn A.
Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 9.46
9.48. Chọn A.
Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 9.38
9.49. Chọn A.
Hướng dẫn: Gọi số lần phóng xạ α là x, và số lần phóng xạ β- là y, phương trình phân rã là áp dụng định luật bả toàn số khối ta có: 234 = x.4 + y.0 + 206 → x = 7. áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 92 = x.2 + y.(-1) + 82 → y = 4.
9.50. Chọn D.
Hướng dẫn: Khối lượng các hạt nhân không bảo toàn.
9.51. Chọn B.
Hướng dẫn: Xem cách làm câu 9.49.
9.52. Chọn C.
Hướng dẫn: Tương tác giữa hai hạt nhân. là phản ứng hạt nhân.
9.53. Chọn C.
Hướng dẫn: Tổng số khối (nuclon) trong phản ứng luôn dương, bằng tổng 2 lần số khói trước hay sau phản ứng.
9.54. Chọn C.
Hướng dẫn: Động lượng các tổng cộng các hạt nhân luôn khác không.
9.55. Chọn D.
Hướng dẫn: Cả 3 ý trên đều đúng
9.56. Chọn A.
Hướng dẫn: Xét phản ứng hạt nhân: , áp dụng định luật bảo toàn điện tích và định luật bảo toàn số khối ta được: Z = 2, A = 4. Vậy hạt nhân chính là hạt nhân (hạt α).
9.57. Chọn D.
Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 9.56
9.58. Chọn A.
Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 9.56
9.59. Chọn B.
Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 9.56
9.60. Chọn C.
Hướng dẫn: Muốn tổng hợp được 1g khí Hêli ta phải thực hiện phản ứng. Tổng năng lượng toả ra là ΔE = 423,808.109J.
9.61. Chọn B.
Hướng dẫn: Xét phản ứng: 
Tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng là M0 = mCl + mp = 37,963839u.
Tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng là M = mAr + mn = 37,965559u.
Ta thấy M0 < M suy ra phản ứng thu năng lượng và thu vào một lượng ΔE = 1,60132MeV.
9.62. Chọn B.
Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 9.60 với phản ứng hạt nhân: .
9.63. Chọn B.
Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 9.61 với phản ứng hạt nhân: 
9.64. Chọn C.
Hướng dẫn: Xét phản ứng hạt nhân Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 9.56 ta thấy phản ứng thu vào ΔE = 2,7MeV. Động năng của hạt n là Kn = mnvn2/2, động năng của hạt P là KP = mPvP2/2, theo bài ra vn = vP suy ra Kn/KP = mn/mP. 
Theo định luật baor toàn năng lượng Kα + ΔE = Kn + KP → Kn = 0,013MeV, và Kn = 0,387MeV.
9.65. Chọn C.
Hướng dẫn: Xem sự phân hạch.
9.66. Chọn C.
Hướng dẫn: Chỉ có U235 hấp thụ nơtron chậm sữ sảy ra phân hạch.
9.67. Chọn D.
Hướng dẫn: Điều kiện phản ứng dây chuyền k > 1
9.68. Chọn A.
Hướng dẫn: Hai hạt nhân tạo ra sau phân hạch có thể là hạt nhân không có tính phóng xạ.
9.69. Chọn B.
Hướng dẫn: Xem sự phân hạch.
9.70. Chọn C.
Hướng dẫn: Hai hạt nhân tạo thành do phân hạch có thế là bền.
9.71. Chọn B.
Hướng dẫn: Phản ứng phân hạch chỉ kiểm soát được khi k = 1.
9.72. Chọn A.
Hướng dẫn: 1/ a/ Số hạt nhân urani trong 1 kg là : N = m.NA /A = 25,63.1023 hạt.
Năng lượng toả ra : Q = N.200MeV = 5,13.1026 MeV = 8,21.1013 J .
9.73. Chọn A.
Hướng dẫn: Do hiệu suất nhà máy là 20% => P = 500 000KW cần phải có một công suất bằng : 
P' = 100P/20 = 5P . Nhiệt lượng tiêu thụ 1 năm : Q = 5P.365.24.3600 = 7,884.106 J.
Số hạt nhân phân dã là : N = Q/200MeV = 2,46.1027 hạt . 
Khối lượng hạt nhân tương ứng là: m = N.A/NA = 961kg.
9.74 Chọn C.
Hướng dẫn: Hệ số nhân nơtron luôn bằng 1.
9.75. Chọn C.
Hướng dẫn: Phản ứng nhiệt hạch sảy ra ở nhiệt độ rất cao.
9.76. Chọn C.
Hướng dẫn: Xem hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lượng.
9.77. Chọn D.
Hướng dẫn: Xem điều kiện có phản ứng nhiệt hạch.
9.78. Chọn B.
Hướng dẫn: Xem câu 9.77.
9.79. Chọn C.
Hướng dẫn: đơteri và triti có sắn trong nước.
9.80. Chọn B.
Hướng dẫn: Tìm độ hụt khối, sau đó tìm năng lượng toả ra của phản ứng.
9.81. Chọn A.
Hướng dẫn: Xem cách làm câu 9.80.
9.82. Chọn D.
Hướng dẫn: Xem cách làm câu 9.80.
9.83. Chọn A.
Hướng dẫn: Xem cách làm câu 9.80.
9.84. Chọn B.
Hướng dẫn: Tìm năng lượng toả ra của phản ứng là Q1. Tìm nhiều lượng cần đun sôi 1kg nước là Q2. 
Khối lượng nước đun là m = Q1/Q2.
9.85. Chọn A.
Hướng dẫn: Phản ứng xảy ra theo phương trình: 
Tổng độ hụt khối trước phản ứng là ΔM0 = ΔmT + ΔmD.
Tổng độ hụt khối sau phản ứng là ΔM = Δmα + Δmn. Độ hụt khối của n bằng không.
Phản ứng toả ra ΔE = (ΔM - ΔM0)c2 = 18,0614MeV.
9.86. Chọn A.
Hướng dẫn: Xét phản ứng 
Tổng khối lượng của các hạt nhân trước phản ứng là: M0 = mp + mLi = 8,0217u.
Tổng khối lượng của các hạt nhân sau phản ứng là: M = 2mα = 8,0030u.
Ta thấy M0 > M suy ra phản ứng là phản ứng toả năng lượng, và toả ra một lượng: ΔE = (M0 - M)c2 = 17,4097MeV.
9.87. Chọn B.
Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 8.62, theo bảo toàn năng lượng ta có Kp + ΔE = 2.Kα suy ra Kα = 9,60485MeV.
9.88. Chọn C.
Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 8.62 và 8.63. Động năng của hạt α được tính theo công thức 
= 21506212,4m/s.
9.89. Chọn D.
Hướng dẫn: Theo định luật bảo toàn động lượng: . 
Vẽ hình, chú ý 
Từ hình vẽ ta được: 
; 
mà . Nên: => j = 176030’.