29 Câu trắc nghiệm tách từ đề thi thử THPT Quốc gia môn Vật lí - Hạt nhân nguyên tử - Năm học 2019 - Hoàng Sư Điểu (Có đáp án)

Nội dung text: 29 Câu trắc nghiệm tách từ đề thi thử THPT Quốc gia môn Vật lí - Hạt nhân nguyên tử - Năm học 2019 - Hoàng Sư Điểu (Có đáp án)

1. I. LÝ THUYẾT. Câu 1: Trong các phản ứng hạt nhân sau, phản ứng nào không phải là phản ứng nhân tạo ? 2 D 3 T 4 He n 235 He n 95 Y 138 I 3n A. 1 1 2 B. 92 39 53 14 C 14 He β 4 He 27 Al 30 P n C. 6 7 D. 2 13 15 206 Pb 226 Ra 210 Po 238U Câu 2: Trong các hạt nhân 82 ; 88 ; 84 ; 92 hạt nhân nào có nhiều nơtrôn nhất ? 238U 226 Ra 206 Pb 210 Po A. 92 B. 88 C. 82 D. 84 Câu 3: Chu kỳ bán rã của một chất phóng xạ là A. thời gian sau đó số hạt nhân phóng xạ còn lại bằng một nửa hạt nhân đã phóng xạ .B. thời gian sau đó số hạt nhân phóng xạ còn lại bằng số hạt nhân bị phân rã. C. thời gian ngắn nhất độ phóng xạ có giá trị như ban đầu D. thời gian ngắn nhất mà trạng thái phóng xạ lặp lại như ban đầu. Câu 4: Năng lượng liên kết riêng A. lớn nhất với các hạt nhân nhẹB. giống nhau với mọi hạt nhân C. lớn nhất với các hạt nhân nặngD. lớn nhất với các hạt nhân trung bình Câu 5: Hạt nhân nào dưới đây không chứa nơtron ? A. ĐơteriB. TritiC. HeliD. Hidro thường Câu 6: Trong các đồng vị sau, đồng vị nào không làm nhiên liệu cho phản ứng phân hạch ? 234U 239 Pu 235U 238U A. 92 B. 94 C. 92 D. 92 A , A , A 2A 0,5A A Câu 7: Có 3 hạt nhân X, Y và Z có số nuclon tương ứng là X Y Z với X Y Z . ΔE ΔE,ΔE 3ΔE,ΔE 1,6ΔE Biết năng lượng liên kết của từng hạt nhân tương ứng là X Y Z Sắp xếp các hạt nhân theo thứ tự tính bền vững tăng dần A. Z, X, YB. X, Y, ZC. X, Z, YD. Y, Z, X 238U 234 Câu 8: Trong quá trình phân rã hạt nhân 92 thành hạt nhân 92 đã phóng ra hai êlectron và một hạt A. prôtonB. pôzitronC. anphaD. nơtron
2. Câu 9: Hạt nhân con trong phóng xạ β A. có số nơtron lớn hơn hạt nhân mẹ một đơn vị B. có số nơtron bằng hạt nhân mẹ C. có số prôtron bằng hạt nhân mẹ D. có số khối bằng hạt nhân mẹ Câu 10: Khi nói về phản ứng hạt nhân, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhân luôn được bảo toàn B. Tổng động năng của các hạt trước và sau phản ứng hạt nhân luôn được bảo toàn C. Tổng khối lượng nghỉ của các hạt trước và sau phản ứng hạt nhân luôn được bảo toàn D. Tất cả các phản ứng hạt nhân đều tốn năng lượng Câu 11: Phóng xạ gama xảy ra khi A. có một chùng electron có động năng lớn tới đập vào tấm kim loại nặng có nhiệt nóng chảy cao B. có sự dịch chuyển của electron từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp hơn C. nguyên tử chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản và bức xạ ra photon D. hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản và bức xạ ra photon 9 Be Câu 12: Người ta dùng chùm hạt α bắn phá lên hạt nhân 4 .Phản ứng hạt nhân xảy ra làm xuất hiện một hạt nơtron tự do. Sản phẩm thứ hai của phản ứng là 13 B 12 C 8 Be 13 C A. 5 B. 6 C. 4 D. 6 14 N Câu 13: Bắn hạt α có động năng 4 MeV vào hạt nhân 7 đứng yên thì thu được một prôton và hạt nhân X. Giả sử hai hạt sinh ra có cùng tốc độ, tính động năng và tốc độ của prôton. Cho: m m m m 2 α = 4,0015 u; X = 16,9947 u; n = 13,9992 u; p = 1,0073 u; 1u = 931,5 MeV/ c . 6 5 5 6 A. 5,6. 10 m/sB. 30,85. 10 m/sC. 5,6. 10 m/sD. 30,85. 10 m/s 238 235 235 Câu 14: Trong quặng Urani tự nhiên hiện nay gồm hai đồng vị U và U và U chiếm tỉ lệ 7,143 0/00. Giả sử lúc đầu trái đất mới hình thành tỉ lệ 2 đồng vị này là 1 : 1. Cho biết chu kì 238 T 4,5.109 235 T 0,713.109 bán rã của U là 1 năm,chu kì bán rã của U là 2 năm .Tuổi của trái đất là
3. A. 604 tỉ nămB. 60,4 tỉ nămC. 6,04 triệu nămD. 6,04 tỉ năm Câu 15: Hai chất phóng xạ A và B có chu kì bán rã là 2 năm và 4 năm. Ban đầu số hạt nhân của N 4N hai chất này là 01 02 . Thời gian để số hạt nhân còn lại của A và B bằng nhau là A. 8 nămB. 16 nămC. 4 nămD. 2 năm 226 Ra K Câu 16: Hạt nhân 88 đứng yên phóng xạ α và biến đổi thành hạt nhân X, động năng α = 4,8 MeV. Lấy khối lượng hạt nhân (tính bằng u) bằng số khối của chúng, năng lượng tỏa ra trong phản ứng trên bằng A. 4,886 MeVB. 2,596 MeVC. 9,667 MeVD. 1,231 MeV Câu 17: Số hạt nhân phóng xạ của một mẫu chất phóng xạ giảm dần theo thời gian theo quy luật được mô tả như đồ thị hình bên. Tại thời điểm t = 32 ngày, số hạt nhân phóng xạ đã bị phân rã là 24 24 24 24 A. 16.10 hạtB. 48.10 hạtC. 4.10 hạtD. 10 hạt 27 Al Câu 18: Một hạt α bắn vào hạt nhân 13 tạo thành hạt notron và hạt X. Biết m 4,0016u;m 1,00866u; m 26,9744u;m 29,970u α n Al X và 1u = 931,5 MeV/c2. Các hạt notron và X có động năng là 4 MeV và 1,8 MeV. Động năng của hạt α là A. 7,8 MeVB. 5,8 MeVC. 3,23 MeVD. 8,37 MeV Câu 19: Người ta tạo ra phản ứng hạt nhân bằng cách dùng hạt prôton có động năng là 3 MeV 23 Na bắn vào hạt nhân 11 đang đứng yên. Hai hạt sinh ra là α và X. Giả sử hạt α bắn ra theo hướng vuông góc với hướng bay của hạt prôton và có động năng 4,85 MeV. Lấy khối lượng của các hạt tính theo đơn vị u gần bằng số khối của chúng. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng này bằng A. 2,40 MeV B. 1,85 MeVC. 3,70 MeVD. 2,97 MeV
4. 24 Na 24 Mg Câu 20: 11 là đồng vị phóng xạ β với chu kì bán rã T và biến đổi thành 12 . Lúc t = 0 có 24 Na 24 Mg một mẫu 11 nguyên chất, ở thời điểm t thấy tỉ số giữa hạt nhân 12 tạo thành và số hạt 24 Na nhân 11 còn lại trong mẫu là 1/3; sau thời điểm đó 2 chu kì bán rã thì tỉ số này là bao nhiêu ? A. 13/3B. 7/12C. 15D. 2/3 210 Po 7 Câu 21: Một hạt nhân 92 ban đầu đứng yên, phát ra hạt α với vận tốc bằng 2.10 m/s. Lấy khối lượng các hạt nhân theo đơn vị khối lượng nguyên tử u bằng số khối của chúng. Tốc độ chuyển động của hạt nhân con xấp xỉ bằng 6 5 6 5 A. 1,94.10 m/sB. 3,88.10 m/sC. 3,88.10 m/sD. 1,94.10 m/s 226 Ra Câu 22: Hạt nhân 88 ban đầu đang đứng yên thì phóng ra hạt α có động năng 4,44 MeV. Coi khối lượng mỗi hạt nhân xấp xỉ với số khối của nó. Năng lượng toàn phần tỏa ra trong sự phân rã này là A. 5,12 MeVB. 4,92 MeVC. 4,97 MeVD. 4,52 MeV 235U Câu 23: Biết rằng khi phân hạch một hạt nhân 92 thì năng lượng tỏa ra của phản ứng là 108 235U MeV. Năng lượng tỏa ra khi phân hạch 0,5 kg 92 là 6 6 9 12 A. 12,3. 10 kWhB. 6,15. 10 kWhC. 25. 10 JD. 44. 10 J 207 Fr Câu 24: Đồ thị của số hạt nhân Franxi 87 phụ thuộc thời gian như hình vẽ. Để số hạt nhân còn lại bằng 1/4 số hạt nhân ban đầu thì phải mất khoảng thời gian là A. 20 sB. 30 sC. 40 sD. 15 s 7 Li 1 H 24 He m 7,0144u;m 1,0073u; Câu 25: Cho phản ứng hạt nhân 3 1 2 , biết Li H 2 m 4,0015u;1u 931,5MeV / c 1 He và nhiệt dung riêng của nước là c = 4,19 KJ/kg. K . Nếu o tổng hợp Heli từ 1 g liti thì năng lượng tỏa ra có thể đun sôi một khối lượng nước ở 0 C là
5. 5 5 5 5 A. 9,1.10 kg B. 4,25.10 kg C. 7,25.10 kg D. 5,7.10 kg Câu 26: Thời gian τ để số hạt nhân phóng xạ giảm đi e lần gọi là thời gian sống trung bình của chất phóng xạ. Phần trăm số hạt nhân chất phóng xạ bị phân rã sau thời gian 2τ xấp xỉ bằng A. 86%B. 50%C. 75%D. 63% 234U 230 Th Câu 27: Hạt 92 đang đứng yên thì bị vỡ thành hạt α và hạt 90 . Cho khối lượng các hạt m m 2 U = 233,9796 u; U = 4,0015 u; và 1 u = 931,5 MeV / c . Nếu động năng của hạt α bay ra 230 Th bằng 4 MeV thì khối lượng của hạt 90 xấp xỉ bằng A. 229,937 uB. 229,379 uC. 230,937 uD. 230,397 u H 3,3.109 Câu 28: Một mẫu quặng chứa chất phóng xạ Xesi 133 có độ phóng xạ là 0 Bq. Biết chu kỳ bán rã của Cs là 30 năm, khối lượng Cs chứa trong mẫu quặng là A. 5 mgB. 4 mgC. 1 mgD. 10 mg 9 Be Câu 29: Dùng một proton có động năng 5,45 MeV bắn phá hạt nhân 4 đứng yên sinh ra hạt α K 4MeV và hạt X. Phản ứng không kèm theo bức xạ α, động năng của hạt α là α và hướng của 2 proton và hướng của hạt α vuông góc với nhau. Cho 1u = 931 MeV/ c và xem khối lượng của các hạt bằng số khối thì vận tốc của hạt X xấp xỉ bằng 8 8 6 6 A. 1,7.10 m/sB. 2,7.10 m/sC. 0,1.10 m/sD. 10,7.10 m/s III. LỜI GIẢI. 1. Lý Thuyết. Câu 1: Chọn đáp án C Quá trình phân rã phóng xạ là tự phát, chỉ do các nguyên nhân bên trong và hoàn toàn không chịu tác động của các yếu tố bên ngoài. Câu 2: Chọn đáp án A 238U Số hạt nơtron trong các hạt nhân Pb, Ra, Po, U lần lượt là 124, 138, 126, 146 → hạt nhân 92 có nhiều nơtron nhất Câu 3: Chọn đáp án B Chu kỳ bán rã của một chất phóng xạ là khoảng thời gian một nửa số hạt nhân hiện có bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác, tức số hạt nhân phóng xạ còn lại bằng số hạt nhân bị phân rã. Câu 4: Chọn đáp án D
6. Các hạt nhân trung bình có số khối trong khoảng 50 – 80 thì năng lượng liên kết riêng có giá trị lớn nhất. Câu 5: Chọn đáp án D 1 H Hidro thường 1 có số proton Z = 1 và số khối A = 1 → số notron N = A – Z = 0. Câu 6: Chọn đáp án A 234U 92 không phải là nhiên liệu cho phản ứng phân hạch. Câu 7: Chọn đáp án D ΔE 3ΔE 0,75ΔE 1,6ΔE 0,8ΔE A 4A A 2A A Năng lượng liên kết riêng của X, Y, Z lần lượt là X ; X X ; X X Hạt nào có năng lượng liên kết riêng lớn hơn thì bền vững hơn. → Thứ tự tính bền vững tăng dần của các hạt nhân là Y, Z, X. Câu 8: Chọn đáp án C 238 234 4 92 U 92 U 2e 2 He Câu 9: Chọn đáp án D Hạt nhân con trong phóng xạ β có số khối bằng hạt nhân mẹ. Câu 10: Chọn đáp án A Trong phản ứng phát nhân, năng lượng toàn phần (bao gồm động năng và năng lượng nghỉ) luôn được bảo toàn. Câu 11: Chọn đáp án D Khi hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản sẽ bức xạ ra photon gamma. Câu 12: Chọn đáp án B α 8 Be b X n 4 a Áp dụng bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích, ta có: 2 4 a 12 C 4 9 b 1 → a = 6, b = 12 → X là cacbon 6 . 2. Bài Tập. Câu 13: Chọn đáp án A 4 α 14 N 1 p 17 O Phương trình phản ứng 2 7 1 8
7. Năng lượng thu vào của phản ứng 2 ΔE mα mN mp mX c 4,0015 13,9992 1,0073 16,9947 931,5 1,21095MeV Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phần Kα ΔE K p K X 4 1,21095 K p K X K p K X 2,78905 1 K m v2 K 1,0073 p p p p 16,9947K 1,0073K 0 2 K m v2 K 16,9947 p X Mặt khác X X X X Kp 0,156MeV K 2,633MeV Giải hệ ta có X 1 2K K .m v2 v p 5,47.106 m / s p 2 p p p m Tốc độ của proton là p Câu 14: Chọn đáp án D N 238 235 Gọi 0 là số hạt U và U lúc mới hình thành trái đất, t là tuổi của trái đất. t t 9 238 N N .2 T1 N .24,5.10 Số hạt U hiện nay là 1 0 0 t t 9 235 N N .2 T2 N .20,713.10 Số hạt U hiện nay là 2 0 0 t 0,713.109 N2 2 7,143 t N1 9 1000 → 24,5.10 → t ≈ 6,04 tỉ năm. Câu 15: Chọn đáp án A t N .2 T Ta có số phân tử của chất phóng xạ còn lại sau thời gian t là N = 0 t t N N .2 T1 N N .2 T2 Số hạt nhân còn lại của A và B lần lượt là A 01 ; B 02 t t t t 2 N N 4N .2 T1 N .2 2T1 T 2T A B 02 01 1 1 t  2 t 4T 2T 1 = 8 năm. v 1 v v Suy ra v 3 3 .
8. Câu 16: Chọn đáp án A   0 p p p p Áp dụng bảo toàn động lượng ta có α X α X m 2m K 2m K K α K α α X X X m α → X Năng lượng tỏa ra dưới dạng động năng của các hạt là mα ΔE K X Kα Kα 1 4,886MeV m X . Câu 17: Chọn đáp án D Từ đồ thị, suy ra T = 8 ngày Ta có: t = 32 = 4T Số hạt nhân bị phân rã là ΔN N 1 2 4 64.1024. 1 2 4 60.1024 0 hạt. Câu 18: Chọn đáp án D Phương trình phản ứng α Al n X ΔE m m m m c2 Ta có α Al n X = -2,57 MeV < 0 → Phản ứng thu năng lượng. Áp dụng bảo toàn năng lượng ta có ΔE K K K K K K K ΔE α Al n X α n X = 4 + 1,8 + 2,57 = 8,37 MeV. Câu 19: Chọn đáp án D p p p p p p Áp dụng bảo toàn động lượng, ta có p α X → p α X v  v p2 p2 p2 m K m K m K Do α p → p α X ↔ p p α α X X m K m K 1.3 4.4,85 K p p α α 1,12 X m 20 → X MeV W K K K 4,85 1,12 3 2,97 MeV Năng lượng tỏa ra trong phản ứng này là toa α X p Câu 20: Chọn đáp án A t N N .2 T - Thời điểm t số hạt Na còn lại trong mẫu là 0 t T N0 1 2 Số hạt Mg tạo thành là N’ =
9. t N 1 2 T 1 t 3 t 3  2 T log 3 2 t 2 log 3 T N t 3 4 T 2 2 Theo bài ra ta có 2 T 4 log 3 T - Thời điểm t’ = t + 2T = 2 thì t 4 log2 3 T N N .2 T N .2 T N .2log2 3 4 Số hạt Na còn lại trong mẫu là N 0 0 0 4 log 3 T 2 N 1 2 T N 1 2log2 3 4 0 0 Số hạt Mg tạo thành là N’ = log2 3 4 N0 1 2 13 N .2log2 3 4 3 → Tỉ lệ số hạt Mg tạo thành và số hạt Na còn lại là 0 Câu 21: Chọn đáp án C 210 Po 4 α 206 X Phương trình phóng xạ 92 2 90 Áp dụng bảo toàn động lượng ta có   m v 4.2.107 0 p p m v m v v α α 3,88.105 α X α α X X X m 206 X m/s Câu 22: Chọn đáp án D 226 Ra 4 He 222 X 88 2 86 0 p p p2 p2 m K m K Bảo toàn động lượng: He X → He X ↔ He He X X m 4 K He K .4,44 0,08 MeV X m He 222 → X E K K K 0,08 4,44 0 4,52 MeV Năng lượng tỏa ra của phản ứng là X He Ra . Câu 23: Chọn đáp án B 0,5.103 .6,023.1023 1,28.1024 Số hạt nhân U trong 0,5 kg urani là N = 235 hạt. Năng lượng tỏa ra khi phân hạch N hạt urani trên là W = N.108 = 1,38.1026 MeV = 6,15.106 kWh. Câu 24: Chọn đáp án B N0 Từ đồ thị ta thấy sau thời gian t = 45 s số hạt còn lại bằng 8
10. N N N t t 0 0 0 2T 8 3 t 8 t T Áp dụng định luật phóng xạ 2T ta có 2T → chu kì T = t/3 = 45/3 = 15 s. N N t t N 0 0 2T 4 2 0 4 t T - Để số hạt còn lại bằng 4 thì 2T → Khoảng thời gian cần tìm t’ = 2T = 2.15 = 30 s. Câu 25: Chọn đáp án D Năng lượng tỏa ra của phản ứng là ΔE m m 2m c2 Li H He = (7,0144 + 1,0073 – 2.4,0015).931,5 = 17,42 MeV. 1 N .6,02.1023 8,6.1022 Số nguyên tử Liti có trong 1 g Liti là 7 → Tổng hợp Heli từ 1 g Liti thì năng lượng tỏa ra là E N.ΔE 8,6.1022.17,42.1,6.10 13 2,4.1011 J Năng lượng tỏa ra dùng để đun nước E 2,4.1011 E Q mcΔt m 572792 5,7.105 kg. cΔt 4190 100 0 → E = Q = Câu 26: Chọn đáp án A N N e λτ Gọi số hạt ban đầu là N0 → Số hạt còn lại sau thời gian τ là 0 . N0 λτ N0 λτ 1 N N0e e Theo đề bài: e → e → e 2 N λ2τ λτ 0 N N0e N0 e 2 Sau thời gian 2τ , số hạt còn lại là e N 0 ΔN N0 N N0 2 0,865N0 → Số nguyên tử đã bị phân rã là e → có xấp xỉ 86,5% nguyên tử bị phân rã trong thời gian đó. Câu 27: Chọn đáp án A Bảo toàn động lượng, ta có: m K 4,0015.4 K He He 0 p p p2 p2 m K m K Th m m He Th → He Th ↔ He He Th Th → Th Th
11. m c2 K K m m c2 Theo bảo toàn năng lượng: U He Th He Th 4,0015.4 233,9796.931,5 4 4,0015 m .931,5 m Th → Th m → Th = 229,9737 u. Câu 28: Chọn đáp án C ln 2 m 9 ln 2 m 23 H0 λN0 N A  3,3.10 . .6,02.10 Ta có T M 30.365.24.60.60 133 → m = 1 mg. Câu 29: Chọn đáp án D 1 p 9 Be 4 He 6 X Phương trình phản ứng hạt nhân 1 4 2 3      p p p p  p p2 p2 p2 Bảo toàn động lượng ta có X α p mà theo bài ra p α → X α p 2 m K m K m K 6.K 4.4 1.5,45 K 3,575MeV Lại có p 2mK → X X α α p p ↔ X X 8 2 1 2K 2.3,575. 3.10 K mv2 v 10,7.106 2 m 6.931 m/s.