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

1. Câu 1: So với sự phân hạch hạt nhân thì sự phóng xạ hạt nhân có điểm khác A. là xảy ra một cách tự phát B. là phản ứng hạt nhân C. là tạo ra hạt nhân bền hơn D. là toả năng lượng 3 3 Câu 2: Hai hạt nhân 1 T và 2 He có cùng A. số notronB. số nuclonC. số protonD. điện tích Câu 3: Phát biểu nào sau đây là sai với nội dung hai tiên đề của Bo ? A. Nguyên tử có năng lượng xác định khi nguyên tử đó đang ở trạng thái dừng B. Khi chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng thấp sang trạng thái dừng có năng lượng cao, nguyên tử sẽ phát ra photon 2 C. Bán kính quỹ đạo dừng của êlectron trong nguyên tử hiđrô là rn n r0 ( r0 là bán kính Bo) D. Trong các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ hay hấp thụ năng lượng Câu 4: Nếu độ lớn điện tích của một trong hai vật mang điện giảm đi một nửa, đồng thời khoảng cách giữa chúng tăng lên gấp đôi thì lực tương tác điện giữa hai vật sẽ A. giảm 2 lầnB. không đổiC. giảm 8 lầnD. giảm 4 lần Câu 5: Thành phần đồng vị phóng xạ C14 có trong khí quyển có chu kỳ bán rã là 5568 năm. Mọi thực vật sống trên Trái Đất hấp thụ các bon dưới dạng CO2 đều chứa một lượng cân bằng C14. Trong một ngôi mộ cổ người ta tìm thấy một mảnh xương nặng 18 g với độ phóng xạ 112 phân rã/phút. Hỏi vật hữu cơ này chết cách đây bao nhiêu lâu? Biết độ phóng xa từ C14 ở thực vật sống là 12 phân rã/g.phút. A. 5168,28 nămB. 5275,68 nămC. 5068,28 nămD. 5378,58 năm 14 17 1 Câu 6: Cho phản ứng hạt nhân +7 N 8 O 1 H . Hạt α chuyển động với động năng 9,7 meV đến bắn vào hạt N đứng yên, sau phản ứng hạt p có động năng 7 MeV. Cho biết mN = 14,003074 u; mp = 1,007825 u; m0 = 16,999133 u; mα = 4,002603 u. Góc giữa các phương chuyển động của hạt α và hạt p là A. 41o B. 60o C. 25o D. 52o Câu 7: Phát biểu nào sau đây là sai? Phản ứng nhiệt hạch A. là nguồn gốc năng lượng của mặt trời B. rất dễ xảy ra do các hạt tham gia phản ứng đều rất nhẹ
2. C. nếu tính theo khối lượng nhiên liệu thì toả nhiều năng lượng hơn phản ứng phân hạch D. là sự kết hợp của hai hạt nhân rất nhẹ tạo thành hạt nhân nặng hơn Câu 8: Phản ứng hạt nhân nào dưới đây là đúng? 23 2 24 1 23 2 24 0 A. 11 Na 1 H 11 Na 0 H B. 11 Na 1 H 11 Na 1 e 23 2 24 0 23 2 24 1 C. 11 Na 1 H 11 Na 1 e D. 11 Na 1 H 11 Na 1 H 3 2 4 Câu 9: Cho phản ứng hạt nhân 1 T 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. 21,076 MeVB. 17,498 MeVC. 15,017 MeVD. 200,025 MeV 7 Câu 10: Người ta dùng hạt proton bắn vào hạt nhân 3 Li đứng yên, để gây ra phản ứng 1 7 1 p 3 Li 2α . Biết phản ứng tỏa năng lượng và hai hạt α có cùng động năng. Lấy khối lượng các hạt theo đơn vị u gần bằng số khối của chúng. Góc tạo bởi hướng của các hạt α có thể là A. Có giá trị bất kìB. 60 C. 120 D. 140 210 Câu 11: Hạt nhân 84 Po phóng ra tia α và biến thành hạt nhân chì Pb bền. Ban đâu có một mẫu poloni nguyên chất, sau 414 ngày tỉ lệ giữa số hạt nhân Po và Pb trong mẫu đó bằng 1.7. Chu kì bán rã của Po là A. 138 ngàyB. 6,9 ngàyC. 69 ngàyD. 13,8 ngày 24 24 Câu 12: Đồng vị 11 Na có chu kì bán rã T = 15h, 11 Na là chất phóng xạ β và tạo đồng vị của 24 24 magiê. Mẫu 11 Na có khối lượng ban đầu m0 24g . Độ phóng xạ ban đầu của 11 Na là A. 1,67.1024 BqB. 2,78.1022 BqC. 7,73.1018 BqD. 3,22.1017 Bq Câu 13: Các hạt nhân nặng (Uran, Plutôni ) và hạt nhân nhẹ (Hiđrô, Liti ) có chung điểm nào sau đây ? A. Gây phản ứng dây chuyền B. Có năng lượng liên kết lớn C. Tham gia phản ứng nhiệt hạch D. Là nhiên liệu cho các phản ứng hạt nhân toả năng lượng Câu 14: Trong phản ứng hạt nhân không có định luật bảo toàn khối lượng vì các hạt nhân của các nguyên tố khác nhau có A. khối lượng khác nhauB. độ hụt khối khác nhau
3. C. điện tích khác nhauD. số khối khác nhau 2 2 4 1 Câu 15: Cho phản ứng hạt nhân sau: 1 D 1 T 2 He 0 n 18,06 MeV. Biết độ hụt khối của 2 3 2 các hạt nhân 1 D và 1 T lần lượt là Δ mD = 0,0024u và ΔmT = 0,0087u. Cho 1u = 931 MeV/c . Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân He xấp xỉ bằng A. 8,1 MeVB. 28,3 MeVC. 23,8 MeVD. 7,1 MeV 23 Câu 16: Bắn một hạt prôton có động năng Ep 4,2 MeV vào hạt nhân 11 Na đang đứng yên, phản ứng sinh ra một hạt α và một hạt nhân X. Giả sử hạt α có động năng Eα = 4,7 MeV và bắn ra theo hướng vuông góc với hướng bay của hạt prôton. Lấy khối lượng của các hạt tính theo đơn vị u bằng số khối của chúng. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng này bằng A. 1,65 MeVB. 3,26 MeVC. 0,5 MeVD. 5,85 MeV Câu 17: Giả sử ban đầu có một mẫu phóng xạ X nguyên chất, có chu kỳ bán rã T và biến thành hạt nhân bền Y. Tại thời điểm t1 tỉ lệ giữa số hạt nhân Y và số hạt nhân X là k. Tại thời điểm t2 = t1 + 2T thì tỉ lệ đó là A. 4k + 3B. 4kC. 4k/3D. k + 4 Câu 18: Ban đầu có một mẫu 210 Po nguyên chất, sau một thời gian nó phóng xạ α và chuyển thành hạt nhân chì 206 Pb với chu kì bán rã 138,38 ngày. Hỏi sau bao lâu thì tỉ lệ giữa khối lượng chì và khối lượng poloni còn lại trong mẫu là 0,7 ? A. 106,8 ngàyB. 109,5 ngàyC. 104,7 ngàyD. 107,4 ngày 234 Câu 19: Hạt nhân 92 U đang đứng yên ở trạng thái tự do thì phóng xạ và tạo thành hạt X. Cho năng lượng liên kết riêng của hạt α , hạt X và hạt U lần lượt là 7,15 MeV; 7,72 MeV và 7,65 MeV. Lấy khối lượng các hạt tính theo u xấp xỉ số khối của chúng. Động năng của hạt bằng A. 13,86 MeVB. 15,26 MeVC. 12,06 MeVD. 14,10 MeV Câu 20: Phát biểu nào sau đây về tia α là không đúng? 4 A. Là dòng các hạt nhân nguyên tử Hêli 2 He B. Có khả năng đâm xuyên mạnh nên được sử dụng để chữa bệnh ung thư C. Ion hoá không khí rất mạnh D. Khi đi qua điện trường giữa hai bản của tụ điện bị lệch về phía bản âm 29 40 Câu 21: So với hạt nhân 14 Si , hạt nhân 20 Ca có nhiều hơn A. 6 notron và 5 protonB. 5 notron và 6 proton
4. C. 5 notron và 12 protonD. 11 notron và 6 proton Câu 22: Theo mẫu nguyên tử Borh, khi electron trong nguyên tử Hydro chuyển từ quỹ đạo P về quỹ đạo L thì động năng của electron A. tăng 3 lầnB. giảm 3 lầnC. tăng 9 lần.D. tăng 4 lần LỜI GIẢI CHI TIẾT Câu 1: Chọn đáp án A Phóng xạ là quá trình tự nhiên, xảy ra tự phát, hoàn toàn không chịu tác động của các yếu tố thuộc môi trường ngoài như nhiệt độ, áp suất, Phản ứng phân hạch không xảy ra một cách tự phát. Câu 2: Chọn đáp án B Hai hạt nhân 13T và 23He có cùng số nuclon là 3. Câu 3: Chọn đáp án B Khi chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng thấp sang trạng thái dừng có năng lượng cao, nguyên tử sẽ hấp thụ photon. Câu 4: Chọn đáp án C q q Ta có lực tương tác giữa hai điện tích F k 1 2 r 2 → độ lớn điện tích của một trong hai vật mang điện giảm đi một nửa, đồng thời khoảng cách giữa chúng tăng lên gấp đôi thì lực tương tác điện giữa hai vật sẽ giảm 8 lần. Câu 5: Chọn đáp án B Nguyên tắc xác định tuổi cổ vật thì hai mẫu vật: cổ và mới (còn sống) phải cùng khối lượng Độ phóng xạ ở thực vật sống là 12 phân rã/g.phút nên H0 = 12.18 = 216 phân rã/g.phút Độ phóng xạ ở mảnh xương cổ H = 112 phân rã/g.phút t t T 5568 Áp dụng công thức H H0 2 112 216.2 t 5275,86 năm Câu 6: Chọn đáp án D Năng lượng phản ứng hạt nhân 2 ΔW (mα mN mO mH )c KO KH Kα K N K0 1,507389
5. Theo định luật bảo toàn động lượng:    Pα PO PH 2 2 2 PO PH Pα 2PO PH .cosφ 2mO KO 2mH KH 2mα Kα 2 2mH KH .2mα Kα .cosφ m K m K m K Cos H H α α O O → φ = 520 14' 2mH KH .2mα Kα Câu 7: Chọn đáp án B Phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở nhiệt độ rất cao nên không dễ xảy ra. Câu 8: Chọn đáp án D 23 2 24 1 Phản ứng 11 Na 1 H 11 Na 1 H thỏa mãn cả 2 định luật bảo toàn số khối và điện tích. Câu 9: Chọn đáp án B Năng lượng của phản ứng tính theo độ hụt khối là 2 ΔE ΔmHe ΔmT ΔmD c 0,030382 0,009106 0,002491 .931,5 17,498MeV . Câu 10: Chọn đáp án D   2 Theo ĐL bảo toàn động lượng ta có pP 2 pα , với p 2mK φ 1 p 1 2m K 1 1.K 1 K cos P P P P P 2 2 pα 2 2mα Kα 2 4.Kα 4 Kα Theo ĐL bảo toàn năng lượng toàn phần ta lại có. KP ΔE KP 2Kα ΔE 2Kα KP 0 2 Kα φ 2 φ Từ đó suy ra cos 69,30 φ 138,60 (do hàm cosin 2 4 2 nghịch biến) → góc có thể 140 . Câu 11: Chọn đáp án A N t Ta có Pb 2T 1 7 NPo t t t → 2T 8 3 T 138 ngày. T 3 Câu 12: Chọn đáp án C
6. ln 2 N 0,693.24.6,02.1023 H λN .m . A 7,73.1018 (Bq). 0 0 T 0 A 15.60.60.24 Câu 13: Chọn đáp án D Các hạt nhân nặng (Uran, Plutôni ) và hạt nhân nhẹ (Hiđrô, Liti ) đều là nhiên liệu cho các phản ứng hạt nhân toả năng lượng. Câu 14: Chọn đáp án B Các hạt nhân tham gia phản ứng và các hạt nhân tạo thành sau phản ứng đều có độ hụt khối khác nhau . Do đó tổng khối lượng trước và sau phản ứng đều không bằng nhau.Nên không có sự bảo toàn khối lượng. Câu 15: Chọn đáp án D 2 Ta có Etoa 18,06 MeV mHe mD mT c 2 2 EHe Etoa mD .c mT .c  EHe 18,06 0,0024.931 0,0087.931 28,3941 MeV. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân He là EHe / 4 7,1 MeV Câu 16: Chọn đáp án A p 23 Na α 20 X 11 10 2 2 2 Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta được: p Pα PX → mp Ep mα Eα mX EX Thay số → EX = 1,15 MeV ∆E = EX Eα Ep = 1,65MeV Câu 17: Chọn đáp án A Tại thời điểm t1 ta có N N N t1 t1 Y k oX X k 2T 1 k 2T k 1 N X N X + Tại thời điểm t2 ta có N N N t2 t1 2T t1 Y oX X 2T 1 2 T 1 4.2T 1 4(k 1) 1 4k 3 N X N X Câu 18: Chọn đáp án C 210 λt Khối lượng Po còn lại là mPo mo .e
7. 206 Khối lượng 206 Pb sinh ra là m m .(1 e λt ). Pb o 210 λt 206 m0 (1 e ) λt mPb 210 7 206(1 e ) 7 Theo đề bài: 0,7 → λt → λt → mPo m0e 10 210e 10 ln 2.t 2060 2060e λt 1470e λt → e λt 0,584 → e 138,38 0,407 → t = 107,4 ngày. Câu 19: Chọn đáp án A Năng lượng tỏa ra: ΔE 4Era 230ErX 234ErU 14,1MeV Ta có: 234U α 230 X . Hạt U đứng yên. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: pα pX 2mα Kα 2mX K X 2Kα 115K X → Kα K X 14,1 Kα 13,86MeV . Câu 20: Chọn đáp án B Tia α chỉ đi được tối đa 8 cm trong không khí và không xuyên qua được tờ bìa dày 1 mm → có khả năng xuyên kém. Câu 21: Chọn đáp án D 29 40 Hạt nhân 14 Si có 14 proton, 15 nơtron; hạt nhân 20 Ca có 20 proton, 20 nơ tron → So với hạt 29 40 nhân 14 Si , hạt nhân 20 Ca có nhiều hơn 6 proton và 5 nơtron. Câu 22: Chọn đáp án B Ke2 mv2 mv2 Ke2 Ta có: F F → E d r 2 ht r d 2 2r Ke2 Khi e ở quỹ đạo P: rP 36r0 → EdP 72r0 Ke2 Khi e ở quỹ đạo L: rL 4r0 → EdL 8r0 E 72 → dL 9 lần. EdP 8
8. 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 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
9. 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 II. BÀI TẬP. 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 A. 604 tỉ nămB. 60,4 tỉ nămC. 6,04 triệu nămD. 6,04 tỉ năm
10. 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
11. 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
12. 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
13. 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
14. 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 .
15. 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’ =
16. 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
17. 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
18. 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.