CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN     - Hạt nhân tích điện dương bằng +Ze (Z là số thứ tự của ngun tố trong bảng tuần hồn), kích thước hạt nhân rất nhỏ, nhỏ hơn kích thước ngun tử khoảng 10 4 – 10 5 lần - Hạt nhân được tạo thành bởi hai loại hạt là prơtơn và nơtrơn; hai loại hạt này gọi chung là nuclơn. o Prơtơn, kí hiệu p, mang một điện tích ngun tố dương +e, khối lượng 1,67262.10 -27 kg. o Nơtrơn, kí hiệu n, khơng mang điện, khối lượng 1,67493.10 -27 kg. o Hạt nhân ngun tử chứa Z prơtơn và N nơtrơn. Tổng số nuclơn trong hạt nhân A = Z + N, A gọi là số khối. - Ký hiệu hạt nhân: Người ta dùng ký hiệu hóa học X của ngun tố để đặt tên cho hạt nhân: X A Z hoặc A X hoặc XA. Ví dụ: Hạt nhân Na có thể ký hiệu bằng các cách sau: ,hay , 2323 11 NaNa hoặc Na23. - Đồng vị o Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số prơtơn Z nhưng có số nơtrơn N khác nhau, do đó có số khối A = Z + N khác nhau (có cùng một vị trí trong bảng hệ thống tuần hồn). Ví dụ: H 1 1 DH 2 1 2 1 hay TH 3 1 3 1 hay o Hyđrơ có ba đồng vị là: + Hyđrơ thường H 1 1 chiếm 99,9% hyđrơ thiên nhiên. + Hyđrơ nặng hay đơtêri DH 2 1 2 1 hay chiếm 0,015% hyđrơ thiên nhiên. + Hyđrơ siêu nặng hay triti TH 3 1 3 1 hay hạt nhân này khơng bền, thời gian sống của nó khoảng 10 năm. o Cacbon có nhiều đồng vị, trong đó chỉ có hai đồng vị bền là C 12 6 và C 13 6 . Trong một khối cacbon tự nhiên bền vững, C 12 6 chiếm khoảng 98,89% và C 13 6 chiếm khoảng 1,11%. - Đồng vị phóng xạ là đồng vị mà các hạt nhân của nó có thể phóng ra các tia phóng xạ và biến đổi hạt nhân của ngun tố khác. Ví dụ: Đồng vị ThHeU 234 90 4 2 238 92 +→ !"#$% - Các hạt nhân có khối lượng rất lớn so với khối lượng của electron; vì vậy khối lượng ngun tử tập trung gần như tồn bộ ở hạt nhân. Để tiện cho tính tốn khối lượng hạt nhân, người ta định nghĩa một đơn vị mới đó khối lượng cỡ khối lượng các hạt nhân. Đơn vị này gọi là đơn vị khối lượng ngun tử, kí hiệu là u. - Đơn vị khối lượng ngun tử u có giá trị bằng 1/12 khối lượng ngun tử của đồng vị C 12 6 , vì vậy còn gọi là đơn vị cacbon. kgu 27 23 10.66055,1 10.023,6 012,0 . 12 1 1 − == - Khối lượng và năng lượng o Theo hệ thức Anh-xtanh về mối quan hệ giữa năng lượng E và khối lượng m của cùng một vật có dạng: E = mc 2 o Năng lượng tính ra đơn vị eV tương ứng với khối lượng 1u là: E = uc 2 ≈ 931,5 MeV => 1u ≈ 931,5 MeV/c 2 (MeV/c 2 cũng được coi là đơn vị đo khối lượng hạt nhân) o Chú ý: Lý thuyết Anh-xtanh, một vật có khối lượng nghỉ m 0 (khối lượng của vật ở trạng thái nghỉ), khi chuyển động với tốc độ v, khối lượng sẽ tăng lên thành m (khối lượng động) với 2 2 0 1 c v m m − = Khi đó năng lượng của vật (năng lượng tồn phần) là E = mc 2 = 2 2 2 0 1 c v cm − Năng lượng E 0 = m 0 c 2 được gọi là năng lượng nghỉ và hiệu số &'& ( )*+,+ ( chính là động năng của vật.  /0120!345678 09. - Các nuclơn trong hạt nhân hút nhau bằng các lực rất mạnh tạo nên hạt nhân bền vững. Các lực hút đó gọi là lực hạt nhân. Thầy : Nguyễn Đức Hòa – Km 66 – QL 26 – Eakar Trang 1 CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN - Lực hạt nhân khơng phải là lực tĩnh điện vì lực hạt nhân ln là lực hút giữa hai prơtơn, giữa hai nơtron và giữa một nơtron với một prơtơn. Lực hạt nhân khơng phụ thuộc vào điện tích. - Lực hạt nhân khơng cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; nó là một loại lực truyền tương tác giữa các nuclơn trong hạt nhân. Lực này cũng được gọi là lực tương tác mạnh, nhưng chỉ tác dụng khi khoảng cách giữa hai nuclơn bằng hoặc nhỏ hơn kích thước của hạt nhân. :$%$#;<=.>? - Khối lượng của một hạt nhân ln nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclơn tạo thành hạt nhân đó. - Độ chênh lệch giữa hai khối lượng đó được gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu ∆m: ∆m = Zm p + (A - Z)m n - m x Trong đó: ∆m là độ hụt khối Zm p là khối lượng của Z prơtơn (A – Z)m n là khối lượng của (A - Z) nơtron m x là khối lượng của hạt nhân X - Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với thừa số c 2 . W lk = [Zm p + (A – Z)m n – m x ]c 2 Hay W lk = ∆mc 2 - Năng lượng liên kết riêng (kí hiệu A W lk ) là năng lượng liên kết tính cho một nuclơn. Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn, thì càng bền vững. @6AB - Phân loại: Phản ứng hạt nhân thường chia làm hai loại: + Phản ứng tự phát là q trình phân rã của một hạt nhân khơng bền vững thành các hạt nhân khác. + Phản ứng hạt nhân kích thích là q trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo thành các hạt nhân khác. - Đặc tính của phản ứng hạt nhân: + Biến đổi các hạt nhân. + Biến đổi các ngun tố. + Khơng bảo tồn khối lượng nghỉ. - Các định luật bảo tồn trong phản ứng hạt nhân o Bảo tồn điện tích: Tổng điện tích của các hạt tham gia phản ứng bằng tổng điện tích của các hạt tạo thành sau phản ứng. ( A B C D Z Z Z Z + = + ) o Bảo tồn số nuclơn (bảo tồn số A): Prơtơn có thể biến thành nơtrơn và ngược lại nhưng số nuclơn là khơng đổi. ( A B C D A A A A + = + ) o Bảo tồn năng lượng tồn phần: Tổng năng lượng của một hệ kín được bảo tồn. ( ) ( ) ( ) ( ) A đA B đB C đC D đD E E E E E E E E + + + = + + + o Bảo tồn động lượng: Động lượng của một hệ kín được bảo tồn. A B C D p p p p+ = + uur uur uur uur - Năng lượng phản ứng hạt nhân: Gọi tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng là m trước , tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng là m sau + Phản ứng tỏa năng lượng khi m trước > m sau , năng lượng tỏa ra được tính bằng cơng thức: W tỏa = W = (m trước – m sau )c 2 + Phản ứng thu năng lượng khi m trước < m sau , năng lượng thu được tính bằng cơng thức: W thu = |W| = -W  6CD #E%FGH - ĐN: Phóng xạ là q trình phân hủy tự phát của một hạt nhân khơng bền vững (tự nhiên hay nhân tạo). Q trình phân hủy này kèm theo sự tạo ra các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ. Hạt nhân tự phân hủy gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau phân hủy gọi là hạt nhân con. - Các dạng phóng xạ + Phóng xạ α Hạt nhân mẹ X phân rã tạo thành hạt nhân con Y, đồng thời phát ra tia phóng xạ α theo phản ứng sau: HeYX A Z A Z 4 2 4 2 +→ − − hay có thể viết HeX A Z A Z 4 2 − − → α * Bản chất là chùm hạt nhân hêli He 4 2 gọi là hạt α. * Tính chất: mang điện tích (+2e) nên tia α lệch về bản cực âm của tụ điện. Hạt α phóng ra với vận tốc v ≈ 10 7 m/s, làm ion hóa mơi trường và mất dần năng lượng, vì vậy nó chỉ đi được tối đa trong khơng khí 8cm và khả năng đâm xun yếu. + Phóng xạ β - Phóng xạ β - là q trình phát ra tia β - . Tia β - là các dòng electron ( e 0 1− ). Dạng tổng qt của q trình phóng xạ: YX A Z A Z 1+ → − β + Phóng xạ β + là q trình phát ra tia β + . Tia β - là các dòng pơzitron ( e 0 1 ). Pơzitron ( e 0 1 ) có điện tích +e và có khối lượng bằng khối lượng electron, nó là phản hạt của electron. Thầy : Nguyễn Đức Hòa – Km 66 – QL 26 – Eakar Trang 2 CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN Dạng tổng qt của q trình phóng xạ: YX A Z A Z 1− → + β + Tính chất: Các hạt β phóng ra với vận tốc v ≈ c = 3.10 8 m/s, cũng làm ion hóa mơi trường nhưng yếu hơn tia α nên tia β có thể đi xa hàng trăm mét trong khơng khí và khả năng đâm xun mạnh hơn tia α. + Phóng xạ γ * Bản chất: là sóng điện từ có bước sóng ngắn (λ < 0,01nm), đồng thời là chùm phơtơn có năng lượng cao. * Tính chất: tia γ có khả năng đâm xun rất lớn, có thể đi qua lớp chì dày hàng chục cm và gây nguy hiểm cho con người, vì khơng mang điện nên nó khơng bị lệch trong điện trường và từ trường. IJ$KFGH - Đặc tính của q trình phóng xạ + Có bản chất là q trình biến đổi hạt nhân + Có tính tự phát và khơng điều khiển được + Là một q trình ngẫu nhiên - Định luật phóng xạ + Xét một mẫu p.xạ có N h.nhân tại thời điểm t. Tại thời điểm (t + dt) số h.nhân giảm đi và trở thành (N +dN) với dN < 0. + Số hạt nhân đã phân hủy trong khoảng thời gian dt là (-dN) -dN = λNdt Trong đó λ là một hằng số dương gọi là hằng số phóng xạ dt N dN λ −= + Gọi N 0 là số hạt nhân của mẫu phóng xạ tồn tại lúc t = 0, số hạt nhân N vào thời điểm t > 0 là: N = N 0 t e λ − - Chu kỳ bán rã: Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã, cứ sau mỗi chu kỳ này thì ½ số ngun tử của chất ấy biến đổi thành chất khác. λλ 693,02ln ==T @ILMJFGH - Ngồi các đồng vị p.xạ có sẵn trong tự nhiên, người ta chế tạo được nhiều đồng vị p.xạ gọi là đồng vị p.xạ nhân tạo. - Phóng xạ nhân tạo và phương pháp ngun tử đánh dấu + Bằng phương pháp tạo ra phóng xạ nhân tạo, người ta tạo ra các hạt nhân phóng xạ của các ngun tố X bình thường, khơng phải là tạo ra chất phóng xạ theo sơ đồ tổng qt sau: XnX A Z A Z 11 0 + →+ + X A Z 1+ là các đồng vị phóng xạ của X. Khi trộn lẫn các hạt nhân bình thường khơng phóng xạ, các hạt nhân phóng xạ X A Z 1+ được gọi là các ngun tử đánh dấu, cho phép ta khảo sát sự tồn tại, sự phân bố, sự chuyển vận của ngun tố X. Phương pháp ngun tử đánh dấu có nhiều ứng dụng trong sinh học, hóa học, y học - Đồng vị 14 C, đồng hồ Trái Đất + Ở tầng cao khí quyển, trong thành phần của tia vũ trụ có các nơtron chậm (tốc độ vào cỡ vài tram mét trên giây). Một nơtron chậm khi gặp hạt nhân N 14 7 (có trong khí quyển) tạo nên phản ứng: pCNn 1 1 14 7 14 7 1 0 +→+ C 14 6 là một đồng vị phóng xạ β - , chu kỳ bán rã 5 730 năm. + Trong khí quyển có cácbon đioxit: Trong các hnhân cacbon ở đây có lẫn cả C 12 6 và C 14 6 (tỉ lệ khơng đổi: C 14 6 chiếm 10 -6 %) + Các lồi thực vật hấp thụ CO 2 trong khơng khí, trong đó cacbon thường và cacbon phóng xạ với tỉ lệ 10 -6 %. Khi lồi thực vật ấy chết, khơng còn sự hấp thụ CO 2 trong khơng khí và C 14 6 khơng còn tái sinh trong thực vật nữa. Vì C 14 6 phóng xạ nên lượng C 14 6 giảm dần trong thực vật đó. So sánh các tỉ lệ đó cho phép ta xác định thời gian từ lúc lồi thực vật đó chết đến nay. Phương pháp này cho phép tính các khoảng thời gian từ 5 đến 55 thế kỉ.  6786 .=.>?FABF. - Phản ứng phân hạch là gì ? Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn. - Phản ứng phân hạch kích thích. + Xét các phản ứng phân hạch của các hạt nhân: U 235 92 , U 238 92 , Pu 239 94 vì đó là những ngun liệu cơ bản của cơng nghiệp năng lượng hạt nhân. + Để truyền năng lượng kích hoạt cho hạt nhân X là cho một nơtron bắn vào X để X “bắt” nơtron đó. Khi “bắt” nơtron, hạt nhân X chuyển sang một trạng thái kích thích, kí hiệu X * . Trạng thái này khơng bền vững và kết quả xảy ra phân hạch. n + X → X * → Y + Z + kn (k = 1, 2, 3) + Hạt nhân X * vỡ thành hai mảnh kèm theo một vài nơtron phát ra. + Q trình phân hạch của X khơng trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X * . :$%F. - Xét các phản ứng phân hạch U 235 92 sau đây: Thầy : Nguyễn Đức Hòa – Km 66 – QL 26 – Eakar Trang 3 CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN nIYUUn 1 0 138 53 95 39 *236 92 235 92 1 0 3++→→+ nSrXeUUn 1 0 95 38 139 54 *236 92 235 92 1 0 2++→→+ - Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng + Các phép tính tốn chứng tỏ phản ứng phân hạch trên là phản ứng tỏa năng lượng, nlượng đó gọi là năng lượng phân hạch + Ví dụ: Sự phân hạch của 1g 235 U giải phóng một năng lượng bằng 8,5.10 10 J, tương đương với năng lượng vủa 8,5 tấn than hoặc 2 tấn dầu tỏa ra khi cháy hết. - Phản ứng phân hạch dây chuyền. + Sau mỗi lần phân hạch, có k nơtron được giải phóng đến kích thích các hạt nhân 235 U khác tạo nên những phân hạch mới. Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtron giải phóng là k n và kích thích k n phân hạch mới. + Khi k < 1 phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh. + Khi k = 1 phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra khơng đổi theo thời gian. + Khi k > 1 phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra tăng nhanh và có thể gây nên bùng nổ. + Muốn cho k ≥ 1, khối lượng của chất phân hạch phải đủ lớn để số nơtron bị “bắt” nhỏ hơn nhiều so nhiều so với số nơtron được giải phóng. + Khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để phản ứng phân hạch dây chuyền duy trì được trong đó gọi là khối lượng tới hạn. @6ABF..GN#O<#P - Phản ứng phân hạch này được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân, tương ứng với trường hợp k = 1. - Để đảm bảo cho k = 1, người ta dùng những thanh điều khiển có chứa bo hoặc cađimi. - Vì bo hoặc cađimi có tác dụng hấp thụ nơtron nên khi số nơtron tăng q nhiều người ta cho các thanh điều khiển ngập sâu vào trong lò để hấp thụ nơtron thừa. Nhiên liệu phân hạch trong các lò phản ứng thường là 235 U hay 239 Pu. - Năng lượng tỏa ra trong lò phản ứng khơng đổi theo thời gian.  678Q .=.>?FAB#E. - Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn. - Điều kiện thực hiện + Nhiệt độ cao (50 ÷ 100 triệu độ) để chuyển hỗn hợp nhiên liệu sang trạng thái plasma. + Mật độ hạt nhân trong plasma (n) phải đủ lớn. + Thời gian duy trì trạng thái plasma (τ) ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn. Vậy, 3 1614 )1010( cm s n ÷≥ τ là điều kiện cơ bản để xảy ra phản ứng hạt nhân. :$%#E. Năng lượng tỏa ra bởi các phản ứng nhiệt hạch được gọi là năng lượng nhiệt hạch. @6AB#E.R;RS#I - Trên Trái Đất, lồi người đã tạo ra phản ứng nhiệt hạch khi thử bom H và đang nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch có điều khiển. - Phản ứng nhiệt hạch có điều khiển MeVnHeHH 6,17 1 0 4 2 3 1 2 1 ++→+ - Muốn tiến hành được phản ứng nhiệt hạch cho các hạt nhân H 2 1 và H 3 1 thì phải tiến hành theo ba cách: + Đưa nhiệt độ lên cao. + Dùng các máy gia tốc. + Dùng chùm laze cực mạnh. Thầy : Nguyễn Đức Hòa – Km 66 – QL 26 – Eakar Trang 4 CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN HẠT NHÂN NGUN TỬ  1. Cấu tạo hạt nhân: − − −   =    = +       =   =   =     27 19 27 1,67262.10 prôtôn 1,6.10 được tạo nên từ 1,67493.10 ( - ) nơtrôn 0 : không mang điện p p A Z n p m kg Z q C X m kg N A Z q 2. Đơn vị khối lượng ngun tử ( u ): − =  = ⇒  =  27 1,007276 1 1,66055.10 1,008665 p n m u u kg m u 3. Các cơng thức liên hệ: a. Số mol: 23 A ; A: khối lượng mol(g/mol) hay số khối (u) : khối lượng N: số hạt nhân nguyên tử ; N 6,023.10 nguyên tử/mol A A A m NA n m A N N mN n N N A   = =     ⇒      =  =   =    4. Bán kính hạt nhân: 1 15 3 1,2.10 ( )R A m − = /012 1. Độ hụt khối: 0 0 ( ) : khối lượng các nuclôn riêng lẻ p n m Zm A Z m m m m = + −    ∆ = −   2. Hệ thức Einstein: 2 E mc= ; 2 1 931,5uc MeV= ; 13 1 1,6.10MeV J − = 3. Năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng: a. Năng lượng liên kết: 2 E mc∆ = ∆ b. Năng lượng liên kết riêng: : tính cho một nuclôn E A δ ∆ = Chú ý: H.nhân có số khối trong khoảng từ 50 đến 70, n.lượng liên kết riêng của chúng có giá trị lớn nhất vào khoảng 8,8 MeV/nu 6CD 1. Định luật phóng xạ: λ λ λ − −  = =   =   = =   0 0 0 0 ln2 2 ; với : hằng số phân rã ( ) 2 t t T t t T N N N e m T s m m e 2. Độ phóng xạ: 0 0 10 0 0 ln2 ; với : hằng số phân rã ( ) 2 ; ( ); 1 3,7.10 Bq t t T H H H e T s H N H N Bq Ci λ λ λ λ −  = = =    = = =  3. Thể tích của dung dịch chứa chất phóng xạ: 0 0 2 t T H V V H = Trong đó: la the å tích dung dòch chứa V ø H Chu kì bán rã của một số chất Thầy : Nguyễn Đức Hòa – Km 66 – QL 26 – Eakar Trang 5 CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN Chất phóng xạ 12 6 Cacbon C 16 8 Oxi O 235 92 Urani U 210 84 Poloni Po 226 88 Ri Ra 219 86 Radon Ra 131 53 Iôt I Chu kì bán rã 5730 nămT = 122 sT = 8 7,13.10 nămT = 138 ngàyT = 1620 nămT = 4 sT = 8 ngàyT = 3. Chất phóng xạ bị phân rã: a. Số hạt nhân ngun tử bị phân rã: 0 0 (1 ) t N N N N e λ − ∆ = − = − b. Khối lượng hạt nhân ngun tử bị phân rã: 0 0 (1 ) t m m m m e λ − ∆ = − = − Chú ý: Số hạt nhân ngun tử tạo thành bằng số hạt nhân ngun tử phóng xạ bị phân rã B : N C A A B C N N→ + = = ∆ ; khơng có định luật bảo tồn khối lượng. 4. Các tia phóng xạ: a. Tia α : 4 4 2 2 là hạt He α b. Tia β : 0 0 1 1 0 0 1 1 ( ) ( ) là pozitron e có hai loại là electron e β β + − − −    c. Tia γ : Có bước sóng ngắn 11 10 m λ − < , có năng lượng rất lớn 678 1. Phản ứng hạt nhân: CA B D A B C D AA A A Z Z Z Z A B C D+ → + 2. Các định luật bảo tồn: a. Định luật bảo tồn điện tích: A B C D Z Z Z Z+ = + b. Định luật bảo tồn số nuclon: A B C D A A A A+ = + c. Định luật bảo tồn năng lượng: ( ) ( ) ( ) ( ) A đA B đB C đC D đD E E E E E E E E+ + + = + + + d. Định luật bảo tồn động lượng: A B C D p p p p+ = + uur uur uur uur 3. Các cơng thức liên hệ: a. Động năng: − − = = = 2 27 13 1 ; ( ); 1 1,66055.10 ; 1 1,6.10 2 đ E mv m kg u kg MeV J b. Động lượng: hay ; p mv p mv p v= = ↑↑ ur r ur r c. Liên hệ: 2 đ 2p mE= 4. Năng lượng trong phản ứng hạt nhân: Khối lượng các hạt nhân trước phản ứng: 0 A B M m m= + Khối lượng các hạt nhân sau phản ứng: C D M m m= + a. Phản ứng tỏa năng lượng: 0 M M> Năng lượng tỏa ra là: 2 0 ( ) 0E M M c∆ = − ≥ b. Phản ứng thu năng lượng: 0 M M< Năng lượng thu vào là: 2 0 ; ( ) đ E E E E M M c= ∆ + ∆ = − Thầy : Nguyễn Đức Hòa – Km 66 – QL 26 – Eakar Trang 6 CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN TU6VWQX 1. Phát biểu nào sau đây là NY? A. Hạt nhân ngun tử X A Z được cấu tạo gồm Z nơtron và A prơton. B. Hạt nhân ngun tử X A Z được cấu tạo gồm Z prơton và A nơtron. C. Hạt nhân ngun tử X A Z được cấu tạo gồm Z prơton và (A - Z) nơtron. D. Hạt nhân ngun tử X A Z được cấu tạo gồm Z nơtron và (A + Z) prơton. 2. Phát biểu nào sau đây là NY? A. Hạt nhân ngun tử được cấu tạo từ các prơton. B. Hạt nhân ngun tử được cấu tạo từ các nơtron. C. Hạt nhân ngun tử được cấu tạo từ các prơton và các nơtron. D. Hạt nhân ngun tử được cấu tạo từ các prơton, nơtron và electron. 3. Phát biểu nào sau đây là NY? A. Đồng vị là các ngun tử mà hạt nhân của chúng có số khối A bằng nhau. B. Đồng vị là các ngun tử mà hạt nhân của chúng có số prơton bằng nhau, số nơtron khác nhau. C. Đồng vị là các ngun tử mà hạt nhân của chúng có số nơtron bằng nhau, số prơton khác nhau. D. Đồng vị là các ngun tử mà hạt nhân của chúng có khối lượng bằng nhau. 4. Đơn vị nào sau đây khơng phải là đơn vị khối lượng ngun tử? A. Kg; B. MeV/c; C. MeV/c 2 ; D. u. 5. Định nghĩa nào sau đây về đơn vị khối lượng ngun tử u là đúng? A. u bằng khối lượng của một ngun tử Hyđrơ H 1 1 . B. u bằng khối lượng của một hạt nhân ngun tử Cacbon H 1 1 . C. u bằng 12 1 khối lượng của một hạt nhân ngun tử Cacbon C 12 6 . D. u bằng 12 1 khối lượng của một ngun tử Cacbon C 12 6 . 6. Hạt nhân H U 238 92 có cấu tạo gồm: A. 238p và 92n; C. 92p và 238n; B. 238p và 146n; D. 92p và 146n. 7. Phát biểu nào sau đây là NY? A. Năng lượng liên kết là tồn bộ năng lượng của ngun tử gồm động năng và năng lượng nghỉ. B. Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân. C. Năng lượng liên kết là năng lượng tồn phần của ngun tử tính trung bình trên số nuclon. D. Năng lượng liên kết là năng lượng liên kết các electron và hạt nhân ngun tử. 8. Hạt nhân đơteri D 2 1 có khối lượng 2,0136u. Biết khối lượng của prơton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là 1,0087u. Năng lượng liên kết của hạt nhân D 2 1 là: A. 0,67MeV; C.1,86MeV; B. 2,02MeV; D. 2,23MeV. 9. Hạt nhân Co 60 27 có cấu tạo gồm: A. 33 prơton và 27 nơtron; B. 27 prơton và 60 nơtron. C. 27 prơton và 33 nơtron; D. 33 prơton và 27 nơtron. 10. Hạt nhân Co 60 27 có khối lượng là 55,940u. Biết khối lượng của prơton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là 1,0087u. Độ hụt khối của hạt nhân Co 60 27 là: A. 4,544u; B. 4,536u; C. 3,154u; D. 3,637u. 11. Hạt nhân Co 60 27 có khối lượng là 55,940u. Biết khối lượng của prơton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là Thầy : Nguyễn Đức Hòa – Km 66 – QL 26 – Eakar Trang 7 CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN 1,0087u. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Co 60 27 là: A. 70,5MeV; B. 70,4MeV; C. 48,9MeV; D. 54,4MeV. 12. Chọn phát biểu nào đúng. Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân: A. phát ra một bức xạ điện từ. B. tự phát ra các tia α, β, γ. C. tự phát ra tia phóng xạ và biến thành một hạt nhân khác. D. phóng ra các tia phóng xạ, khi bị bắn phá bằng những hạt chuyển động nhanh. 13. Phát biểu nào sau đây là Sai khi nói về tia anpha? A. Tia anpha thực chất là hạt nhân ngun tử hêli ( He 4 2 ). B. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị lệch về phía bản âm tụ điện. C. Tia anpha phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng. D. Khi đi trong khơng khí, tia anpha làm ion hố khơng khí và mất dần năng lượng. 14. Phát biểu nào sau đây là Sai khi nói về tia anpha? A. Tia anpha thực chất là hạt nhân ngun tử hêli ( He 4 2 ). B. Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị lệch về phía bản âm tụ điện. C. Tia anpha phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng. D. Khi đi trong khơng khí, tia anpha làm ion hố khơng khí và mất dần năng lượng. 15. Trong các biểu thức sau đây, biểu thức nào đúng với nội dung của định luật phóng xạ? (với m 0 là khối lượng của chất phóng xạ ban đầu, m là khối lượng chất phóng xạ còn lại tại thời điểm t, λ là hằng số phóng xạ). A. t emm λ − = . 0 . B. t emm λ − = . 0 ; C. t emm λ 0 .= ; D. t emm λ − = . 2 1 0 . 16. Phát biểu nào sau đây là NY? A. Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân ngun tử phát ra sóng điện từ. B. Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân ngun tử phát ra các tia α, β, C. Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân ngun tử phát ra các tia khơng nhìn thấy và biến đổi thành hạt nhân khác. D. Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân ngun tử nặng bị phá vỡ thành các hạt nhân nhẹ khi hấp thụ nơtron. 17. Kết luận nào về bản chất của các tia phóng xạ dưới đây là <Z đúng? A. Tia α, β, γ đều có chung bản chất là sóng điện từ có bước sóng khác nhau. B. Tia α là dòng các hạt nhân ngun tử. C. Tia β là dòng hạt mang điện. D. Tia γ là sóng điện từ. 18. Cơng thức nào dưới đây <Z phải là cơng thức tính độ phóng xạ? A. ( ) ( ) dt dN H t t −= ; B. ( ) ( ) dt dN H t t = ; C. ( ) ( ) tt NH λ = ; D. ( ) T t t HH − = 2 0 . 19. Chọn đáp án đúng: Trong phóng xạ − β hạt nhân X A Z biến đổi thành hạt nhân Y A Z ' ' thì: A. Z' = (Z + 1); A' = A; B. Z' = (Z - 1); A' = A. C. Z' = (Z + 1); A' = (A - 1); D. Z' = (Z - 1); A' = (A + 1). 20. Chọn đáp án đúng: Trong phóng xạ + β hạt nhân X A Z biến đổi thành hạt nhân Y A Z ' ' thì: A. Z' = (Z - 1); A' = A; B. Z' = (Z – 1); A' = (A + 1). C. Z' = (Z + 1); A' = A; D. Z' = (Z + 1); A' = (A - 1). 21. Một lượng chất phóng xạ có khối lượng m 0 . Sau 5 chu kỳ bán rã khối lượng chất phóng xạ còn lại là: A. m 0 /5; B. m 0 /25; C. m 0 /32; D. m 0 /50. 22. Na 24 11 là chất phóng xạ − β với chu kỳ bán rã 15 giờ. Ban đầu có một lượng Na 24 11 thì sau một khoảng thời gian bao nhiêu lượng chất phóng xạ trên bị phân rã 75%? A. 7h30'; B. 15h00'; C. 22h30'; D. 30h00'. 23. Đồng vị Co 60 27 là chất phóng xạ − β với chu kỳ bán rã T = 5, 33 năm, ban đầu một lượng Co có khối lượng m 0 . Sau Thầy : Nguyễn Đức Hòa – Km 66 – QL 26 – Eakar Trang 8 CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN một năm lượng Co trên bị phân rã bao nhiêu phần trăm? A. 12,2%; B. 27,8%; C. 30,2%; D. 42,7%. 24. Một lượng chất phóng xạ Rn 222 86 ban đầu có khối lượng 1mg. Sau 15, 2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75%. Chu kỳ bán rã của Rn là: A. 4,0 ngày; B. 3,8 ngày; C. 3,5 ngày; D. 2,7 ngày. 25. Một lượng chất phóng xạ Rn 222 86 ban đầu có khối lượng 1mg. Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75%. Độ phóng xạ của lượng Rn còn lại là: A. 3,40.10 11 Bq; B. 3,88.10 11 Bq; C. 3,58.10 11 Bq; D. 5,03.10 11 Bq. 26. Chất phóng xạ Po 210 84 phát ra tia α và biến đổi thành Pb 206 82 . Chu kỳ bán rã của Po là 138 ngày. Ban đầu có 100g Po thì sau bao lâu lượng Po chỉ còn 1g? A. 916,85 ngày; B. 834,45 ngày; C. 653,28 ngày; D. 548, 69 ngày. 27. Chất phóng xạ Po 210 84 phát ra tia α và biến đổi thành Pb 206 82 . Biết khối lượng các hạt là m Pb = 205,9744u, m Po = 209,9828u, m α = 4,0026u. Năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân Po phân rã là: A. 4,8MeV; B. 5,4MeV; C. 5,9MeV; D. 6,2MeV. 28. Chất phóng xạ Po 210 84 phát ra tia α và biến đổi thành Pb 206 82 . Biết khối lượng các hạt là m Pb = 205,9744u, m Po = 209,9828u, m α = 4,0026u. Năng lượng tỏa ra khi 10g Po phân rã hết là: A. 2,2.10 10 J; B. 2,5.10 10 J; C. 2,7.10 10 J; D. 2,8.10 10 J. 29. Chất phóng xạ Po 210 84 phát ra tia α và biến đổi thành Pb 206 82 . Biết khối lượng các hạt là m Pb = 205,9744u, m Po = 209,9828u, m α = 4,0026u. Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng n và sự phân rã khơng phát ra tia γ thì động năng của hạt α là: A. 5,3MeV; B. 4,7MeV; C. 5,8MeV; D. 6,0MeV. 30. Chất phóng xạ Po 210 84 phát ra tia α và biến đổi thành Pb 206 82 . Biết khối lượng các hạt là m Pb = 205,9744u, m Po = 209,9828u, m α = 4,0026u. Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng n và sự phân rã khơng phát ra tia γ thì động năng của hạt nhân con là: A. 0,1MeV; B. 0,1MeV; C. 0,1MeV; D. 0,2MeV. 31. Chất phóng xạ I 131 53 có chu kỳ bán rã 8 ngày đêm. Ban đầu có 1,00g chất này thì sau 1 ngày đêm còn lại bao nhiêu? A. 0,92g; B. 0,87g; C. 0,78g; D. 0,69g. 32. Đồng vị U 234 92 sau một chuỗi phóng xạ α và − β biến đổi thành Pb 206 82 . Số phóng xạ α và − β trong chuỗi là: A. 7 phóng xạ α, 4 phóng xạ − β ; B. 5 phóng xạ α, 5 phóng xạ − β . C. 10 phóng xạ α, 8 phóng xạ − β ; D. 16 phóng xạ α, 12 phóng xạ − β . 33. Chọn câu trả lời NY. Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt nhân tham gia: A. được bảo tồn. B. Tăng. C. Giảm. D. Tăng hoặc giảm tuỳ theo phản ứng. 34. Trong dãy phân rã phóng xạ YX 207 82 235 92 → có bao nhiêu hạt α và β được phát ra? A. 3α và 7β. B. 4α và 7β. C. 4α và 8β. D. 7α và 4β. 35. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về phản ứng hạt nhân? A. Phản ứng hạt nhân là sự va chạm giữa các hạt nhân. B. Phản ứng hạt nhân là sự tác động từ bên ngồi vào hạt nhân làm hạt nhân đó bị vỡ ra. C. Phản ứng hạt nhân là sự tương tác giữa hai hạt nhân, dẫn đến sự biến đổi của chúng thành các hạt nhân khác. D. A, B và C đều đúng. 36. Kết quả nào sau đây là sai khi nói về khi nói về định luật bảo tồn số khối và định luật bảo tồn điện tích? A. A 1 + A 2 = A 3 + A 4 . B. Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4 . C. A 1 + A 2 + A 3 + A 4 = 0. D. A hoặc B hoặc C đúng. Thầy : Nguyễn Đức Hòa – Km 66 – QL 26 – Eakar Trang 9 CHUYÊN ĐỀ : VẬT LÝ HẠT NHÂN 37. Kết quả nào sau đây là sai khi nói về định luật bảo tồn động lượng? A. P A + P B = P C + P D . B. m A c 2 + K A + m B c 2 + K B = m C c 2 + K C + m D c 2 + K D . C. P A + P B = P C + P D = 0. D. m A c 2 + m B c 2 = m C c 2 + m D c 2 . 38. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Vế trái của phương trình phản ứng có thể có một hoặc hai hạt nhân. B. Trong số các hạt nhân trong phản ứng có thể có các hạt đơn giản hơn hạt nhân (hạt sơ cấp). C. Nếu vế trái của phản ứng chỉ có một hạt nhân có thể áp dụng định luật phóng xạ cho phản ứng. D. A, B và C đều đúng. 39. Cho phản ứng hạt nhân XOpF +→+ 16 8 19 9 , hạt nhân X là hạt nào sau đây? A. α; B. β - ; C. β + ; D. N. 40. Cho phản ứng hạt nhân α +→+ NaXMg 22 11 25 12 , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây? A. α; B. T 3 1 ; C. D 2 1 ; D. P. 41. Cho phản ứng hạt nhân nArXCl +→+ 37 18 37 17 , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây? A. H 1 1 ; B. D 2 1 ; C. T 3 1 ; D. He 4 2 . 42. Cho phản ứng hạt nhân nXT +→+ α 3 1 , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây? A. H 1 1 ; B. D 2 1 ; C. T 3 1 ; D. He 4 2 . 43. Cho phản ứng hạt nhân MeVnHH 6,17 2 1 3 1 ++→+ α , biết số Avơgađrơ N A = 6,02.10 23 . Năng lượng toả ra khi tổng hợp được 1g khí hêli là bao nhiêu? A. ΔE = 423,808.10 3 J. B. ΔE = 503,272.10 3 J. C. ΔE = 423,808.10 9 J. D. ΔE = 503,272.10 9 J. 44. Cho phản ứng hạt nhân nArpCl +→+ 37 18 37 17 , khối lượng của các hạt nhân là m (Ar) = 36,956889u, m(Cl) = 36,956563u, m(n) = 1,008670u, m(p) = 1,007276u, 1u = 931MeV/c 2 . Năng lượng mà phản ứng này toả ra hoặc thu vào là bao nhiêu? A. Toả ra 1,60132MeV. B. Thu vào 1,60132MeV. C. Toả ra 2,562112.10 -19 J. D. Thu vào 2,562112.10 -19 J. 45. Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân C 12 6 thành 3 hạt α là bao nhiêu? (biết m C = 11,9967u, m α = 4,0015u). A. ΔE = 7,2618J. B. ΔE = 7,2618MeV. C. ΔE = 1,16189.10 -19 J. D. ΔE = 1,16189.10 -13 MeV. 46. Cho phản ứng hạt nhân nPAl +→+ 30 15 27 13 α , khối lượng của các hạt nhân là m α = 4,0015u, m Al = 26,97435u, m P = 29,97005u, m n = 1,008670u, 1u = 931Mev/c 2 . Năng lượng mà phản ứng này toả ra hoặc thu vào là bao nhiêu? A. Toả ra 4,275152MeV. B. Thu vào 2,67197MeV. C. Toả ra 4,275152.10 -13 J. D. Thu vào 2,67197.10 -13 J. 47. Phản ứng hạt nhân sau: HeHTH 4 2 1 1 3 2 2 1 +→+ . Biết m H = 1,0073u; m D = 2,0136u; m T = 3,0149u; m He4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c 2 . Năng lượng toả ra trong phản ứng sau là: A. 18,35MeV; B. 17,6MeV; C. 17,25MeV; D. 15,5MeV. 48. Chọn câu Đúng: Sự phân hạch là sự vỡ một hạt nhân nặng: A. Một cách tự phát thành nhiều hạt nhân nhẹ hơn. B. Thành hai hạt nhân nhẹ hơn do hấp thụ một nơtron. C. Thành hai hạt nhân nhẹ hơn và vài nơtron, sau khi hấp thụ một nơtron chậm. D. Thành hai hạt nhân nhẹ hơn một cách tự phát. 49. Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 năng lượng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV. Khi 1kg U235 phân hạch hồn tồn thì toả ra năng lượng là: A. 8,21.10 13 J; B. 4,11.10 13 J; C. 5,25.10 13 J; D. 6,23.10 21 J. 50. Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani U235 năng lượng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV. Một nhà máy điện ngun tử dùng ngun liệu u rani, có cơng suất 500.000kW, hiệu suất là 20%. Lượng tiêu thụ hàng năm Thầy : Nguyễn Đức Hòa – Km 66 – QL 26 – Eakar Trang 10 [...]... Hạt nhân tự động phóng xạ ra hạt nhân hêli ( 2 He ) B Trong bảng hệ thống tuần hồn, hạt nhân con lùi hai ơ so với hạt nhân mẹ C Số khối của hạt nhân con nhỏ hơn số khối hạt nhân mẹ 4 đơn vị D A, B và C đều đúng 77 Điều khẳng định nào sau đây là sai khi nói về phóng xạ β-? A Hạt nhân mẹ phóng xạ ra pơzitron B Trong bảng hệ thống tuần hồn, hạt nhân con tiến một ơ so với hạt nhân mẹ C Số khối của hạt nhân. .. hoặc hai hạt nhân B Trong số các hạt nhân trong phản ứng có thể có các hạt đơn giản hơn hạt nhân (hạt sơ cấp) C Nếu vế trái của phản ứng chỉ có một hạt nhân có thể áp dụng định luật phóng xạ cho phản ứng D A, B và C đều đúng 19 16 106 Cho phản ứng hạt nhân 9 F + p→ 8 O + X , hạt nhân X là hạt nào sau đây? 102 C β+; D N 25 22 Cho phản ứng hạt nhân 12 Mg + X →11 Na + α , hạt nhân X là hạt nhân nào sau... D k > 1 118 Phát biểu nào Sai khi nói về phản ứng hạt nhân? A Phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân tạo ra hai hạt nhân nhẹ hơn, có tính phóng xạ B Khi hạt nhân nặng hấp thụ một nơtron vỡ thành 2 hạt nhân trung bình và toả năng lượng lớn C Khi hai hạt nhân rất nhẹ kết hợp với nhau thành hạt nhân nặng hơn toả năng lượng D Phản ứng tổng hợp hạt nhân và phân hạch đều toả năng lượng 119 Phát biểu nào... Z nơtron và A prơton A B Hạt nhân ngun tử Z X được cấu tạo gồm Z prơton và A nơtron A C Hạt nhân ngun tử Z X được cấu tạo gồm Z prơton và (A - Z) nơtron A Hạt nhân ngun tử A D Hạt nhân ngun tử Z X được cấu tạo gồm Z nơtron và (A + Z) prơton 55 Phát biểu nào sau đây là đúng? A Hạt nhân ngun tử được cấu tạo từ các prơton B Hạt nhân ngun tử được cấu tạo từ các nơtron C Hạt nhân ngun tử được cấu tạo từ... hạt nhân mẹ và hạt nhân con bằng nhau D A hoặc B hoặc C đúng 78 Điều nào sau đây là đúng khi nói về phóng xạ β+? A Hạt nhân mẹ phóng xạ ra pơzitron B Trong bảng hệ thống tuần hồn, hạt nhân con lùi một ơ so với hạt nhân mẹ C Số điện tích của hạt nhân mẹ lớn hơn số điện tích của hạt nhân con một đơn vị D A, B và C đều đúng 79 Phát biểu nào sau đây là đúng? A Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân ngun tử phát... HẠT NHÂN nhiên liệu urani là: A 961kg; B 1121kg; C 1352,5kg; D 1421kg 51 Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về cấu tạo của hạt nhân ngun tử? A Hạt nhân được cấu tạo từ các nuclơn B Có hai loại nuclơn là prơtơn và nơtron C Số prơtơn trong hạt nhân đúng bằng số êlectron trong ngun tử D Cả A, B và C đều đúng 52 Phát biểu mào sau đây là sai khi nói về cấu tạo của hạt nhân ngun tử? A Prơtơn trong hạt nhân. .. Mg + X →11 Na + α , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây? A α; 107 3 B 1T ; 2 C 1 D ; D P 37 37 Cho phản ứng hạt nhân 17 Cl + X →18 Ar + n , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây? A α; 108 B β-; 1 2 3 A 1 H ; B 1 D ; C 1T ; 109 4 D 2 He 3 Cho phản ứng hạt nhân 1T + X → α + n , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây? 1 2 3 4 A 1 H ; B 1 D ; C 1T ; D 2 He 3 2 110 Cho phản ứng 1 H + 1 H → α + n + 17,6 MeV , biết... một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt nhân tham gia: A được bảo tồn.B Tăng C Giảm D Tăng hoặc giảm tuỳ theo phản ứng 235 207 Trong dãy phân rã phóng xạ 92 X → 82Y có bao nhiêu hạt α và β được phát ra? A 3α và 7β B 4α và 7β C 4α và 8β D 7α và 4β Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về phản ứng hạt nhân? A Phản ứng hạt nhân là sự va chạm giữa các hạt nhân B Phản ứng hạt nhân là sự tác động... hạch toả ra năng lượng rất lớn D Urani phân hạch vỡ ra thành hai hạt nhân có số khối từ 80 đến 160 120.Sự phân hạch là sự vỡ một hạt nhân nặng: A Một cách tự phát thành nhiều hạt nhân nhẹ hơn B Thành hai hạt nhân nhẹ hơn do hấp thụ một nơtron C Thành hai hạt nhân nhẹ hơn và vài nơtron, sau khi hấp thụ một nơtron chậm D Thành hai hạt nhân nhẹ hơn một cách tự phát 121 Chọn câu Sai Phản ứng dây chuyền:... ứng hạt nhân dây chuyền được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân B Lò phản ứng hạt nhân có các thanh nhiên liệu (urani) dã được làn giầu đặt xen kẽ trong chất làm chận nơtron C Trong lò phản ứng hạt nhân có các thanh điều khiển đẻ đảm bảo cho hệ số nhân nơtron lớn hơn 1 D Có các ống tải nhiệt và làm lạnh để truyền năng lượng của lò ra chạy tua bin 125.Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng hạt nhân: A . về phản ứng hạt nhân? A. Phản ứng hạt nhân là sự va chạm giữa các hạt nhân. B. Phản ứng hạt nhân là sự tác động từ bên ngồi vào hạt nhân làm hạt nhân đó bị vỡ ra. C. Phản ứng hạt nhân là sự tương. về phản ứng hạt nhân? A. Phản ứng hạt nhân là sự va chạm giữa các hạt nhân. B. Phản ứng hạt nhân là sự tác động từ bên ngồi vào hạt nhân làm hạt nhân đó bị vỡ ra. C. Phản ứng hạt nhân là sự tương. ứng hạt nhân nArXCl +→+ 37 18 37 17 , hạt nhân X là hạt nhân nào sau đây? A. H 1 1 ; B. D 2 1 ; C. T 3 1 ; D. He 4 2 . 42. Cho phản ứng hạt nhân nXT +→+ α 3 1 , hạt nhân X là hạt nhân nào