Ôn thi đại học. cao đẳng môn Vật lý - Bài tập vật lý hạt nhân

Bài tập vật lý hạt nhân Tìm chu kì bán rã, tính độ phóng xạ, xác định thời gian tồn tại Bài 1. Đồng vị có khối lượng ban đầu Sau 105 giờ, độ phóng xạ của nó giảm đi 128 lần. Cho . Viết phương trình phản ứng. a). Tìm cho kỳ bán rã và độ phóng xạ ban đầu (tính ra đơn vị Bq) của mẫu (kết quả tính được lấy đến ba chữ số có nghĩa) b). Tính khối lượng magiê tạo ra sau thời gian 45 giờ. Bài 2. Lúc đầu có một mẫu Pôlôni nguyên chất là chất phóng xạ có chu kỳ bán rã 138 ngày. Các hạt Po phát ra tia phóng xạ và chuyển thành hạt nhân chì . Hỏi Po phát ra loại phóng xạ nào? Tính tuổi của chất trên nếu lúc khảo sát khối lượng Po lớn gấp 4 lần khối lượng chì? Bài 3. (ĐHQG TPHCM 1996) Đồng vị phóng xạ cô ban phát ra tia và tia với chu kì bán rã T=71,3 ngày. a). Hãy cho biết thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử côban như thế nào? Tính độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân côban. Cho biết: m(CO)=55,940u. b). Hãy tính xem trong 1 tháng (30ngày) lượng chất côban này bị phân rã bao nhiêu phần trăm. c). Viết phương trình phản ứng, chỉ rõ hạt nhân con của phản ứng. Bài 4. Có bao nhiêu hạt được giải phóng trong 1 giờ từ 1 micrôgam (10-6g) đồng vị biết rằng chu kì bán rã của là T=15 giờ. Bài 5. (ĐH An Ninh 96) Hạt nhân là một chất phóng xạ, nó phóng ra tia có chu kì bán rã là 5600 năm. 1). Viết phương trình của phản ứng phân rã. 2). Sau bao lâu lượng chất phóng xạ của mẫu chỉ còn bằng 1/8 lượng chất phóng xạ ban đầu cảu mẫu đó. 3). Trong cây cối có chất phóng xạ . Độ phóng xạ của một mẩu gỗ cổ đại đã chết cùng khối lượng lần lượt bằng 0,255Bq và 0,215Bq. Xác định xem mẩu gỗ cổ đại chết đã bao lâu. Cho biết: ln(1,186)=0,1706. Bài 6(ĐHXD 2002) 1. Trỡnh bày: sự phúng xạ, bản chất và tớnh chất của cỏc tia phúng xạ. 2.Pụlụni là một chất phúng xạ cú chu kỳ bỏn ró 140 ngày đờm. Hạt nhõn pụlụni phúng xạ sẽ biến thành hạt nhõn chỡ (Pb) và kốm theo một hạt α. Ban đầu cú 42mg chất phúng xạ pụlụni. Tớnh khối lượng chỡ sinh ra sau 280 ngày đờm. Bài 7(ĐHTM 2002) Đồng vị phúng xạ phúng xạ α và biến đổi thành một hạt nhõn chỡ. Ban đầu mẫu chất Po cú khối lượng 1mg. Tại thời điểm t1 tỉ lệ giữa số hạt nhõn chỡ và số hạt nhõn Po trong mẫu là 7 : 1. Tại thời điểm t2 (sau t1 là 414 ngày) thỡ tỷ lệ đú là 63 : 1. a).Viết cụng thức dịch chuyển phúng xạ và tớnh chu kỳ bỏn ró của Po. b). Độ phúng xạ đo được ở thời điểm t1 là 0,5631 (Ci), hóy tỡm số Avụgađrụ (NA) và tỡm thể tớch khớ hờli tạo thành ở điều kiện tiờu chuẩn ở thời điểm t1. áp dụng các định luật bảo toàn và năng lượng của phản ứng hạt nhân. Bài 8. Xác nhận hạt nhân X trong phản ứng hạt nhân sau: Phản ứng hạt nhân trên thuộc loại toả hay thu năng lượng? Tính độ lớn của năng lượng toả hoặc thu đó ra (eV). Cho biết khối lượng các hạt nhân: ;; ; Bài 9. Pôlôni là chất phóng xạ a với chu kỳ bán rã là 138 ngày. a). Viết phương trình phân rã và tìm khối lượng ban đầu của Po, cho biết độ phóng xạ ban đầu của nó là b). Sau thời gian bao lâu độ phóng xạ của nó giảm đi 16lần. c). Tìm năng lượng toả ra khi lượng chất phóng xạ trên phân rã hết. hạt/mol Bài 10. Nơtrôn có động năng bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây ra phản ứng: a). Viết đầy đủ phản ứng trên và cho biết phản ứng trên thu hay toả năng lượng. b). Hạt nhân Hêli bay ra vuông góc với phương của hạt nhân X. Tìm động năng KX của hạt nhân X và động năng Ka của hạt nhân Hêli. Cho: Bài 11. (HV Quan hệ quốc tế 96) Hạt nhân phóng xạ (đứng yên) phóng ra hạt a (hạt nhân của nguyên tử Hêli). 1). Viết phương trình phân rã. 2). Tính năng lượng toả ra (dưới dạng động năng của hạt nhân và hạt a). 3). Tính động năng của hạt a và hạt nhân con. 4). Trong thực tế người ta lại đo được động năng cảu hạt a và hạt nhân con chỉ bằng 13,00MeV. Sự sai lệch giữa giá trị tính toán và giá trị đo được đã được giải thích bằng việc phát ra bức xạ (cùng với hạt a). Hãy xác định bước sóng của bức xạ . Cho biết khối lượng hạt nhân: m(U234)=233,9004u; m(Th230)=229,9737u;m(a)=4,00151u; u=1,66055.10-27kg=931MeV/c2. Bài 12. 1). Định nghĩa phản ứng hạt nhõn . Sự phúng xạ cú phải là 1 phản ứng hạt nhõn khụng?Tại sao? 2). Poloni Po(84,210) phúng xa alpha rồi tạo thành hạt nhõn X a). Viết pt phản ứng . Phản ứng đú là phản ứng hạt nhõn tỏa hay thu năng lượng và năng lượng dú là bao nhiờu ? Cho biết độ hụt khối của Po hạt anpha và hạt nhõn X lần lượt là 1,7266u , 0,0294u và 1,703u và 1u=931MeV/c2. b). Tỡm động năng và vận tốc của hạt anpha biết trước phản ứng Po đứng yờn . Coi khối lượng của cỏc hạt ( tớnh theo đơn vị khối lượng nguyờn tử u ) xấp xỉ bằng số khối Bài 13. 1.So sỏnh sự giống nhau và khỏc nhau của hiện tượng phúng xạ và hiện tượng phõn hạch. 2.Một proton di chuyển đến va chạm vào một hạt liti Li(3,7) đang đứng yờn, cho hai hạt nhõn X giống nhau với vận tốc cú cựng độ lớn. Cho biết khối lượng của cỏc hạt nhõn proton, hạt nhõn liti, hạt nhõn X lần lượt là mp=1,007276u; mLi=7,01600u, mX=4,00260u. Cho 1u=1,66.10-27kg a).Viết PTPU. Xỏc định hạt nhõn X? b). Pu tỏa hay thu năng lượng? Tớnh năng lượng của PU. c). Cho biết vận tốc của proton bằng 2,00.107 m/s . Hóy tớnh vận tốc của mỗi hạt nhõn X và xỏc định gúc hợp bởi hai hướng chuyển động của hạt nhõn X sau PU? Bài 14 (ĐHQGHN 2002) 1. Phỏt biểu định nghĩa và cho một thớ dụ về phản ứng nhiệt hạch. Nờu điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch và giải thớch tại sao cần điều kiện đú. 2. Trỡnh bày nguồn gốc năng lượng mặt trời. 3. Hạt nhõn triti (T) và đơteri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh ra hạt nhõn X và hạt nơ trụn. Viết phương trỡnh phản ứng và tỡm năng lượng toả ra từ phản ứng. Cho biết độ hụt khối của hạt nhõn triti và ∆mT = 0,0087 u, của hạt nhõn đơteri là ∆mD = 0,0024 u, của hạt nhõn X là ∆mx = 0,0305 u, 1 u = 931 MeV/c2. Bài 15 (ĐHSPI 2002) Cho prụtụn cú động năng Kp = 1,45MeV bắn vào hạt nhõn đứng yờn. Hạt nhõn X mới sinh ra giụng nhau và cú cựng động năng 37Li1. Viết phương trỡnh phản ứng. Cho biết cấu tạo của hạt nhõn X. Đú là hạt nhõn của nguyờn tử nào ? Hạt nhõn X đú cũn được gọi là hạt gỡ?. 2. Phản ứng thu hay toả năng lượng ? Năng lượng này bằng bao nhiờu và cú phụ thuộc vào Kp hay khụng ? 3. Giả sử phản ứng hạt nhõn trờn tiếp diễn một thời gian và lượng khớ được tạo thành là 10cm3 ở điều kiện tiờu chuẩn. Tớnh năng lượng đó toả ra hay khu vào (theo đơn vị kJ). 4. Tớnh động năng của mỗi hạt X sinh ra. Động năng này sẽ cú phụ thuộc vào Kp hay khụng 5. Tớnh gúc hợp bởi cỏc vectơ vận tốc của hai hạt X sau phản ứng. Cho biết: khối lượng cỏc hạt nhõn theo đơn vị u là mLi = 7,0142; mx = 3\4,0015; mp = 1,0073. u = 931MeVc2; NA = 6,022.1023 mol-1 và e = 1,6.10-19C. Bài 16(ĐHTM 2002) 1.Phản ứng hạt nhõn là gỡ? Sự phúng xạ cú phải là phản ứng hạt nhõn khụng? Tại sao? 2.Trỡnh bày cỏc định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhõn. Nờu quy tắc dịch chuyển trong phúng xạ α và phúng xạ . 3. Hạt nhõn hấp thụ một hạt n sinh ra x hạt, α, y hạt β-, 1 hạt và 4 hạt n. Hóy xỏc định số hạt x và y. Viết phương trỡnh của phản ứng này. Bài tập vật lý hạt nhân Bài 1. Đồng vị có khối lượng ban đầu Sau 105 giờ, độ phóng xạ của nó giảm đi 128 lần. Cho . Viết phương trình phản ứng. a). Tìm cho kỳ bán rã và độ phóng xạ ban đầu (tính ra đơn vị Bq) của mẫu (kết quả tính được lấy đến ba chữ số có nghĩa) b). Tính khối lượng magiê tạo ra sau thời gian 45 giờ. Bài 2. Lúc đầu có một mẫu Pôlôni nguyên chất là chất phóng xạ có chu kỳ bán rã 138 ngày. Các hạt Po phát ra tia phóng xạ và chuyển thành hạt nhân chì . Hỏi Po phát ra loại phóng xạ nào? Tính tuổi của chất trên nếu lúc khảo sát khối lượng Po lớn gấp 4 lần khối lượng chì? Bài 3. Xác nhận hạt nhân X trong phản ứng hạt nhân sau: Phản ứng hạt nhân trên thuộc loại toả hay thu năng lượng? Tính độ lớn của năng lượng toả hoặc thu đó ra (eV). Cho biết khối lượng các hạt nhân: ;; ; Bài 4. Pôlôni là chất phóng xạ a với chu kỳ bán rã là 138 ngày. a). Viết phương trình phân rã và tìm khối lượng ban đầu của Po, cho biết độ phóng xạ ban đầu của nó là b). Sau thời gian bao lâu độ phóng xạ của nó giảm đi 16lần. c). Tìm năng lượng toả ra khi lượng chất phóng xạ trên phân rã hết. hạt/mol Bài 5. Nơtrôn có động năng bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây ra phản ứng: a). Viết đầy đủ phản ứng trên và cho biết phản ứng trên thu hay toả năng lượng. b). Hạt nhân Hêli bay ra vuông góc với phương của hạt nhân X. Tìm động năng KX của hạt nhân X và động năng Ka của hạt nhân Hêli. Cho: Câu 6 (1,5điểm) Poloni (đứng yên) phóng xạ a, có chu kì bán rã T=138 ngày. 1.Viết phương trình phân rã. Cho biết cấu tạo của hạt nhân con (chì)? 2.Ban đầu có m0=0,042gam Poloni nguyên chất. Tính độ phóng xạ ban đầu. Hỏi sau bao nhiêu lâu thì trong chất trên có 0,0206gam chì. 3.Tính động năng hạt a và hạt nhân con sau phản ứng. Biết năng lượng toả ra dưới dạng động năng của hạt a và hạt nhân con của một phân rã là 6,44MeV. Lấy khối lượng của hạt nhân (đo bằng đơn vị u) bằng số khối A của nó và NA=6,023.1023 mol-1. Bài 3. 1.Thế nào là phản ứng hạt nhân? nêu các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân? 2.Sau 2h độ phóng xạ của một chất giảm 4 lần, xác định l và T của chất phóng xạ 3.Cho phản ứng a.Xác định hạt nhân a b.Phản ứng trên nói lên hiện tượng gì? c.Tính động năng của hạt Ra, biết rằng hạt Th đứng yên (lấy khối lượng gần đúng của các hạt nhân tính bằng đơn vị u có giá trị bằng số khối của chúng). Câu 7. Cho phản ứng hạt nhân: 1.Viết đầy đủ phương trình phản ứng, xác định hạt nhân X. 2.Phản ứng thu hay toả năng lượng? Tính DE=? Cho biết mT=3,00155u, mHe=4,0015u, mn=1,0087u, mX=2,0136u, u=931MeV/c2. 3.Tính năng lượng toả ra khi tổng hợp 1g He. NA=6,625.1023. Câu 7. Hạt a có động năng Ka =5,3MeV bắn vào hạt đứng im. Khi đó ta có phản ứng sau: 1.Hoàn thành phản ứng hạt nhân và gọi tên hạt x. 2.Hạt x bay theo phương vuông góc với hạt a. Phản ứng trả 5,56MeV. Tính động năng của hạt x và hạt . Cho rằng khối lượng của hạt nhân tính theo đơn vị u gần bằng số khối của nó. Bài 3. Chất phóng xạ Po 209 84 (pôlôni) là chất phóng xạ a . Chất tạo thành sau phóng xạ là chì (Pb). Lúc đầu có 1kg pôlôni. a) Viết ph−ơng trình phóng xạ nói trên. b) Tính khối l−ợng pôlôni còn lại và khối l−ợng chì đ−ợc tạo thành sau thời gian bằng một nửa chu kì bán rã của pôlôni. Câu 10: (ĐH:1 đ; CĐ:1 đ) 1) So sánh sự phóng xạ và sự phân hạch. 2) Tìm năng l−ợng toả ra khi một hạt nhân urani U234 phóng xạ tia a tạo thành đồng vị thori Th230. Cho các năng l−ợng liên kết riêng: của hạt a là 7,10 MeV; của U234 là 7,63 MeV; của Th230 là 7,70 MeV. Cõu I: (1 điểm) Cụban () phúng xạ b- với chu kỡ bỏn ró T=5,27 năm và biến đổi thành niken (Ni). Viết phương trỡnh phõn ró và nờu cấu tạo của hạt nhõn con. Hỏi sau thời gian bao lõu thỡ 75% khối lượng của một khối chất phúng xạ phõn ró hết?