15 câu hỏi trắc nghiệm thuộc Bài tập Hạt nhân nguyên tử mức độ vận dụng có lời giải

Câu 1:

Cho chùm nơtron bắn phá đồng vị bền ta thu được đồng vị phóng xạ . Đồng vị phóng xạ có chu trì bán rã T = 2,5h

và phát xạ ra tia $β^{-}$ . Sau quá trình bắn phá bằng nơtron kết thúc người ta thấy trong

mẫu trên tỉ số giữa số nguyên tử và số nguyên tử bằng 10^-10.

Sau 10 óngiờ tiếp đó thì tỉ số giữa nguyên tử của hai loại hạt trên là

A. 3,125.10^-12.

B. 6,25.10^-12.

C. 2,5.10^-11.

D. 1,25.10^-11.

Xem đáp án

Đáp án B

Phương pháp:Áp dụng định luật phóng xạ ánh sáng

Cách giải: Đáp án B

Số nguyên tử sau khi ngừng quá trình bắn phá

là không thay đổi,chỉ có số nguyên tử phóng xạ thay đổi theo thời gian.

Ngay khi quá trình bắn phá kết thúc (t =0), số nguyên tử

là $N_{1}$ ,số nguyên tử là N₀,

ta có ta có Sau t = 10h =4T, số nguyên tử cònlại là

Câu 2:

Cho phản ứng hạt nhân .

Hạt Li đứng yên,nơtron có động năng2MeV. Hạt α và hạt nhân H bay ra theo các hướng hợp với hướng tới của nơtron những góc tương ứng bằng 15⁰ và 30⁰. Bỏ qua búc xạ gamma. Lấy tỉ số khối lượng các hạt bằng tỉ số giữa các số khối của chúng. Phản ứng thu hay tỏa bao nhiêu năng lượng?

A. Thu 4,8MeV

B. Tỏa 4,8MeV

C. Thu 1,66MeV

D. Tỏa 1,66MeV

Xem đáp án

Đáp án D

Phươngpháp: sử dụng định luật bảo toàn động lượng và định lý sin trong tam giác

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ,ta vẽ được giảnđồ vecto động lượng của phản ứng là:

Áp dụng định lý hàm số sin trong tam giác ta có:

Năng lượng thu vào

Câu 3:

Tàu ngầm hạt nhân là một loại tàu ngầm vận hành nhờ sử dụng năng lượng của phản ứng hạt nhân. Nguyên liệu thường dùng là U²³⁵. Mỗi phân hạch của hạt nhân U²³⁵ tỏa ra năng lượng trung bình là 200 MeV. Hiệu suất của lò phản ứng là 25%. Nếu công suất của lò là 400 MW thì khối lượng U²³⁵ cần dùng trong một ngày xấp xỉ bằng

A. 1,75 kg.

B. 2,59 kg.

C. 1,69 kg

D. 2,67 kg

Xem đáp án

Đáp án C

Phươngpháp:Sử dụngcôngthứcliên hệgiữasố hạt và khối lượng N = (m/A)N_A

Hiệusuất:H=Pci/Ptp

Cáchgiải:

+ Năng lượng hạt nhân của lò phản ứng cung cấp cho tàu ngầm vận hành trong một ngày: W=P.t= 400.106 .86400 = 3,456.1013J

+ Do hiệu suất của lò đạt 25% nên năng lượng của mỗi phân hạch cung cấp là:

+ Số phân hạch cần xảy ra để có năng lượng W là:

+ Cứ một phân hạch cần 1 hạt U235 => số hạt U235 dùng trong 1 ngày là: N = 4,32.10²⁴ hạt

Lại có

Câu 4:

Tính chu kì bán rã T của một chất phóng xạ, cho biết tại thời điểm t1, tỉ số giữa hạt con và hạt mẹ là 7, tại thời điểm t2 sau t1 414 ngày thì tỉ số đó là 63.

A. 126 ngày.

B. 138 ngày

C. 207 ngày

D. 552 ngày

Xem đáp án

Đáp án B

Phươngpháp:

Số hạt nhân con tạo thành bằng số hạt nhân me ̣bi ̣phân rã

Số hạt nhân còn lại: N = N₀.2^-t/T

Số hạt nhân bi ̣phân rã : N = N₀(1 – 2^-t/T)

Cáchgiải:

+ Tại thời điểm $t_{1}$ ta có: (1)

+ Tại thời điểm ta có :

Thay (1) vào (2) ta được

ngày

Câu 5:

Dùng một proton có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân đang đứng yên.

Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt α. Hạt α bay ra theo phương vuông góc với phương tới của hạt proton và có động năng 4,0 MeV. Khi tính động năng của các hạt, lấy khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của chúng. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng này bằng

A. 1,145 MeV

B. 2,125 MeV

C. 4,225 MeV

D. 3,125 MeV

Xem đáp án

Đáp án C

Phương pháp:

Sử dụng định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích để viết phương trình phản ứng.

Sử dụng định luật bảo toàn động lượng trong phản ứng hạt nhân.

Công thức liên hê ̣giữa động lượng và động năng: p 2 = 2mK

Công thức tính năng lượng toả ra của phản ứng: ∆E = (mt – ms)c2 = Ks - Kt

(Kt, Ks lần lượt là tổng động năng của các hạt trước vàsau phản ứng)

Cáchgiải

+ PT phản ứng:

+ Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:

ta biểu diễn bằng hình vẽ sau

Từ hình vẽ ta có:

Năng lượng tỏa ra của phản ứng :

Câu 6:

Pôlôni ₈₄²¹⁰Polà chất phóng xạ α. Ban đầu có một mẫu nguyên chất. Khối lượngtrong mẫu ở các thời điểm t = t0, t = t0 + 2∆t và t = t0 + 3∆t (∆t > 0) có giá trị lần lượt là m0, 8 g và 1 g. Giá trị của m0 là

A. 64 g.

B. 256 g

C. 512 g.

D. 128 g.

Xem đáp án

Đáp án C

Cáchgiải: Đáp án C

Theo đề sau thời gian Dt khối lượng Pôlôni giảm từ 8g xuống còn 1g:

Ta có:

Câu 7:

Dùng hạt α có động năng 5,00 MeV bắn vào hạt nhân đứng yên gây ra phản ứng: Phản ứng

này thu năng lượng 1,21 MeV và không kèm theo bức xạ gamma. Lấy khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của chúng. Khi hạt nhân X bay ra theo hướng lệch với hướng chuyển động của hạt một góc lớn nhất thì động năng của hạt có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 2,96 MeV.

B. 2,58 MeV

C. 2,75 MeV.

D. 2,43 MeV.

Xem đáp án

Đáp án A

Ta có

Vẽ giản đồ véc tơ

gọi b là góc hợp bởi hướng lệch của hạt X so với hướng chuyển động của hạt α ta có

Câu 8:

Dùng hạt α có động năng 5,50 MeV bắn vào hạt nhân đứng yên gây ra phản ứng:

Phản ứng này thu năng lượng 2,64 MeV và không kèm theo bức xạ gamma.Lấy khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của chúng. Khi hạt nhân X bay ra theo hướng lệch với hướng chuyển động của hạt một góc lớn nhất thì động năng của hạt nơtron α gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 1,83 MeV.

B. 2,19 MeV.

C. 1,95 MeV

D. 2,07 MeV.

Xem đáp án

Đáp án B

Phương pháp: Áp dụng định luật bảo toàn động năng và động lượng

Cáchgiải: Đáp án B

Ta có

giản đồ vecto

gọi b là góc hợp bởi hướng lệch của hạt X so với hướng chuyển động của hạt α ta có

Câu 9:

Hạt nhân X phóng xạ β và biến đổi thành hạt nhân bền Y. Ban đầu (t =0) có một mẫu chất phóng xạ X nguyên chất.Tại các thời điểm t =t0 (năm) vàt = t0+24,6 (năm), tỉ số giữa số hạt nhân X còn lại trong mẫu và số hạt nhân Y đã sinh ra có giá trị lần lượt là và. Chu kì bán rã của chất X là

A.10,3 năm

B. 12,3 năm.

C. 56,7 năm.

D.24,6 năm

Xem đáp án

Đáp án B

Chu kì bán rã của chất X là

Câu 10:

Dùng hạt α có động năng 5,50 MeV bắn vào hạt nhân đứng yên gây ra phản ứng: Phản ứng này thu năng lượng 2,64 MeV và không kèm theo bức xạ gamma. Lấy khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của chúng.Khi hạt nhân X bay ra theo hướng lệch với hướng chuyển động của hạt α một góc lớn nhất thì động năng của hạt X có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 0,8 MeV.

B.0,5 MeV.

C. 0,6 MeV.

D.0,7 MeV.

Xem đáp án

Đáp án C

Phương pháp:

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và động năng.

Cáchgiải: Đáp án C

Ta có

Vẽ giản đồ Vec tơ

gọi b là góc hợp bởi hướng lệch của hạt X so với hướng chuyển động của hạt α ta có

Để b đạt giá trị lớn nhất khi KX = 0,617MeV

Câu 11:

Chất phóng xạ pôlôni phá tra tia α và biến đổi thành chì Gọi chu kì bán rã của pôlôni là T.Ban đầu (t =0)có một mẫu nguyên chất.

Trong khoảng thời gian từ t =0 đến t =2T,có126 mg trong mẫu bị phân rã.

Lấy khối lượng nguyên tử tính theo đơn vị u bằng số khối của hạt nhân của nguyên tử đó.Trong khoảng thời gian từ t = 2Tđến t = 3T,lượngđược tạo thành trong mẫu có khối lượng là

A. 10,5 mg.

B.20,6mg

C.41,2 mg.

D. 61,8 mg.

Xem đáp án

Đáp án B

Ta có

;

thời điểm t=2T ta có

số hạt Po bị phân rã trong thời gian từ 2T đến 3T là

Câu 12:

Chất phóng xạ pôlôni phát ra tia α và biến đổi thành chì . Gọi chu kì bán rã của pôlôni là T.Ban đầu (t =0) có một mẫu nguyên chất.Trong khoảng thời gian từ t = 0 đến t= 2T,có 63 mg trong mẫu bị phân rã.Lấy khối lượng nguyên tử tính theo đơn vị u bằng số khối của hạt nhân của nguyên tử đó. Trong khoảng thời gian từ t =2T đến t = 3T, lượng được tạo thành trong mẫu có khối lượng là

A. 72,1 mg.

B.5,25 mg

C. 73,5 mg

D.10,3 mg.A

Xem đáp án

Đáp án D

thời điểm t=2T ta có

số hạt Po bị phân rã trong thời

Câu 13:

Dùng hạt α có động năng 5,00MeV bắn vào hạt nhân đứng yên gây ra phản ứng:

Phản ứng này thu năng lượng1,21 MeV

và không kèm theo bức xạ gamma.Lấy khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của chúng.Khi hạt nhân X bay ra theo hướng lệch với hướng chuyển động của hạt α một góc lớn nhất thì động năng của hạ tX có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

A.0,62 MeV.

B.0,92 MeV

C. 0,82 MeV.

D. 0,72 MeV.

Xem đáp án

Đáp án B

Ta có

Vẽ giản đồ véc tơ

gọi b là góc hợp bởi hướng lệch của hạt X so với hướng chuyển động của hạt α ta có

Câu 14:

Cho phản ứng phân hạch của Urani 235:

Biết khối lượng các hạt nhân:mU=234,99u; mMo=94,88u;mLa=138,87u;mn=1,0087u.Hỏi năng lượng tỏa ra khi 1 gam U phân hạch hế tsẽ tương đương với năng lượng sinh ra khi đốt cháy bao nhiêu kg xăng? Biết rằng mỗi kg xăng cháy hết tỏa năng lượng 46.10J.

A. 20kg

B. 1720kg

C. 1820kg

D. 1920Kg

Xem đáp án

Đáp án D

Phương pháp:

Công thức tính năng lượng toả ra của phản ứng: ∆E = (mt – ms)c²

(mt, ms lần lượt là tổng khối lượng của các hạt trước và sau phản ứng)

Công thức liên hê ̣giữa số hạt và khối lượng: N = (m/A)NA

Cáchgiải: Năng lượng toả ra khi 1 hạt U phân hạch là :

1g U²³⁵chứa

=> 1 gam U phân hạch hết toả năng lượng:

=> Lượng xăng cần sử dụng là:

Câu 15:

Hạt nhân X phóng xạ α để tạo thành hạt nhân Y bền theo phương trình . Người tanghiên cứu một mẫu chất, sự phụ thuộc của số hạt nhân X(NX) và số hạt nhân Y( NY) trong mẫu chất đó theo thời gian đo được như trên đồ thị.Hạt nhân X có chu kỳ bán rã bằng