các dạng bài tập trắc nghiệm vật lý nguyên tử hạt nhân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC






NGUYỄN THỊ THÌN

CÁC DẠNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
VẬT LÝ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC





Sơn La, năm 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC




NGUYỄN THỊ THÌN

CÁC DẠNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
VẬT LÝ NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN

Chuyên ngành: Khoa học cơ bản


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC


Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Ngô Đức Quyền



Sơn La, năm 2014
LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo - ThS. Ngô Đức Quyền
- Giảng viên bộ môn vật lý đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn chúng em trong quá
trình nghiên cứu đề tài. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo
trong khoa Toán – Lý – Tin, phòng Nghiên cứu khoa học và quan hệ quốc tế,
thư viện trường Đại học Tây Bắc đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt
quá trình thực hiện đề tài.
Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinh viên lớp K51- ĐHSP
Vật Lý đã động viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ để em hoàn thiện đề tài này.
Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy
giáo, cô giáo và các bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sơn La, tháng 5 năm 2014

Người thực hiện


Nguyễn Thị Thìn







MỤC LỤC

A. MỞ ĐẦU 1
1. Lý do chọn đề tài 1
2. Cơ sở nghiên cứu 2
2.1. Cơ sở lý luận 2
2.2. Cơ sở thực tiễn 2
3. Mục đích của đề tài 2
4. Nhiệm vụ của đề tài 2
5. Giả thuyết khoa học 2
6. Đối tượng và khách thể nghiên cứu 3
6.1. Đối tượng: 3
6.2. Khách thể: 3
7. Phạm vi nghiên cứu 3
8. Phương pháp nghiên cứu 3
9. Cấu trúc của đề tài 3
B: NỘI DUNG 4
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 4
1.1. Khái niệm bài tập vật lí. 4

1.2. Mục đích của bài tập vật lí. 4
1.3. Tác dụng của bài tập vật lí. 4
1.4. Phân loại bài tập vật lí. 4
1.5. Phương pháp giải bài tập vật lí. 5
CHƢƠNG 2: TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN 6
2.1. Nội dung lý thuyết cơ bản. 6
2.2. Dạng bài tập cơ bản. 7
CHƢƠNG 3: NĂNG LƢỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN 9
3.1. Nội dung kiến thức cơ bản. 9
3.1.1. Lực hạt nhân. 9
3.1.2. Năng lượng liên kết hạt nhân. 9
3.2. Các dạng bài tập cơ bản. 10
3.2.1. Dạng 1: Tìm độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân. 10
3.2.2. Dạng 2: Tính năng lượng liên kết riêng và so sánh tính bền vững của các
hạt nhân 12
CHƢƠNG 4: PHÓNG XẠ 16
4.1. Nội dung kiến thức cơ bản. 16
4.1.1. Định nghĩa. 16
4.1.2. Các tia phóng xạ. 16
4.1.3. Định luật phóng xạ và các đại lượng đặc trưng cho hiện tượng phóng xạ.
16
4.1.4. Các định luật dịch chuyển phóng xạ. 17
4.2. Các dạng bài tâp cơ bản. 17
4.2.1. Dạng 1: Xác định độ phóng xạ. 17
4.2.2. Dạng 2: Xác định chu kì bán rã và hằng số phóng xạ. 21
4.2.3. Dạng 3: Xác định lượng chất tạo thành và lượng chất còn lại. 26
CHƢƠNG 5: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 35
5.1. Nội dung lí thuyết cơ bản. 35
5.2. Các dạng bài tập cơ bản. 37
5.2.1. Dạng 1: Vận dụng các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân. 37

5.2.2. Dạng 2: Bài toán về năng lượng trong phản ứng hạt nhân. 46
C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53
1. Kết luận 53
2. Kiến nghị 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

1
A. MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Bước sang thế kỷ XXI, thế kỷ của khoa học và công nghệ. Khoa học kỹ
thuật đã hiện diện ở mọi nơi, mọi ngóc nghách của đời sống xã hội, bộ mặt xã
hội cũng như trong các ngành sản xuất đã có sự thay đổi rõ rệt, vượt trội,
năng suất lao động tăng cao, con người được giải phóng dần khỏi lao động
chân tay. Muốn vậy con người cần có tri thức về tất cả các lĩnh vực của đời
sống như kinh tế - chính trị, văn hóa, xã hội và đặc biệt là những tri thức về
khoa học công nghệ.
“Giáo dục là chìa khóa cho sự phát triển”, “Con người là động lực là nhân
tố quyết định hàng đầu”. Trong xã hội hiện nay đầu tư cho giáo dục chính là đầu
tư cho sự phát triển.
Không nằm ngoài sự phát triển đó, vật lý học là một ngành khoa học thật
sự thú vị và hữu ích. Vật lý học đã có những phát triển to lớn, đạt được nhiều
thành tựu nhất định. Với những thành tựu của mình, vật lý học đã giúp con
người tìm hiểu, khám phá và cải tạo thế giới tự nhiên phục vụ cho con người,
bên cạnh việc nghiên cứu kỹ hơn, sâu hơn, hiểu bản chất hơn của các ngành vật
lý đã phát triển còn có sự phát triển của ngành vật lý mới trong đó có vật lý
nguyên tử hạt nhân. Vật lý nguyên tử hạt nhân dù mới ra đời và phát triển được
hơn một thế kỷ nhưng đã có những bước tiến nhanh chóng và đạt được nhiều
thành tựu quan trọng.
Trong chương trình trung học phổ thông thì chúng ta đã được học phần

“Vật lý nguyên tử hat nhân” nhưng ở mức độ đơn giản. Ở bậc học đại học chúng
ta đã nghiên cứu sâu hơn, và hiểu rõ hơn về phần này.
Tuy nhiên các tài liệu tham khảo về phần này còn ít do đó để giúp cho học
sinh, sinh viên có hệ thống kiến thức cơ bản và hiểu biết sâu hơn, rộng hơn khi
nghiên cứu và giải các dạng bài tập trắc nghiệm về vật lý nguyên tử hạt nhân
nên tôi chọn đề tài “các dạng bài tập trắc nghiệm vật lý nguyên tử hạt nhân”.
Khóa luận này có thể dùng làm tài liệu tham khảo phục vụ cho các sinh
viên học môn vật lý đặc biệt là đối với các sinh viên sư phạm vật lý để phục vụ
cho quá trình giảng dạy sau này, đồng thời có thể là tài liệu tham khảo cho một
số giáo viên và học sinh trung học phổ thông.



2
2. Cơ sở nghiên cứu
2.1. Cơ sở lý luận
Để thực hiện tốt mục tiêu dạy tốt học tốt thì việc lựa chọn phương pháp
giảng dạy phù hợp là rất quan trọng. Đối với bộ môn vật lý là một bộ môn trừu
tượng đòi hỏi khả năng nhận thức và tư duy cao.
Dựa vào lý luận về bài tập vật lý. Vào vị trí, vai trò, các dạng bài tập và
phương pháp giải các dạng bài tập vật lý để sưu tầm, tìm hiểu, lựa chọn các bài
tập cơ bản, từ đó phân thành từng dạng bài tập cụ thể. Tìm phương pháp giải.
2.2. Cơ sở thực tiễn
Trong thực tiễn các trường ĐH, CĐ và THPT thì HS và SV phải nghiên
cứu rất nhiều kiến thức vì vậy thời gian làm bài tập rất ít việc đi sâu vào phân
tích hiện tượng và bản chất vấn đề còn hạn chế nhất là bài tập trắc nghiệm về vật
lý nguyên tử hạt nhân cho HS thi ĐH còn ít.
Vì vậy tôi mong đề tài này sẽ góp phần là tài liệu tham khảo cho các bạn
SV và HS
3. Mục đích của đề tài

- Sưu tầm và phân loại các dạng bài bài tập trắc nghiệm vật lý nguyên tử
hạt nhân.
- Đề xuất một số phương pháp giải và các dạng bài tập.
- Nâng cao trình độ bản thân.
- Cung cấp thêm tài liệu tham khảo cho các bạn SV và HS.
4. Nhiệm vụ của đề tài
- Tìm hiểu lí luận chung về vai trò, tác dụng của bài tập vật lý, phương
pháp giải bài tập vật lý.
- Nghiên cứu kiến thức của phần nguyên tử hạt nhân, sưu tầm, tìm hiểu
các bài tập trắc nghiệm hay gặp từ đó phân thành từng dạng bài tập cụ thể. Đề
xuất phương án giải.
5. Giả thuyết khoa học
Khả năng vận dụng kiến thức vào giải bài tập của HS, SV còn nhiều hạn
chế. Thường máy móc thụ động, không hiểu sâu kiến thức, bản chất của hiện
tượng vật lí nên kết quả chưa cao.

3
Hình thành một hệ thống các bài tập, một hệ thống các mối liên hệ chặt
chẽ giữa bài tập và lí thuyết sẽ kích thích hứng thú say mê học tập nâng cao kết
quả học tập của mình.
6. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu
6.1. Đối tượng:
Bài tập trắc nghiệm vật lí nguyên tử hạt nhân.
6.2. Khách thể:
Sinh viên sư phạm trường đai học Tây Bắc và học sinh trung học phổ thông.
7. Phạm vi nghiên cứu
Sinh viên sư phạm trường đại học Tây Bắc và học sinh trung học phổ thông.
8. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp sưu tầm tài liệu.
- Phương pháp sử lí toán học.

- Phương pháp suy luận logic.
9. Cấu trúc của đề tài
Phần I: Mở đầu
Phần II: Nội dung
Chương 1: Cơ sở lí luận.
Chương 2: Tính chất và cấu tạo của hạt nhân.
Chương 3: Năng lượng liên kết của hạt nhân.
Chương 4: Phóng xạ.
Chương 5: Phản ứng hạt nhân


4
B. NỘI DUNG
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN

1.1. Khái niệm bài tập vật lí.
Bài tập vật lí được hiểu là 1 vấn đề đặt ra đòi hỏi giải quyết nhờ suy luận
logic, phép tính toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương
pháp vật lí. Hiểu theo nghĩa rộng, mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu
giáo khoa cũng chính là một bài toán. Sự tư duy một cách tích cực luôn là việc
giải bài toán.
1.2. Mục đích của bài tập vật lí.
- Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu mở rộng kiến thức.
- Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới.
- Giải bài tập vật lí rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực
tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát.
- Giải bài tập vật lí là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của
người học.
- Giải bài tập vật lí góp phần phát triển tư duy sáng tạo của người học.
- Giải bài tập vật lí để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của người học.

1.3. Tác dụng của bài tập vật lí.
Kiến thức vật lí rất đa dạng phong phú và trừu tượng. Bài tập vật lí là
phương tiện để củng cố kiến thức một cách sinh động nhất. Giải bài tập giúp học
sinh, sinh viên nhớ lại những kiến thức đã học, đôi khi phải sử dụng vốn kiến
thức không phải chỉ trong một phần, một chương nào đó mà phải tổng hợp nhiều
phần nhiều chương. Giải bài tập vật lí còn giúp học sinh, sinh viên hiểu rõ bản
chất của vấn đề, bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo.
1.4. Phân loại bài tập vật lí.
Có nhiều cách phân loại bài tập vật lí:
 Dựa vào phương tiện giải. Có thể chia bài tập vật lí thành:
+ Bài tập định tính
+ Bài tập tính toán
+ Bài tập thí nghiệm
+ Bài tập đồ thị

5
 Dựa vào mức độ khó khăn của bài tập. Có thể chia thành:
+ Bài tập tập dượt
+ Bài tập tổng hợp
+ Bài tập sáng tạo
1.5. Phƣơng pháp giải bài tập vật lí.
Bài tập vật lí rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng phong phú. Tuy
nhiên giải một bài toán vật lí gồm những bước sau:
Bƣớc 1: Tìm hiểu đề bài.
- Xác định ý nghĩa vật lí của các thuật ngữ, phân biệt đâu là ẩn số đâu là
dữ liệu.
- Chuyển ngôn ngữ đời thường của bài toán sang ngôn ngữ vật lí.
- Dùng các kí hiệu để tóm tắt đề bài cho gọn.
- Trong trường hợp cần thiết cần phải vẽ hình, dùng đồ thị để diễn đạt
những điều kiện của đề bài.

Bƣớc 2: Phân tích hiện tƣợng.
- Nhận biết những dữ kiện đề bài đã cho có liên quan đến khái niệm nào,
hiện tượng nào, định luật nào, quy tắc nào trong vật lí.
- Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đầu bài, mỗi
giai đoạn bị chi phối bởi những đặc tính nào, quy tắc của định luật nào.
Bƣớc 3: Xây dựng lập luận.
Có 2 phương pháp xây dựng lập luận để giải:
 Phương pháp phân tích.
+ Xuất phát từ ẩn số của bài tập, tìm ra mối quan hệ giữa ẩn số đó với một
đại lượng nào đó theo một định luật xác định.
+ Phát triển lập luận hoặc biến đổi công thức này theo các dữ kiện đã cho.
+ Tìm được một công thức chỉ chứa ẩn số với các dữ kiện đã cho.
 Phương pháp tổng hợp.
+ Xuất phát từ những điều kiện của đề bài.
+ Xây dựng lập luận hoặc biến đổi các công thức diễn đạt mối quan hệ
giữa các dữ kiện đã cho với các đại lượng khác để tiến dần đến các công thức
cuối cùng có chứa ẩn số và các dữ kiện đã cho.
Bƣớc 4: Biện luận
Phân tích kết quả cuối cùng. Loại bỏ những kết quả không phù hợp với
điều kiện của đề bài hoặc không phù hợp với thực tế.

6
CHƢƠNG 2: TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN

2.1. Nội dung lý thuyết cơ bản.
- Hạt nhân có điện tích +Ze (Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần
hoàn), có kích thước rất nhỏ (cỡ fm).
- Hạt nhân được cấu tạo từ 2 loại hạt là:
+ Prôtôn: kí hiệu A
m

p
=
27
1,007825u 1,67262.10


kg , điện tích : +e .
+ Nơtrôn: kí hiệu
1
0
nn
,
m
n
=
27
1,008665u 1,67493.10


kg , không mang điện
- Kí hiệu hạt nhân là:
A
Z
X

Trong đó: X là nguyên tố hóa học
A = Z+N là số khối hay số nuclôn
Z là số prôtôn
N là số nơtrôn
- Đồng vị: Là những nguyên tử mà hạt nhân có cùng số khối nhưng khác

nhau số nơtrôn.
Ví dụ:
+ Hiđrô có 3 đồng vị là:
1 2 3
1 1 1
H; H; H

+ Cácbon có 4 đồng vị là:
11 12 13 14
6 6 6 6
C; C; C; C

+ Urani có 2 đồng vị là:

235 238
92 92
U; U

- Khối lượng của hạt nhân gần bằng khối lượng của nguyên tử
- Đơn vị khối lượng nguyên tử được kí hiệu là u.
- Đơn vị khối lượng nguyên tử u bằng 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị
12
6
C
vì vậy còn gọi là đơn vị cacbon.
1u =
27
23
1 0,012
.

1,66.10
12 6,023.10


kg



7
2.2. Dạng bài tập cơ bản.
Dạng cơ bản: Tính số hạt nhân nguyên tử và suy ra số nơtrôn, prôtôn có
trong lượng chất hạt nhân.
Phương pháp:
Cho khối lượng m hoặc số mol n của hạt nhân
A
Z
X

Tìm hạt p, n trong mẫu đó.
HD: - Nếu cho khối lượng m suy ra số hạt nhân X là:
A
m
N .N
A


- Nếu cho số mol n suy ra số hạt nhân X là:
A
N n.N

Có
23 1
A
N 6,023.10 mol



Bài tập mẫu
Bài 1: Biết số avôgađô
23
A
N 6,02.10
(hạt/mol) và khối lượng của hạt nhân
bằng số khối của nó. Số prôtôn có trong 0,27 gam
27
13
Al
là:
A.
24
78,26.10
B.
24
7,826.10
C.
25
7,826.10
D.
25
78,26.10

Bài giải
Số nguyên tử
27
13
Al
có trong 0,27 gam
27
13
Al
là:
* 23 24
A
m 0,27
N N .6,02.10 6,02.10
A 27
  

Mỗi nguyên tử
27
13
Al
có 13 prôtôn. Vậy số prôtôn cần tìm là:
* 24 24
p
N N .13 6,02.10 .13 78,26.10  

Vậy đáp án đúng: A
Bài 2: Hạt nhân uranium có 92 prôtôn và tổng cộng 143 nơtrôn kí hiệu hạt nhân là:
A.

327
92
U
B.
235
92
U
C.
92
235
U
D.
143
92
U

Bài giải
Hạt nhân uranium có:
Z = 92
A = Z+N = 92 + 143 = 235
Vậy hạt nhân được kí hiệu là:
235
92
U

Vậy đáp án đúng: B

8
Bài tập có đáp án
Bài 1: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về hạt nhân nguyên tử?

A. Số nuclôn bằng số khối A của hạt nhân.
B. Hạt nhân trung hòa về điện.
C. Số nơtrôn N bằng hiệu số khối A và số prôtôn Z.
D. Hạt nhân có nguyên tử số Z thì có Z prôtôn.
Bài 2: Cho hạt X có 1 prôtôn và 2 nơtrôn, hạt Y có 3 prôtôn và 4 nơtrôn. Chúng
được biểu diễn như sau:
A.
27
13
X, Y
B.
34
13
X, Y
C.
34
23
X, Y
D.
37
13
X, Y

Bài 3: Xác định số hạt prôtôn và nơtrôn của hạt nhân
13
6
C
?
A. 13 prôtôn và 6 nơtrôn B. 7 prôtôn và 6 nơtrôn
C. 6 prôtôn và 13 nơtrôn D. 6 prôtôn và 7 nơtrôn

Bài 4: Hạt nhân
238
92
U
có cấu tạo gồm:
A. 238p và 92n B. 92p và 238n C. 238p và 146n D. 92p và 146n
Bài 5: Nguyên tử
210
84
Po
có điện tích là:
A. 210e B. 126e C. 84e D. 0
Bài 6: Đồng vị là các nguyên tử mà:
A. Hạt nhân của chúng có số khối A bằng nhau.
B. Hạt nhân của chúng có số prôtôn bằng nhau, số nơtrôn khác nhau.
C. Hạt nhân của chúng có số nơtrôn bằng nhau, số prôtôn khác nhau.
D. Hạt nhân của chúng có khối lượng bằng nhau.
Bài 7: Số prôtôn trong 15,9949 gam
16
8
O
là bao nhiêu?
A.
24
4,82.10
B.
23
6,023.10
C.
23

96,34.10
D.
24
14,45.10

Bài 8: Số hạt nhân nguyên tử có trong 100g
131
53
I
là bao nhiêu?
A.
23
3,592.10
hạt B.
23
4,595.10
hạt
C.
23
4,592.10
hạt D.
24
4,82.10
hạt
Đáp án
1. B 2. D 3. D 4. D 5. D 6. B 7. D 8. B

9
CHƢƠNG 3: NĂNG LƢỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN

3.1. Nội dung kiến thức cơ bản.
3.1.1. Lực hạt nhân.
- Các nuclôn trong hạt nhân hút nhau bằng các lực rất mạnh tạo nên hạt
nhân bền vững. Lực hút đó gọi là lực hạt nhân.
- Lực hạt nhân không phải lực tĩnh điện vì lực hạt nhân luôn là lực hút giữa
các nuclôn.Vì vậy lực hạt nhân không phụ thuộc vào điện tích.
- Lực hạt nhân có bán kính tác dụng rất ngắn, khi nuclôn cách nhau 1
khoảng là 10
-15
m.
3.1.2. Năng lượng liên kết hạt nhân.
- Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các
nuclôn tạo thành hạt nhân đó. Độ chênh lệch giữa hai khối lượng đó được gọi
là độ hụt khối của hạt nhân được kí hiệu là
m
.

 
pn
m Zm A Z m m

    


Với:
m
độ hụt khối

 
p m 0

Zm A Z m m

  

(là khối lượng của Z prôtôn và N nơtrôn)
m là khối lượng của hạt nhân
A
Z
X



0
m m m  

- Năng lượng liên kết của hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của
hạt nhân với thừa số
2
c
:

2
lk
W mc

Nhận xét:
+
lk
W
>0 hạt nhân bền, tồn tại

+
lk
W
<0 hạt nhân không bền không tồn tại
- Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết của 1 nuclôn và nó đặc
trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân.
- Công thức:
lk
W
A


- Đơn vị: (MeV/nuclôn)
- Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.

10
3.2. Các dạng bài tập cơ bản.
3.2.1. Dạng 1: Tìm độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân.
Phương pháp:
Áp dụng các công thức sau:
- Độ hụt khối:
 
pn
m Zm A Z m m

    


- Năng lượng liên kết:
2

lk
W mc

Bài tập mẫu
Bài 1: Biết rằng khối lượng của hạt nhân
10
4
Be
là 10,0113u, khối lượng của
nơtrôn là
n
m 1,0087u
và khối lượng của prôtôn
p
m 1,0073u
. Độ hụt khối
của hạt nhân này là:
A. 0,0224u B. 0,0701u C. 0,0811u D. 0,0915
Bài giải
Hạt nhân
10
4
Be
được cấu tạo từ 4 prôtôn và 6 nơtrôn.
Độ hụt khối của hạt nhân là:

p n Be
m Zm Nm m 4.1,0073 6.1,0087 10,0113 0,0701u       

Đáp án đúng: B

Bài 2: Năng lượng liên kết của
20
10
Ne
là 160,64 MeV. Khối lượng của hạt nhân là:
A. 20u B. 2,0u C. 4u D. 40u
Bài giải
Năng lượng liên kết của hạt nhân:

2
lk
W mc
=>
2
m 160,64MeV/ c 0,172u  

Độ hụt khối của hạt nhân:

 
pn
m Zm A Z m m

    


 0,172u = 10. 1,0078u + (20 – 10).1,0086u – m
 m = 19,99u
Khối lượng của một nguyên tử:
M = m + Z
e

m
= 19,99u + 10. 0,0055u = 20u
Đáp án đúng: A

11
Bài 3: Hạt nhân

có khối lượng 4,0015u. Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành
1 mol Hêli? Biết
23
A
N 6,022.10
.
A.
12
0,27.10 (J)
B.
12
27.10 (J)

C.
12
2,7.10 (J)
D.
12
0,027.10 (J)

Bài giải
Năng lượng tỏa ra là tổng của các năng lượng liên kết được giải phóng.
Năng lượng liên kết của 1 hạt nhân

A
Z
X
:
 
22
lk p n x
W z.m (A Z).m m .c 2.1,00728u (4 2).1,00867 4,0015 .c

       


= 0,0304
Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 mol:
23 2 25
A lk
W N .W 6,022.10 .0,0304u.c 1,705.10 MeV  

=
25 6 19 12
1,705.10 .10 .1,6.10 (J) 2,7.10 (J)



Đáp án đúng: C
Bài tập có đáp án
Bài 1: Điều nào sau đây là đúng khi nói về độ hụt khối và năng lượng liên kết
của hạt nhân?
A. Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì càng dễ bị phá vỡ.
B. Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì càng bền vững.

C. Hạt nhân có năng lượng liên kết càng lớn thì độ hụt khối càng nhỏ.
D. Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì khối lượng của các hạt nhân càng
lớn hơn khối lượng của các nuclôn.
Bài 2: Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Năng lượng liên kết là toàn bộ năng lượng của nguyên tử gồm động năng
và năng lượng nghỉ.
B. Năng lượng liên kết 1 hạt nhân là năng lượng tối thiểu cần thiết phải cung
cấp để tách các nuclôn.
C. Năng lượng liên kết là năng lượng toàn phần của nguyên tử tính trung
bình trên số nuclôn.

12
D. Năng lượng liên kết là năng lượng liên kết các electron và hạt nhân
nguyên tử.
Bài 3: Hạt nhân
2
1
D
có khối lượng 2,0136u. Biết khối lượng của prôtôn là 1,0073u
và khối lượng của nơtrôn là 1,0087u. Năng lượng liên kết của hạt nhân là:
A. 0,67 MeV B. 1,86 MeV C. 2,02 MeV D. 2,23 MeV
Bài 4: Khối lượng của hạt nhân
10
4
Be
là 10,0113u. Biết khối lượng của prôtôn là
1,0073u và khối lượng của nơtrôn là 1,0087u và
2
1u 931MeV / c
. Năng lượng

liên kết của hạt nhân là:
A. 64,332 MeV B. 6,4332 MeV
C. 0,064332 MeV D. 0,64332 MeV
Bài 5: Khối lượng nguyên tử của
56
26
Fe
là 55,93493u. Năng lượng liên kết của
nguyên tử là:
A. 4919,1 MeV B. 49,191 MeV
C. 491,91 MeV D. 4,9191 MeV
Bài 6: Cho hạt nhân
60
27
Co
có khối lượng là 55,940u phát ra tia
;


. Năng
lượng liên kết của hạt nhân này là:
A.
10
6,766.10 J

B.
10
5,766.10 J


C.
10
3,766.10 J

D.
10
7,766.10 J


Bài 7: Cho hạt nhân
238
92
U
có khối lượng là 238,0028u. Năng lượng liên kết của
hạt nhân này là:
A. 1400,47 MeV B. 1740,04 MeV
C. 1800,7 MeV D. 1874 MeV
Đáp án
1. D 2. B 3. D 4. A 5. C 6. A 7.C
3.2.2. Dạng 2: Tính năng lượng liên kết riêng và so sánh tính bền vững của
các hạt nhân.
Phương pháp:
Dạng bài này cần tính năng lượng liên kết riêng =
lk
W
A

Rồi so sánh năng lượng liên kết riêng với nhau, năng lượng liên kết riêng càng
lớn thì càng bền vững.

13
Bài tập mẫu
Bài 1: Hạt nhân
14
7
N
có khối lượng là 14,031u. Biết khối lượng của prôtôn là
1,0073u và khối lượng của nơtrôn là 1,0087u và
2
1u 931MeV / c
. Năng lượng
liên kết riêng của hạt nhân là:
A. 75,4110 MeV/nuclôn C. 37,7055 MeV/nuclôn
B. 10,7730 MeV/nuclôn D. 5,3856 MeV/nuclôn.
Bài giải
Hạt nhân
14
7
N
được cấu tạo từ 7 prôtôn và 14 – 7 = 7 nơtrôn.
Năng lượng liên kết của hạt nhân là:
 
22
lk p n x
W z.m (A Z).m m .c 7.1,0073 7.1,0087 14,031 u.c

      


2
0,081c 0,081.931MeV 75,411MeV  

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là:

lk
W 75,411
5,3856
A 14

(MeV/nuclôn)
Đáp án đúng: D
Bài 2: Sắp xếp theo thứ tự tăng dần về độ bền vững của các hạt nhân sau:
56 14 238
26 7 92
F; N; U
. Cho biết:
NU
F
m 55,927u;m 13,992u;m 238,0002u  
. Biết
khối lượng của prôtôn là 1,0073u và khối lượng của nơtrôn là 1,0087u.
A.
56 238 14
26 92 7
F; U; N
C.
56 14 238
26 7 92
F; N; U

B.
14 238 56
7 92 26
N; U; F
D.
14 56 238
7 26 92
N; F; U

Bài giải
Năng lượng liên kết của các hạt nhân
56 14 238
26 7 92
F; N; U
lần lượt là:
lk
W (F) (26.1,0073 30.1,0087 55,927).931 487,6578(MeV)   


lk
W (N) (7.1,0073 7.1,0087 13,9992).931 105,0168(MeV)   


lk
W (U) (92.1,0073 146.1,0087 238,0002).931 1807,6296(MeV)   

Năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân này là:

F

487,6578
8,71(MeV / nulôn)
56
  


14

N
105,0168
7,5(MeV / nulôn)
14
  


U
1807,6296
7,595(MeV / nulôn)
238
  

Ta thấy
N U F
    
=> Thứ tự tăng dần về tính bền vững của 3 hạt nhân này là:
14 238 56
7 92 26
N; U; F

Đáp án đúng: B

Bài tập có đáp án
Bài 1: Biết rằng tia

chính là các hạt nhân nguyên tử
4
2
He
. Cho khối lượng
hạt

này là 4,0015u. Biết khối lượng của prôtôn là 1,0073u và khối lượng
của nơtrôn là 1,0087u và
2
1u 931MeV / c
. Năng lượng liên kết riêng của hạt
này là:
A. 0,0305 MeV/nuclôn B. 28,3955 MeV/nuclôn
C. 7,0988 MeV/nuclôn D. 0,0076256 MeV/nuclôn
Bài 2: Hạt nhân
4
2
He
có năng lượng liên kết là 28,4 MeV, hạt nhân
7
3
Li
có năng
lượng liên kết là 39,2 MeV, hạt nhân
2
1

D
có năng lượng liên kết là 2,24 MeV.
Hãy sắp xếp theo thứ tự tăng dần về tính bền vững của 3 hạt nhân này.
A.
7
3
Li
;
4
2
He
;
2
1
D
B.
2
1
D
;
4
2
He
;
7
3
Li

C.
4

2
He
;
7
3
Li
;
2
1
D
D.
2
1
D
;
7
3
Li
;
4
2
He

Bài 3: Hạt nhân
Be
10
4
có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtrôn là
m
n

= 1,0087u, khối lượng của prôtôn là m
p
= 1,0073u, 1u = 931 MeV/c
2
. Năng
lượng liên kết riêng của hạt nhân 10 là
Be
10
4

A. 0,6321 MeV B. 63,2152 MeV
C. 6,3215 MeV D. 632,1531 MeV
Bài 4: Hạt nhân thôri
230
90
Th
có khối lượng m = 229,9737u. Năng lượng liên kết
riêng của hạt này là:
A. 1770,11 MeV/nuclôn C. 1784,35 MeV/nuclôn
B. 7,7 MeV/nuclôn D. 7,6 MeV/nuclôn

15
Bài 5 (ĐH 2010): Cho 2 hạt nhân
40 6
18 3
Ar ; Li
có khối lượng lần lượt là 39,9525u
và 6,0145u. So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân
6
3

Li
thì năng lượng
liên kết riêng của hạt nhân
40
18
Ar
:
A. Lớn hơn một lượng là 5,20 MeV.
B. Lớn hơn một lượng là 3,42 MeV.
C. Nhỏ hơn một lượng là 5,20 MeV.
D. Nhỏ hơn một lượng là 3,42 MeV.
Bài 6(ĐH 2010): Cho 3 hạt X, Y, Z có số nuclôn tương ứng là
X
A
,
Y
A
,
Z
A
với
X Y Z
A 2A 0,5A
biết năng lượng liên kết của từng hạt nhân tương ứng là
X Y Z
W ;W ;W
với
Z X Y
W W W
. Sắp xếp các hạt nhân này theo thứ tự giảm

dần của tính bền vững?
A. Y, X, Z B. Y, Z, X C. X, Y, Z D. Z, X, Y
Bài 7(CĐ 2011): Hạt nhân thôri
235
92
U
có khối lượng m = 234,99u. Năng lượng
liên kết riêng của hạt này là:
A. 8,71 MeV/nuclôn C. 6,73 MeV/nuclôn
B. 7,63 MeV/nuclôn D. 7,95 MeV/nuclôn
Đáp án
1. C 2. D 3. C 4. B 5. B 6. A 7.B










16
CHƢƠNG 4: PHÓNG XẠ

4.1. Nội dung kiến thức cơ bản.
4.1.1. Định nghĩa.
- Phóng xạ là một quá trình biến đổi của hạt nhân kèm theo việc phóng ra
các tia không nhìn thấy thành hạt nhân khác.
- Phóng xạ tự nhiên là quá trình biến đổi tự phát của hạt nhân của một

nguyên tố này thành hạt nhân cuả nhân tố khác kèm theo các tia phóng xạ phát ra.
4.1.2. Các tia phóng xạ.
- Với phóng xạ tự nhiên:
+ Phóng xạ

: Tia phóng xạ là hạt nhân nguyên tử hêli (
4
2
He
);
điện tích +2e ; khối lượng
m

= 4,0015u; phóng ra với vận tốc
7
10
m/s.
+ Phóng xạ


: Tia phóng xạ là các hạt electron (
0
1
e

) ; có điện tích âm;
vận tốc khoảng
8
0,5.10
m/s.

+ Phóng xạ

: Tia phóng xạ là bức xạ điện từ có bước sóng rất ngắn,điện
tích = 0; vận tốc bằng vận tốc ánh sáng.
- Với phóng xạ nhân tạo:
Ngoài 3 thành phần trên còn xuất hiện một thành phần khác là: Phóng xạ


tia phóng xạ là là các hạt pozitron (
0
1
e

) có cùng khối lượng như electron,
điện tích âm
4.1.3. Định luật phóng xạ và các đại lượng đặc trưng cho hiện tượng phóng
xạ.
- Nội dung định luật: Số hạt nhân của chất phóng xạ giảm theo quy luật
hằng số mũ:

t
0
0
t/T
N
N(t) N .e
2



Hay m(t) =
t
0
0
t/T
m
m .e
2



- Các đại lượng đặc trưng cho hiện tượng phóng xạ
+ Hằng số phân rã

: Đặc trưng cho tốc độ phóng xạ của một chất phóng xạ


17

+ Chu kì bán rã T: khoảng thời gian để 1 phần 2 số hạt nhân của chất
phóng xạ bị phân rã (còn lại một nửa)
T =
ln2

=
0,693
T
hay
ln2 0,693
TT

  

+ Thời gian sống trung bình

: Thời gian sống rung bình của hạt nhân cho
đến khi nó phóng xạ:

1T
0,693
  


+ Độ phóng xạ H: Đặc trưng cho tốc độ phóng xạ hay sự phóng xạ mạnh
hay yếu của lượng chất phóng xạ:

tt
00
H N . .e H .e
 
  

+ Đơn vị phóng xạ: Beccơren (Bq) hay curi (Ci)
1Ci =
10
3,7.10
Bq
4.1.4. Các định luật dịch chuyển phóng xạ.
- Phóng xạ

: Hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn so với hạt nhân mẹ.

A A 4 4
Z Z 2 2
X Y He




- Phóng xạ


: Hạt nhân con tiến 1 ô.

A A 0
Z Z 1 1
X Y e



- Phóng xạ


: Hạt nhân con lùi 1 ô.
A A 0
Z Z 1 1
X Y e



4.2. Các dạng bài tâp cơ bản.

4.2.1. Dạng 1: Xác định độ phóng xạ.
Phương pháp:
Sử dụng công thức sau để tìm độ phóng xạ:

t
tt
T
0 0 0
H N N . .e H .e H .2

 
     




18
Bài tập mẫu
Bài 1: Khối lượng ban đầu của đồng vị phóng xạ natri (Na) là 0,248mg. Chu kì
bán rã của chất này là T = 62s.
a. Độ phóng xạ ban đầu của Na phóng xạ là:
A.
18
0
H 6,65.10 Ci
B.
16
0
H 4,1.10 Ci

C.
8
0
H 1,8.10 Ci
D.
7
0
H 1,8.10 Ci

b. Độ phóng xạ của Na sau đó 10 phút là:
A.
16
H 6,65.10 Ci
B.
14
H 4,1.10 Ci

C.
5
H 1,8.10 Ci
D.
4
H 1,8.10 Ci

Bài giải
a. Độ phóng xạ được xác định bằng:

tt
00
H N . .e H .e

 
  

Với độ phóng xạ ban đầu là:
00
H .N

Số nguyên tử ban đầu có trong khối lượng
0
m
của khối chất phóng xạ là:
A
00
N
N m .
A


=>
A
0 0 0
N
H .N 0,693.m .
A.T
  

=>
17 8
0
H 0,667.10 Bq 1,8.10 Ci

Đáp án đúng: C
b. Độ phóng xạ của Na sau 10 phút là:

t t.0,693/T 600.0,693/62
0 0 0
H H .e H .e H .e
  
  


85
H 1,8.10 .0,001 1,8.10 Ci

Đáp án đúng: C
Bài 2: Tìm độ phóng xạ của
0
m 200g
chất phóng xạ
131
53
I
. Biết rằng sau 16
ngày lượng chất đó chỉ còn lại một phần tư ban đầu.
A.
16
0
H 9,22.10 Bq
B.
17

0
H 2,3.10 Bq

C.
18
0
H 3,2.10 Bq
D.
19
0
H 4,12.10 Bq


19

Bài giải
Lượng chất phóng xạ còn lại
2
11
42




chứng tỏ t = 16 ngày = 2T
Vậy chu khì bán rã của hạt nhân này là T = 8 ngày.

t/T t/T
A
0 0 0

N
H .N .2 .m . .2
A

   


23
17
0
0,693 6,023.10 1
H .200. . 2,304.10 Bq
8.86400 131 4


Đáp án đúng: B
Bài 3: Đồng vị phóng xạ đồng
66
29
Cu
có thời gian bán rã T = 4,3 phút. Sau thời
gian t = 12,9 phút, độ phóng xạ của đồng vị này giảm xuống bao nhiêu?
A. 80% B. 82,5% C. 85% D. 87,5%
Bài giải
Theo đề bài ta có t = 3T
Độ giảm phóng xạ:

   
t 3 T
0

00
H H H
.100% 1 .100% 1 e .100% 1 e .100%
HH
  


     




 
3ln2
700
1 e .100% % 87,5%
8

   

Vậy đáp án đúng: D
Bài tập có đáp án
Bài 1: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về sự phóng xạ?
A. Tổng khối lượng của hạt nhân tạo thành có khối lượng lớn hơn khối lượng
hạt nhân mẹ.
B. Không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài.
C. Hạt nhân con bền hơn hạt nhân mẹ.
D. Là phản ứng hạt nhân tự xảy ra.

20
Bài 2: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về độ phóng xạ?
A. Độ phóng xạ đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu.
B. Độ phóng xạ tăng theo thời gian.
C. Đơn vị của độ phóng xạ là Ci và Bq.
10
1Ci 7,3.10 Bq
.
D. Độ phóng xạ được tính theo công thức
t
0
H H .e


.
Bài 3: Biết chu kì bán rã của
226
83
Ra
là 1622 năm. Độ phóng xạ của 1g hạt nhân
này có thể là:
A. H = 976 Ci B. H = 9,76 Ci
C. H= 97,6 Ci D. H = 0,976 Ci
Bài 4: Biết chu kì bán rã của Po là T = 138 ngày, có độ phóng xạ 2 Ci. Khối
lượng của Po là:
A. 0,115mg B. 0,422mg C. 276mg D. 383mg
Bài 5: Tại thời điểm ban đầu khối lượng của đồng vị phóng xạ natri
25
11
Na

là
0,248 mg. Biết rằng chu kì bán rã của natri T = 62s. Độ phóng xạ sau 10 phút là:
A.
6
1,8.10 Ci
B.
3
2,2.10 Ci
C.
6
2,2.10 Ci
D.
4
2,5.10 Ci

Bài 6: Côban phóng xạ (
60
27
Co
) được sử dụng rộng rãi trong y học và kĩ thuật, vì
nó phát xạ tia

và có thời gian bán rã T = 5,7 năm. Để độ phóng xạ của nó giảm
xuống e lần (e là cơ số của loga tự nhiên) thì cần một khoảng thời gian là:
A. t = 8,55 năm C. t = 8,22 năm
B. t = 9 năm D. t = 8 năm
Bài 7: Đồng vị phóng xạ
210
84
Po

phóng xạ

và biến đổi thành hạt nhân Pb. Lúc
đầu mẫu chất Po có khối lượng 1mg. Ở thời điểm
1
t 
414 ngày, độ phóng xạ
của mẫu là 0,5631 Ci. Biết chu kì bán rã của Po là 138 ngày. Độ phóng xạ ban
đầu của mẫu Po này là:
A. 9,0 Ci B. 6,0 Ci C. 4,5 Ci D. 3,0 Ci
Bài 8: Chất phóng xạ
60
27
Co
có chu kì bán rã là T = 5,33 năm và khối lượng
nguyên tử là 56,9u. Ban đầu có 500g chất
60
27
Co
. Độ phóng xạ của lượng chất
phóng xạ nói trên sau 10 năm theo đơn vị Ci là:
A. 73600 Ci B. 6250 Ci C.
4
18.10 Ci
D.
3
152.10 Ci