Ôn thi tốt nghiệp (Vật lý hạt nhân)

Vật lý hạt nhân.
A.Tóm tắt lí thuyết.
1.Cấu tạo hạt nhân nguyên tử.
+Nguyên tử đợc cấu tạo bởi:một hạt ở giữa gọi là hạt nhân, xung quanh là các electron.
+Hạt nhân đợc cấu tạo bởi các nuclôn đó là:prôtôn(p),mang một điện tích nguyên tố dơng+e
và nơtrôn(n),không mang điện.
+Nếu một nguyên tố có stt Z trong bảng HTTH (Z gọi là nguyên tử số) thì nguyên tử của nó
có Z electron ở vỏ ngoài và hạt nhân của nó có Z prôtôn và N nơtrôn.Tổng số A=Z+N gọi là
khối lợng số hặc số khối
+Ta thờng kí hiệu nguyên tử hoặc hạt nhân của nó là:
X
A
Z
hoặc XA
2.Lực hạt nhân.
Các nuclôn tơng tác với nhau bằng lực hạt nhân. Lực hạt nhân có bán kính tác dụng vào
khoảng 10
-15
m.
3.Đồng vị.
Các nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z nhng có số nơtrôn N khác nhau gọi là
đồng vị.
4.Đơn vị khối lợng nguyên tử.
ĐVKLNT(hay ĐV cacbon) kí hiệu là u,bằng 1/12 khối lợng của đồng vị phổ biến của nguyên
tử cacbon
C
12
6
*Số Avôgađrô N
A
là số nguyên tử trong 12gam

C
12
6
Giá trị: N
A
=6,022.10
23
/mol
5.Sự phóng xạ.
Phóng xạ là hiện tợng một hạt nhân tự động phóng ra những bức xạ gọi là tia phóng xạ và
biến đổi thành hạt nhân khác.
6.Các tia phóng xạ.
+Tia anpha(

):là các hạt nhân của nguyên tử
He
4
2
, có v=10
7
m/s,làm ion hóa môi trờng,khả
năng đâm xuyên không lớn
+Tia bêta: gồm hai loại là bêta cộng(
+

) và bêta trừ(


)
bêta trừ(

):là các electron
bêta cộng(
+

) còn đợc gọi là pôzitôn:là các electron dơng
Các hạt

có vậntốc lớn xấp sỉ vận tốc ánh sáng,làm ion hóa môi trờng
+Tia gamma(

):là sóng điện từ có bớc sóng rất ngắn(dới 0,01nm),không bị lệch trong điện
trờng,có khả năng đâm xuyên lớn.
7.Định luật phóng xạ.
NX:HTPX hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động ngoài
ĐLPX:Mỗi chất phóng xạ đợc đặc trng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã,cứ sau
mỗi chu kỳ này thì 1/2 số nguyên tử của chất ấy đã biến đổi thành chất khác.
Biểu thức:
Tt
t
m
emm
/
0
0
2
==

,
Tt
t
N
eNN
/
0
0
2
==


Với
:
693,02
TT
Ln
==

gọi là hằng số phóng xạ
m,N:khối lợng hoặc số nguyên tử của chất phóng xạ ở thời điểm t
Mối liên hệ giữa m và N:
A
Nm
N
A
.
=
( m<g>,A<g>)
8.Độ phóng xạ (H).

Độ phóng xạ của một lợng chất phóng xạ là đại lợng đặc trng cho tính phóng xạ mạnh hay
yếu, đo bằng số phân rã trong 1 giây
Biểu thức: H=
t
o
t
eHNeN



==
0

Vậy: Độ phóng xạ bằng số nguyên tử nhân với hằng số phóng xạ
Đơn vị: becơren( Bq) hoặc curi( Ci), 1Ci=3,7.10
10
Bq
9.Phản ứng hạt nhân
Đ/n:Là tơng tác giữa hai hạt nhân dẫn đến sự biến đổi chúng thành hạt nhân khác
PT biểu diễn:A+B

C+D
TH riêng:Sự phóng xạ: A

B+C (hạt nhân mẹ phóng ra bức xạ và chuyển thành hạt nhân
con)
10.Các ĐLBT trong phản ứng hạt nhân.
+Bảo toàn số nuclôn( số khối A)
+ Bảo toàn điện tích ( hoặc nguyên tử số Z)
+ Bảo toàn năng lợng và bảo toàn động lợng

11.Sự phóng xạ và các quy tắc dịch chuyển.
*Phóng xạ

. Phơng trình:
YHeX
A
Z
A
Z
,
,
4
2
+
Với



+=
+=
2
4
,
,
ZZ
AA
Kết luận:Hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng HTTH so với hạt nhân mẹ
* Phóng xạ

. Phơng trình:
YeX
A
Z
A
Z
,
,
0
1
+


Với



=
=
1
,
,
ZZ
AA
Kết luận:Hạt nhân con tiến1ô trong bảng HTTH so với hạt nhân mẹ
Bản chất của phóng xạ


là trong hạt nhân một nơtrôn biến thành một prôtôn cộng với một
electron và một nơtrinô: n

++

ep
* Phóng xạ
+

. Phơng trình:
YeX
A
Z
A
Z
,
,
0
1
+
+
+
Với



+=
=
1
,
,
ZZ

AA
Kết luận:Hạt nhân con lùi1ô trong bảng HTTH so với hạt nhân mẹ
Bản chất của phóng xạ
+

là sự biến đổi của prôtôn thành nơtrôn cộng với một pôzitôn và
một nơtrinô: p

++
+
en
*Phóng xạ

.Là phóng xạ đi kèm theo các phóng xạ

và

,không có sự biến đổi hạt nhân
trong phóng xạ

.
12.Phản ứng hạt nhân nhân tạo.
*K/n:Là phản ứng hạt nhân do con ngời tạo ra bằng cách dùng những hạt nhẹ(gọi là đạn) bắn
phá những hạt nhân khác (gọi là bia)
*Bk quỹ đạo của hạt mang điện chuyển động trong máy gia tốc Xiclôtrôn: R=
qB
mv

13.Ưng dụng của các đồng vị phóng xạ.
*Phơng pháp nguyên tử đánh dấu:Dùng để theo dõi sự di chuyển của chất lân trong thực vật

bằng cách cho lân P32 vào lân thờng P31, vì P32 là chất phóng xạ


lên ta theo dõi sự
phóng xạ


thì ta biết quá trình vận chuyển chất.
*Dùng phóng xạ

.Để tìm khuyết tật trong các sản phẩm đúc, bảo quản thực phảm,chữa
bệnh ng th
*Phơng pháp cacbon14.Dùng để xác định tuổi của cổ vật bằng cách đo độ phóng xạ của vật ở
thời điểm hiện tại từ đó suy ra tuổi của vật.
14.Các tiên đề Anhxtanh.
*Tiên đề 1.Các hiện tợng vật lí xảy ra nh nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính.
*Tiên đề 2.Vận tốc ánh sáng trong chân không đối với mọi hệ quy chiếu quán tính có cùng
một giá trị c, không phụ thuộc vào vận tốc của nguồn sáng hay máy thu.c=3.10
8
m/s
15.Hệ thức Anhxtanh giữa năng lợng và khối lợng.
Bt: E=m.c
2
Lu ý:1MeV/c
2
=1,7827.10
-30
kg, 1u=931MeV/c
2
16.Độ hụt khối và năng lợng liên kết.

Độ hụt khối.

m =m
0
m

0
m
0
=Zm
p
+ Nm
n
: Tổng khối lợng của các nuclôn khi cha liên kết
Năng lợng liên kết.
2
0
)( cmmE
=
Năng lợng liên kết đợc toả ra dới dạng động năng của các hạt nhân hoặc năng lợng tia

.
Tỉ số:
AE /

gọi là năng lợng liên kết riêng,hạt nhân có
AE /

càng lớn thì càng bền vững
17.Phản ứng hạt nhân toả năng lợng và thu năng lợng.

Một phản ứng trong đó các hạt sinh ra có tổng khối lợng bé hơn các hạt ban đầu,nghĩa là
bền vững hơn,là phản ứng tỏa năng lợng.
Một phản ứng hạt nhân sinh ra các hạt có tổng khối lợng lớn hơn các hạt ban đầu (kém bền
vững) là phản ứng thu năng lợng .
18.Hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lợng.
Sự phân hạch:Là hiện tợng một hạt nhân(loại rất nặng) hấp thụ một nơtrôn rồi vỡ thành hai
hạt nhân trung bình.
Phản ứng nhiệt hạch:Là sự kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn.
B.Bài tập vận dụng.
Câu1.Hạt nhân nguyên tử luôn luôn:
A.không mang điện B.mang điện dơng
C.mang điện âm D.mang điện dơng hay âm ,tuỳ loại nguyên tử
Câu2.Hạt nhân nguyên tử chứa:
A.toàn nơtron C.cả nơtron,prôtôn và electron4/2/2008
B.toàn prôtôn D.nơtron và prôtôn(trừ hạt nhân nguyên tử hyđrô)
Câu3.Đồng vị là nguyên tử mà hạt nhân chứa:
A.cùng số prôtôn,nhng khác số nơtron
B. cùng số nơtron,nhng khác số prôtôn
C. cùng số nuclon,nhng số prôtôn và nơtron khác nhau
D. cùng số prôtôn và số nơtron,nhng số khối khác nhau
Câu4.Đơn vị khối lợng nguyên tử là:
A.khối lợng của hạt nhân nguyên tử hyđro
B.khối lợng của một nguyên tử hyđro
C.khối lợng bằng 1/12 khối lợng của hạt nhân nguyên tử cacbon
D.khối lợng bằng 1/12 khối lợng của C12 của nguyên tử cacbon
Câu5.Cho các tia

,

,

qua khoảng giữa hai bản cực của một tụ điện thì:
A.tia

lệch nhiều hơn cả,sau đó đến tia

và

B. tia

lệch về phía bản dơng, tia

lệch về phía bản âm của bản tụ
C. tia

không bị lệch
D. tia

không bị lệch
Câu6.Chu kì bán rã của một chất phóng xạ là khoảng thời gian để:
A.quá trình phóng xạ lặp lại nh lúc ban đầu
B.một nửa số nguyên tử chất ấy biến thành chất khác
C.khối lợng chất ấy giảm đi một nửa
D.một nửa số nguyên tử chất ấy hết khả năng phóng xạ
Câu7.Biểu thức của định luật phóng xạ là:
A.N=N
0
e
t

B.
t
eNN

0
=
C. N
0
=Ne
t


D.
t
eNN

/1
0
=

Câu8.Hệ thức giữa chu kỳ bán rã T và hằng số phóng xạ

là:
A.

=cT B.T=Ln2.

C.

2log
=
T
D.

2Ln
T
=
Câu9.Trong phản ứng hạt nhân có sự bảo toàn :
A. số nuclon B. số prôtôn C. số nơtron D.khối lợng
Câu10.Trong phóng xạ

so với hạt nhân mẹ ,hạt nhân con ở vị trí :
A.tiến 1 ô B.tiến 2 ô C.lùi 1 ô D.lùi 2 ô
Câu11. Trong phóng xạ


so với hạt nhân mẹ ,hạt nhân con ở vị trí :
A.tiến 1 ô B.tiến 2 ô C.lùi 1 ô D.lùi 2 ô
Câu12. Trong phóng xạ
+

so với hạt nhân mẹ ,hạt nhân con ở vị trí :
A.tiến 1 ô B.tiến 2 ô C.lùi 1 ô D.lùi 2 ô
Câu13.Có thể dùng máy Xiclôtron để gia tốc:
A.chỉ các electron B.chỉ các hạt mang điện dơng
C.chỉ các hạt mang điện âm hoặc dơng D.các hạt mang điện hoặc không mang điện
Câu14.Bán kính quỹ đạo của hạt mang điện q,khối lợng m,chuyển động với vận tốc v trong
máy Xiclôtron là:
A.

qB
mv
R
=
B.
mv
qB
R
=
C.
mB
qv
R
=
D.
qv
mB
R
=
Câu15.Trong phản ứng hạt nhân
xPbP
+
205
82
209
84
;thì x là:
A.hạt

B.hạt

C.nơtron D.prôton
Câu16.Trong phản ứng hạt nhân
xNC
+
14
7
14
6
;thì x là:
A.hạt

B.hạt

C.nơtron D.prôton
Câu17.Trong phản ứng hạt nhân
e
HOFx
4
2
16
8
19
9
++
;thì x là:
A.hạt

B.hạt

C.nơtron D.prôton
Câu18.Một chất phóng xạ có chu kì bán rã T=8năm,có khối lợng ban đầu 1kg.Sau 4 năm, l-
ợng chất phóng xạ còn lại là:
A.0,7kg B.0,75kg C.0,65kg D.0,8kg
Câu19. Một chất phóng xạ có chu kì bán rã T=30ngày,thì hằng số phóng xạ là:
A.2,7.10
-4
s
-1
B. 2,7.10
-5
s
-1
C. 2,7.10
-6
s
-1
D. 2,7.10
-7
s
-1

Câu20.1g cacbon tự nhiên có độ phóng xạ là 2,8Bq,biết chu kì bán rã của cacbon là 5600
năm.Nếu 1g cacbon của một cổ vật bằng gỗ có độ phóng xạ là 0,7Bq thì tuổi của cổ vật là:
A.22400năm B. 11200năm C. 2800năm D. 44800năm
Câu21.Trong vật lí hạt nhân đơn vị khối lợng là:
A.kg B.đơn vị khối lợng nguyên tử (u)
C.đơn vị ev/c
2
hoặc Mev/c

2
D.cả A,B và C đều đúng.
Câu22.Hạt nhân nguyên tử
Bi
209
83
đợc cấu tạo bởi:
A.209n,83p B.83n,209p C.126n,83p D.83n,126p
Câu23.Tính độ hụt khối và năng lợng liên kết của hạt nhân
Co
60
27
biết .
m
Co
=55,940u,m
p
=1,007276u,m
n
=1,008665u
A.

m=4,542397u,

E=6,766.10
-10
J;B.

m=2,542397u,

E=3,766.10
-10
J
C.

m=3,542397u,

E=5,766.10
-10
J;D.

m=5,542397u,

E=7,766.10
-10
J
Câu24.Cho hạt nhân
e
H
4
2
biết
m
He
=4,001506u,m
p
=1,00726u,m
n
=1,008665u,u=931,5MeV/c
2

.Năng lợng liên kết riêng của
hạt nhân
e
H
4
2
là:
A.7,073811eV B.9,073811MeV C. 7,073811MeV D.7,6311MeV
Câu25.Mỗi phản ứng phân hạch của U235 tỏa ra trung bình 200MeV.Năng lợng do 1g
U235 tỏa ra,nếu phân hạch hết là:
A.8,2.10
9
J B.82.10
9
J C.850.10
9
J D.8,5.10
9
J
Câu26.Trong dãy phân rã phóng xạ
YX
207
92
235
92

có bao nhiêu hạt

và

đợc phát ra:
A.3

và 4


B. 7

và 4


C. 4

và 7


D. 7

và 2


Câu27. Gọi s là hệ số nhân nơtron, thì ĐK cần và đủ để phản ứng dây chuyền có thể sảy ra
là:
A.s <1 B.s >1 C.s =1 D.s

1
Câu28.Số nguyên tử có trong 5g
Rn
222

86
hạt:
A.13,5.10
22
hạt B. 1,35.10
22
hạt C. 3,15.10
22
hạt D. 31,5.10
22
hạt
Câu29.Đồng vị phóng xạ
Cu
66
29
có chu kì bán rã T=4,3phút .Sau thời gian t=12,9 phút,độ
phóng xạ của đồng vị này giảm xuống còn:
A.85% B.87,5% C.82,5% D.80%
Câu30.Cho phản ứng hạt nhân:
NeHepNa
20
10
4
2
23
11
++
.Biết
m
Na

=22,983734u,m
p
=1,007276u, m
He
=4,001506u, m
Ne
=19,986950u.Kết luận nào sau là
đúng:
A.thu năng lợng,
E

=1,38MeV B. thu năng lợng,
E

=2,38MeV
C. toả năng lợng,
E

=2,38MeV D. toả năng lợng,
E

=1,38MeV
Câu 31: Cho các tia phóng xạ
, , ,

+
đi vào một điện trờng đều theo phơng vuông
góc với đờng sức .Tia không bị lệch hớng trong điện trờng là :
A.Tia

B.tia


C.tia

+
D.tia

Câu 32:Cho phản ứng hạt nhân :
1 14 1
0 6 1
A
Z
n X C p+ +
.Số Z và A của hạt nhân X lần lợt là
A. 6 vcà 15 B. 7 và 15 C. 6 và 14 D. 7 và
14
Câu 33: