Bài tập môn vật lý nguyên tử và hạt nhân

Ngân hàng đề thi môn: Vật lý nguyên tử và hạt nhân
LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: CÁC MẪU NGUYÊN TỬ THEO LÝ THUẾT CỔ
ĐIỂN
Câu 1: - Trình bày thí nghiệm tán xạ
α
của Rơdepho?
- So sánh sự khác nhau giữa hai giả thuyết về cấu tạo nguyên
tử của Rơdepho và Tômxơn ?
Câu 2: Trình bày quy luật quang phổ nguyên tử Hidro ?
Câu 3: Trình bày 2 định đề của Bo ?
Vân dụng 2 định đề của Bo khảo sát cấu trúc nguyên tử Hidro ?
CHƯƠNG II: CƠ SỞ CỦA CƠ HỌC LƯỢNG TỬ
Câu 4: Trình bày thí nghiệm Đơbrơi nhằm kiểm chứng tính chất sóng
của electron ?
Câu 5: Trình bày và xây dựng hệ thức bất định Haizenbec ?
Câu 6: Xây dựng hàm sóng của hạt tự do theo giả thuyết Đơbrơi ?
Câu 7: Xây dựng phương trình Strodingơ dạng tổng quát cho hạt tự
do ?
Câu 8: Tìm hàm sóng diễn tả trạng thái của hạt trong hố thế một
chiều ?
Câu 9: Xuất phát từ phương trình Strodingơ cho hạt trong hố thế một
chiều hãy trình bày về sự lượng tử hóa năng lượng của hạt đó ?
CHƯƠNG III: NGUYÊN TỬ HIĐROO THEO LÝ TUYẾT
LƯỢNG TỬ
Câu 10: Trình bày về sự lượng tử hóa mômen xung lượng của
electron trên quỹ đạo đối với nguyên tử hiđrô ?
Câu 11: Thế nào là sự lượng tử hóa không gian ?
Câu 12: Xây dựng biểu thức mômen từ của electrôn trong nguyên tử
hiđrô ?
CHƯƠNG IV: NGUYÊN TỬ PHỨC TẠP THEO LÝ THUYẾT

LƯỢNG TỬ
Câu 13: Hày trình bày và giải thích phương pháp Hactric – Phốc khi
nghiên cứu nguyên tử phức tạp ?
Câu 14: Nêu nguyên lý Paoli từ đó giải thích cấu hình điện tử của một
nguyên tử phức tạp ?
Câu 15: Trình bày cơ chế phát xạ tia Rơn ghen ?
Giải thích tại sao đối âm cực làm bằng chất có nguyên tử nặng hơn thì
năng lượng tia phát xạ càng lớn ?
Câu 16: Trình bày về phổ tia Rơn ghen?
CHƯƠNG V: CẤU TRÚC PHÂN TỬ
Câu 17: Hãy trình bày về các liên kết hóa học ( liên kết phân tử ) ?
Hóa trị là gì ?
Câu 18: Trình bày về sự quay, sự dao động của các phân tử ?
Câu 19: Thế nào là phổ bức xạ của phân tử ? Phổ bức xạ gồm những
thành phần nào ?
CHƯƠNG VI: SỰ BỨC XẠ CỦA NGUYÊN TỬ
Câu 20: Thế nào là sự bức xạ của nguyên tử theo lý thuyết cổ điển ?
Câu 21: Trình bày về giới hạn áp dụng lý thuyết cổ điển cho bức xạ
của nguyên tử ?
Câu 22: Trình bày về bức xạ tự phát ?
Câu 23: Thế nào là bức xạ tự phát, bức xạ cảm ứng ?
Trình bày về bức xạ tự phát ?
Câu 24: Máy phát lượng tử và ứng dụng của nó ?
Câu 25: Trình bày hiệu ứng Diman, giải thích theo lý thuyết cổ điển ?
Câu 26: Giải thích hiệu ứng Diman theo lý thuyết lượng tử ?
Câu 27: Trình bày về hiệu ứng Xtac ?
CHƯƠNG VII: CẤU TRÚC HẠT NHÂN.
Câu 28: Trình bày về đặc tính của p, n trong hạt nhân nguyên tử ?
Câu 29: Lực hạt nhân là gì ? Đặc điểm của lực hạt nhân ? Lực hạt
nhân được xác định như thế nào ?

CHƯƠNG VIII: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN
Câu 30: Phát biểu và xây dựng biểu thức định luật phóng xạ, biểu
thức chu kỳ bán rã ?
Câu 31: Kể tên các khái niệm thường dùng khi nói về phóng xạ tự
nhiên ?
Xây dựng biểu thức thời gia sống trung bình , hoạt độ phóng xạ ?
Câu 32: Thế nào là một họ phóng xạ ? Vì sao có sự hình thành
một họ phóng xạ ?
Câu 33: Trình bày về hiện tượng cân bằng phóng xạ trong một
họ phóng xạ ?
Câu 34: Khái niệm phân rã
α
và điều kiện để có phân rã
α
?
Câu 35: Nêu tác động của tia phóng xạ đối với môi trường vật
chất và cá thể sinh học ?
Câu 36: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các dụng cụ đo ghi
nhận bức xạ hạt nhân:
- Ống đếm khí
- Ống đếm nhấp nháy
- Ống đếm bán dẫn
Câu 37: Các định luật bảo toàn chủ yếu trong phản ứng hạt nhân ?
Câu 38: Định nghĩa năng lượng trong phản ứng hạt nhân ?
Khái niệm khối lượng tương đương và xây dựng biểu thức tính khối
lượng tương đương trong trường hợp tổng quát sau:
( )
X ,a Yα
?
Câu 39: Nêu lịch sử phát hiện ra nơtron và các cách nhân tạo để thu

được nơtron ?
Câu 40: Trình bày về phưong pháp phát hiện nơtron và vai trò của
nơtron trong phản ứng phân hạch Ura và …
Câu 41: Trình bày về phản ứng phân hạch và năng lượng giải phóng
của phản ứng ?
Câu 42: Trình bày về phản ứng nhiệt hạch và so sánh sự giống và
khác nhau giữa phản ứng phân hạch và nhiệt hạch ?
Câu 43: Trình bày về hạt và phản hạt ? nếu các cặp hạt và phản hạt cơ
bản không phân rã ?
BÀI TẬP
ĐẾ BÀI
Bài 1: Trong nguyên tử Hyđrô hãy tính vận tốc, gia tốc của
e
−
trên
quỹ đạo Bo bất kỳ theo bán kính quỹ đạo Bo thứ nhất ?
Bài 2: Tính khoảng cách ngắn nhất để một hạt
α
có năng lượng
5Mev có thể tiến đến gần một hạt nhân Bạc (Ag) ?
Bài 3: Một hạt
α
có động năng 5Mev va chạm đàn hồi với hạt nhân
Đồng ( Cu), sau va chạm hạt
α
bị bật ngược trở lại với động năng 3,9Mev.
Hãy xác định tỉ lệ khối lượng hạt nhân Đồng và hạt
α
. Tính
khối lượng hạt nhân Đồng ? ( Giả thiết ban đầu hạt nhân Đồng đứng yên ).

Bài 4: Tính bước sóng ĐơBrơi của:
- Viên bi có khối lượng 10g chuyển động với vận tốc 10m/s?
- Của Nơtron nhiệt với năng lượng 0,05ev ?
Tính hiệu điện thế cần thiết để tăng tốc một electron chuyển động
trong điện trường để có bước sóng ĐơBrơi bằng 1
0
A
?
Bài 5: Electron ban đầu có vận tốc bằng không, được tăng tốc trong
điện trường với hiệu điện thế U. Tính giá trị bước sóng ĐơBrơi trong hai
trường hợp sau ?
a. U = 51 v
b. U = 510 Kv
Bài 6: Dựa vào hệ thức bất định tính giá trị kích thước nguyên tử
Huđrô biết động năng của electron vào cỡ 10ev ?
Bài 7: Dòng hạt electron có năng lượng xác định với mỗi hạt bằng E.
Chuyển động theo phương x từ trái sang phải đến gặp một hàng rào thế năng
xác đinh bởi: …..
Xác định hệ số phản xạ và hệ số truyền qua?
Bài 8: Thiết lập biểu thức của bước sóng ĐơBrơi cho electron và
proton trong hai trường hợp tương đối tính
λ
và phi tương đối tính
0
λ
, biết
rằng động năng của chúng là T. Với giá trị nào của T sự sai khác giữa
0
λ
và

λ
không vượt quá 1% ?
Bài 9: Hàm sóng giao động từ điều hòa một chiều khối lượng m ở
trạng thái cơ bản có dạng:
( )
2
x
x
Ae
−α
ψ =
, A hệ số chuẩn hóa,
α
hằng số
dương.
Dùng phương trình Strođinger tính
α
và năng lượng ứng với trạng
thái đó?
Bài 10: Khảo sát sự phân bố xác suất tím thấy
e
−
theo bán kính r
trong nguyên tử Hyđrô ở trạng thái cơ bản ?
Bài 11: Xác định năng lượng liên kết của hạt Đơtron
1
2
D
và hạt
2

4
He
.
So sánh năng lượng liên kết riêng của chúng, từ đó có kết luận gì ?
Bài 12:
a) Tính thời gian cần thiết để 5mg Na lúc đầu có chu kỳ T = 2,6 năm
còn lại 1mg ?
b)Tính năng lượng liên kết của Nơtron trong hạt nhân
8
17
o
.Từ đó
nhận xét rằng
8
17
o
có phải là chất phóng xạ hay không?
Bài 13: Một mẩu KCl nặng 2,71g nằm trong kho hóa chất được tìm
thấy là chất phóng xạ có tốc độ phân rã không đổi là 4490 phân rã/s. Phân rã
này được dùng để đánh dấu nguyên tố K, đặc biệt là …, đồng vị chiếm
1,17% trong K thông thường. Tính chu kỳ bán rã của đồng vị này. Cho khối
lượng phân tử của KCl là 74,6g/mol ?
Bài 14: Để đo chu kỳ bán rã của chất phóng xạ có chu kỳ bán rã ngắn
người ta dùng máy đếm xung. Ban đầu trong thời gian 1 phút đếm được 250
xung, một giờ sau đó thì chỉ đếm được 92 xung trong 1 phút. Xác định hằng
số phân rã và chu kỳ bán rã của chất phóng xạ đó?
Bài 15:
a) Tính hiệu ứng năng lượng trong các hiệu ứng hạt nhân:
a
1

;
7 1 4 4
3 1 2 2
Li H He He+ → +
a
2
;
14 4 17 1
7 2 8 1
N He O H+ → +
b) So sánh năng tỏa ra cho 1kg nhiên liệu giữa phân hạch
235
U
và
nhiệt hạch
2
1
D
+
2
1
D
tạo ra
4
2
H
. Biết phản ứng phân hạch một hạt nhân
235
U

tỏa ra 200 Mev và nhiệt hạch tạo ra 1 hạt nhân
4
2
H
tỏa ra 23,8 Mev.
Bài 16: Một chùm Proton
1
1
H
có động năng 1 Mev bắn vào một bia
7
3
L
cho phản ứng:
7 1 4 4
3 1 2 2
L H H H+ = +
Tính góc lệch giữa hai hạt
4
2
H
( biết rằng chúng bay đối xứng với
phương tới của chùm Proton).
Bài 17:
a. Cho biết bước sóng ứng với vạch thứ nhất trong dãy Lyman là
0
1
1215Aλ =
và bước sóng giới hạn của vạch trong dãy Banme là
0

3650A
.
Tính năng lượng Ion hóa của nguyên tử Hyđrô?
b. Viết sơ đồ cấu hình của nguyên tử Scandi ( Sc ) biết số thứ tự của
nó trong bảng HTTH là Z = 21?
Bài 18: Nguyên tử Hyđrô ở trạng thái 1S. Tính xác suất tìm thấy
electron trong một hình cầu bán kính
0
r 0,1a=
(
0
a
bán kính quỹ đạo Bo thứ
nhất ).
Bài 19: Xác định động năng tối thiểu của hai hạt nhân Hyđrô
1
1
H
bắn
vào nhau và nhiệt độ tương ứng của nó để có thể xảy ra phản ứng tổng hợp
hạt nhân, biết bán kính hiệu dụng của nó là R = 0,8 (fm) =
15
0,8.10 (m)
−
.
Bài 20: Trong các cực đại nhiễu xạ được quan sát bởi Davisơn và
Germer ứng với chùm electron có năng lượng 65ev và góc tán xạ
4
π
φ =

(như hình vẽ). Hãy xác định khoảng cách d của các mặt phẳng nguyên tử
trong tinh thể ứng với cực đại nhiễu xạ đó?
( Thiếu hình vẽ)
Bài 21: Hãy dùng hệ thức bất định đánh giá độ bất định động năng
của electron trong nguyên tử Hyđrô?
Bài 22:
a. Một nguyên tử Hyđrô ở trạng thái:
e
n 2,l 1,m 1= = = −
(
e
m
lượng
tử từ quỹ đạo). Hãy xác định năng lượng của nguyên tử, độ lớn mômen quỹ
đạo của electron, thành phần z của mômen quỹ đạo đó?
b. Khoảng cách ứng với xác suất lớn nhất. Hàm sóng của electron
trong nguyên tử Hyđrô ở trạng thái có
n 1,l 0,m 0= = =
có dạng:
0
3
r
2
a
100 1s 10 00
0
1 1
R Y 2 .e .
a

4
−
 
ψ = ψ = =
 ÷
π
 
Tìm khoảng cách ứng với xác suất lớn nhất?
ĐÁP ÁN BÀI TẬP
Bài 1:
Xét electron trên quỹ đạo Bo n bất kỳ, ta có:
Mômen động lượng:
n e n n
L m v r=
với …..
Với
( )
( )
( )
2
TD
14
2e.47e 94e
5 Mev U k d k
d 5 Mev
d 2,7.10 m
−
= = ⇒ =
⇒ =
2 2

n
2
e
n
V
km e
=
h
trong đó:
0
1
k
4
=
πε
Mặt khác ta có:
n
L n= h
(2)
Từ (1) và (2)
⇒

n
e 0
v
m a n
=
h
+ Giá tốc của electron được tính theo công thức:
2

n
n
v
r
ε =
, theo kết quả phần trên ta có:
2 2
2 2 2 2 2 3 4
e 0 0 e 0
m a n .n a m a n
ε = =
h h
Bài 2:
Hạt
α
tiến đến hạt nhân Bạc, muốn tính khoảng cách ngắn nhất thì ta
phải xét trường hợp khoảng nhằm b = 0.