Tài liệu BTẬP HẠT NHÂN

Vật Lý Hạt nhân
Dạng 1 Hiện tợng phóng xạ hạt nhân nguyên tử
Bài 1: Một chất phóng xạ có chu kì bán rã T = 10s, lúc đầu có độ phóng xạ H
0
= 2.10
7
Bq.
a) Tính hằng số phóng xạ.
b) Tính số nguyên tử ban đầu.
c) Tính số nguyên tử còn lại và độ phóng xạ sau thời gian 30s.
Đ/S: a. 0,0693 s
-1
; b. N
0
= 2,9.10
8
; c. N = 3,6.10
7
; H = 2,5.10
6
Bq
Bài 2: Dùng 21 mg chất phóng xạ
210
84
Po
. Chu kì bán rã của Poloni là 140 ngày đêm. Khi phóng
xạ tia

, Poloni biến thành chì (Pb).
a. Viết phơng trình phản ứng.
b. Tìm số hạt nhân Poloni phân rã sau 280 ngày đêm.

c. Tìm khối lợng chì sinh ra trong thời gian nói trên.
Đ/S: b. 4,515.10
19
; c.15,45mg
Bài 3: Chu kì bán rã của
226
88
Ra
là 1600 năm. Khi phân rã, Ra di biến thành Radon
222
86
Rn
.
a. Radi phóng xạ hạt gì? Viết phơng trình phản ứng hạt nhân.
b. Lúc đầu có 8g Radi, sau bao lâu thì còn 0,5g Radi?
Đ/S: t = 6400 năm
Bài 4: Đồng vị
24
11
Na
là chất phóng xạ


tạo thành đồng vị của magiê. Mẫu
24
11
Na
có khối lợng
ban đầu là m
0

= 0,24g. Sau 105 giờ, độ phóng xạ của nó giảm đi 128 lần. Cho N
A
= 6,02.10
23
a. Viết phơng trình phản ứng.
b. Tìm chu kì bán rã và độ phóng xạ ban đầu ( tính ra Bq).
c. Tìm khối lợng magiê tạo thành sau 45 giờ.
Đ/S: b. T = 15 (giờ), H
0
= 7,23.10
16
(Bq); c. m
Mg
= 0,21g
Bài 5: Khi phân tích một mẫu gỗ, ngời ta xác định đợc rằng 87,5% số nguyên tử đồng vị phóng
xạ
14
6
C
đã bị phân rã thành các nguyên tử
14
7
N
. Xác định tuổi của mẫu gỗ này. Biết chu kì bán rã
của
14
6
C
là 5570 năm.
Đ/S: t = 16710 năm

Bài 6: Đầu năm 1999 một phòng thí nghiệm mua một nguồn phóng xạ Xêsi
137
55
Cs
có độ phóng
xạ H
0
= 1,8.10
5
Bq. Chu kì bán rã của Xêsi là 30 năm.
a. Phóng xạ Xêsi phóng xạ tia


. Viết phơng trình phân rã.
b. Tính khối lợng Xêsi chứa trong mẫu.
c. Tìm độ phóng xạ của mẫu vào năm 2009.
d. Vào thời gian độ phóng xạ của mẫu bằng 3,6.10
4
Bq.
Đ/S: b. m
0
= 5,6.10
-8
g; c. H = 1,4.10
5
Bq; d. t = 69 năm
Bài 7: Ban đầu, một mẫu Poloni
210
84
Po

nguyên chất có khối lợng m
0
= 1,00g. Các hạt nhân Poloni
phóng xạ hạt

và biến thành hạt nhân
A
Z
X
.
a. Xác định hạt nhân
A
Z
X
và viết phơng trình phản ứng.
b. Xác định chu kì bán rã của Poloni phóng xạ, biết rằng trong 1 năm (365 ngày) nó tạo ra
thể tích V = 89,5 cm
3
khí Hêli ở điều kiện tiêu chuẩn.
c. Tính tuổi của mẫu chất trên, biết rằng tại thời điểm khảo sát tỉ số giữa khối lợng
A
Z
X
và
khối lợng Poloni có trong mẫu chất là 0,4. Tính các khối lợng đó.
Đ/S: a.
206
82
Pb
; b. T = 138 ngày; c. t = 68,4 ngày; m

Po
= 0,71g; m
Pb
= 0,28g
Bài 8: Để xác định máu trong cơ thể một bệnh nhân, bác sĩ tiêm vào máu ngời đó 10 cm
3
một
dung dịch chứa
24
11
Na
(có chu kì bán rã 15 giờ) với nồng độ 10
-3
mol/lít.
a. Hãy tính số mol (và số gam) Na24 đã đa vào trong máu bệnh nhân.
b. Hỏi sau 6 giờ lợng chất phóng xạ Na24 còn lại trong máu bệnh nhân là bao nhiêu?
c. Sau 6 giờ ngời ta lấy ra 10 cm
3
máu bệnh nhân và đã tìm thấy 1,5.10
-8
mol của chất Na24.
Hãy tính thể tích máu trong cơ thể bệnh nhân. Giả thiết rằng chất phóng xạ đợc phân bố
trong toàn bộ thể tích máu bệnh nhân.
Đ/S: a. n = 10
-5
mol, m
0
= 2,4.10
-4
g; b. m = 1,8.10

-4
g; c. V = 5lít
Dạng 2 Xác định nguyên tử số và số khối của một hạt nhân x
2. bài tập
Bài 1: Viết lại cho đầy đủ các phản ứng hạt nhân sau đây:
10 8
5 4
23 20
11 10
37
18
)
)
)
a B X Be
b Na p Ne X
c X p n Ar

+ +
+ +
+ +
Bài 2: Cho phản ứng hạt nhân Urani có dạng:
238 206
92 82
. .U Pb x y


+ +
a) Tìm x, y.
b) Chu kì bán rã của Urani là T = 4,5.10

9
năm. Lúc đầu có 1g Urani nguyên chất.
+ Tính độ phóng xạ ban đầu và độ phóng xạ sau 9.10
9
năm của Urani ra Béccơren.
+ Tính số nguyên tử Urani bị phân rã sau 1 năm. Biết rằng t <<T thì
1
t
e t




; coi 1 năm bằng
365 ngày.
Bài 3: Dùng prôtôn bắn phá hạt nhân
60
28
Ni
ta đợc hạt nhân X và một nơtron. Chất X phân rã
thành chất Y và phóng xạ


. Viết phơng trình phản ứng xảy ra và xác định các nguyên tố X và
Y.
Bài 4: a. Cho biết cấu tạo của hạt nhân nhôm
27
13
Al
.

b. Bắn phá hạt nhân nhôm bằng chùm hạt Hêli, phản ứng sinh ra hạt nhân X và một
Nơtron. Viết phơng trình phản ứng và cho biết cấu tạo của hạt nhân X.
c. Hạt nhân X là chất phóng xạ

+
. Viết phơng trình phân rã phóng xạ của hạt nhân X.
Bài 5: Xác định các hạt nhân X trong các phản ứng sau đây:
19 16
9 8
25 22
12 11
14
7
2 2
1 1
9
4
14 17
7 8
)
)
)
)
)
)
a F p X O
b Mg X Na
c n N X
d D D X n
e Be X n

f N X O p



+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
Dạng 3 Xác định năng lợng
Bài 1: Tìm độ hụt khối và năng lợng liên kết của hạt nhân Liti
7
3
Li
. Biết khối lợng nguyên tử
Liti , nơtron và prôtôn có khối lợng lần lợt là: m
Li
= 7,016005u; m
n
= 1,008665u và
m
p
= 1,007825u.
Đ/S:
0,068328 ; 63,613368
lk
m u W MeV = =
Bài 2: Cho phản ứng hạt nhân:
1 9 4

1 4 2
2,1H Be He X MeV
+ + +
a) Xác định hạt nhân X.
b) Tính năng lợng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp 2 gam Hêli. Biết số Avôgađrô
N
A
= 6,02.10
23
.
Đ/S: a. X
7
3
Li
=
; b. W
toả
= N.2,1 = 6,321.10
23
MeV
Bài 3: Cho phản ứng hạt nhân:
23 20
11 10
X Na Ne

+ +
a) Xác định hạt nhân X.
b) Phản ứng trên toả hay thu năng lợng? Tính độ lớn của năng lợng toả ra hay thu vào? Cho
biết m
X

= 1,0073u; m
Na
= 22,9837u; m
Ne
= 19,9870u; m
He
= 4,0015u
1u = 1,66055.10
-27
kg = 931MeV/c
2
.
Đ/S: a. X
1
1
;H
=
b. W
toả
= 2,3275 MeV
Bài 4: Cho biết :
4 16 1
4,0015 ; 15,999 ; 1,007276 ; 1,008667
n
He O H
m u m u m u m u
= = = =
. Hãy sắp
xếp các hạt nhân
4 16 12

2 8 6
; ;He O C
theo thứ tự tăng dần của độ bền vững.
Bài 5: Xét phản ứng hạt nhân sau:
2 3 4 1
1 1 2 0
D T He n
+ +
. Biết độ hụt khối khi tạo thành hạt nhân
2 3 4
1 1 2
; ;D T He
lần lợt là
0,0024 ; 0,0087 ; 0,0305
D T He
m u m u m u = = =
. Phản ứng trên toả hay
thu năng lợng? Năng lợng toả ra hay thu vào bằng bao nhiêu?
Dạng 4 Xác định vận tốc, động năng, động lợng của hạt
nhân
Bài 1: Ngời ta dung một hạt prôtôn có động năng W
p
= 1,6MeV bắn vào một hạt nhân đang
đứng yên
7
3
Li
và thu đợc hai hạt giống nhau có cùng động năng.
a) Viết phơng trình phản ứng hạt nhân. Ghi rõ nguyên tử số Z và số khối A của hạt nhân sản
phẩm.

b) Tính động năng của môĩ hạt.
Biết rằng khối lợng hạt nhân:
1,0073 ; 7,0144 ; 4,0015
p Li X
m u m u m u
= = =
và đơn vị khối lợng
nguyên tử 1u = 1,66055.10
-27
kg = 931 MeV/c
2
.
Đ/S: W
He
= 9,5MeV
Bài 2: Ngời ta dùng một hạt prôtôn bắn phá hạt nhân Beri đang đứng yên. Hai hạt nhân sinh ra là
Hêli và hạt nhân X:
9
4
p Be X

+ +
.
1. Viết đầy đủ phản ứng hạt nhân. X là hạt nhân gì?
2. Biết rằng prôtôn có động năng W
p
= 5,45MeV; Hêli có vận tốc vuông góc với vận tốc của
prôtôn và có động năng W
He
= 4MeV. Tính động năng của X.

3. Tìm năng lợng mà phản ứng toả ra.
Chú ý: Ngời ta không cho khối lợng chính xác của các hạt nhân nhng có thể tính gần đúng khối l-
ợng của một hạt nhân đo bằng đơn vị u có giá trị gần bằng số khối của nó.
Đ/S: a.
6
3
X Li
=
; b. W
X
= 3,575MeV; c.
2,125E MeV
=
Bài 3: Hạt nhân Urani phóng xạ ra hạt

.
a) Tính năng lợng toả ra (dới dạng động năng của các hạt). Cho biết
m(U234) = 233,9904u; m(Th230) = 229,9737u; m(He4) = 4,0015u và 1 u = 1,66055.10
-27
kg.
b) Tính động năng của hạt Hêli.
c) Động năng của hạt Hêli chỉ bằng 13 MeV, do có bức xạ gamma phát ra. Tính bớc sóng
của bức xạ gamma.
Đ/S: a)
11
0,227.10E J

=
; b) W
He

= 13,95MeV; c)
12
1,31.10 m


=
Bài 4: Băn một hạt Hêli có động năng W
He
= 5MeV vào hạt nhân X đang đứng yên ta thu đợc
một hạt prôtôn và hạt nhân
17
8
O
.
a) Tìm hạt nhân X.
b) Tính độ hụt khối của phản ứng. Biết m
p
= 1,0073u; m
He
= 4,0015u; m
X
= 13,9992u và
m
O
= 16,9947u.
c) Phản ứng này thu hay toả năng lợng? Năng lợng toả ra hay thu vào là bao nhiêu?
d) Biết prôtôn bay ra theo hớng vuông góc với hạt nhân
17
8
O

và có động năng là 4MeV. Tìm
động năng và vận tốc của hạt nhân
17
8
O
và góc tạo bởi của hạt nhân
17
8
O
so với hạt nhân
Hêli.