Đề kiểm tra 1 tiết chương 7: Hạt nhân nguyên tử - Đề số 1Đề bài
Câu 1 :
Kí hiệu của một nguyên tử là \({}_Z^AX\)phát biểu nào sau đây sai:
Câu 2 :
Hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi:
Câu 3 :
Chọn phát biểu SAI về phản ứng hạt nhân thu năng lượng
Câu 4 :
Chu kì bán rã là
Câu 5 :
Hạt nhân nguyên tử chì có $82$ prôtôn và $125$ nơtrôn. Hạt nhân nguyên tử này có kí hiệu là
Câu 6 :
Cho phương trình phản ứng: \(_{92}^{238}U + n \to _Z^AX + _{18}^{37}{\rm{Ar}}\). Trong đó Z, A là:
Câu 7 :
Đại lượng nào sau đây đặc trưng cho từng loại chất phóng xạ?
Câu 8 :
Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối bằng nhau và số nuclon của hạt nhân X lớn hơn số nuclon của hạt nhân Y thì
Câu 9 :
Chọn hệ thức đúng liên hệ giữa các đơn vị năng lượng?
Câu 10 :
Khi nói về lực hạt nhân, câu nào sau đây là không đúng?
Câu 11 :
Kết luận nào sau đây về bản chất của các tia phóng xạ không đúng?
Câu 12 :
Phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở điều kiện?
Câu 13 :
Biết NA = 6,02.1023 mol-1. Trong 59,50 g \({}_{92}^{238}U\) có số nơtron xấp xỉ là:
Câu 14 :
Đường kính của hạt nhân nguyên tử sắt có đồng vị \(_{26}^{56}F{\rm{e}}\)
Câu 15 :
Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành \(1g\) \(_2^4He\) từ các proton và notron. Cho biết độ hụt khối của hạt nhân \(He\) là \(∆m = 0,0304u\), \(1u = 931 (MeV/c^2)\); \(1MeV = 1,6.10^{-13}(J)\). Biết số Avôgađrô \(N_A = 6,02.10^{23} mol^{-1}\), khối lượng mol của \(_2^4He\) là \(4g/mol\)
Câu 16 :
Cho khối lượng của proton; nơtron; \(_{18}^{40}{\rm{Ar; }}_3^6Li\)lần lượt là 1,0073u; 1,0087u, 39,9525u, 6,0145u và 1u = 931,5MeV/c2. So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân \(_3^6Li\) thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân \(_{18}^{40}{\rm{Ar}}\)
Câu 17 :
Xét đồng vị Côban \(_{27}^{60}Co\) hạt nhân có khối lượng mCo = 59,934u. Biết khối lượng của các hạt: mp = 1,007276u, mn = 1,008665u. Độ hụt khối của hạt nhân đó
Câu 18 :
Cho phản ứng hạt nhân: \(_{\rm{1}}^{\rm{2}}{\rm{D}} + _{\rm{1}}^{\rm{3}}{\rm{T}} \to _{\rm{2}}^{\rm{4}}{\rm{He}} + _{\rm{0}}^{\rm{1}}{\rm{n}}\). Biết năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân tương ứng là: εD = 1,11 MeV/nuclôn, εT = 2,83 MeV/nuclôn, εHe = 7,10 MeV/nuclôn. Năng lượng tỏa ra của phản ứng hạt nhân này là
Câu 19 :
Trong phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng của hai hạt nhân X1 và X2 tạo thành hạt nhân Y và một nơtron bay ra: \(_{{Z_1}}^{{A_1}}{X_1} + _{{Z_2}}^{{A_2}}{X_2} \to _Z^AY + n\) nếu năng lượng liên kết của các hạt nhân X1, X2 và Y lần lượt là a, b, c thì năng lượng được giải phóng trong phản ứng đó:
Câu 20 :
Bắn hạt α vào hạt nhân \(_7^{14}N\) đứng yên có phản ứng \(_7^{14}N + \alpha \to _8^{17}O + _1^1p\) . Các hạt sinh ra có cùng véctơ vận tốc. Cho khối lượng hạt nhân (đo bằng đơn vị u) xấp xỉ bằng số khối của nó. Tỉ số tốc độ của hạt nhân Oxi và tốc độ của hạt \(\alpha \) là:
Câu 21 :
Một chất phóng xạ ban đầu có N0 hạt nhân. Sau 1 năm, còn lại một phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã. Sau 1 năm nữa, số hạt nhân còn lại chưa phân rã của chất phóng xạ đó là:
Câu 22 :
\(_{92}^{235}U + _0^1n \to _{42}^{95}Mo + _{57}^{139}La + 2_0^1n + 7{e^ - }\) là một phản ứng phân hạch của Urani 235. Biết khối lượng hạt nhân : \({m_U} = {\rm{ }}234,99{\rm{ }}u\) ; \({m_{Mo}} = {\rm{ }}94,88{\rm{ }}u\) ;\({m_{La}} = {\rm{ }}138,87{\rm{ }}u\) ;\({m_n} = {\rm{ }}1,0087{\rm{ }}u\). Cho năng suất toả nhiệt của xăng là \({46.10^6}J/kg\). Khối lượng xăng cần dùng để có thể toả năng lượng tương đương với 1 gam U phân hạch ? Lấy \(1u{c^2} = 931MeV\)
Câu 23 :
Bom nhiệt hạch dùng làm phản ứng \(D{\rm{ }} + {\rm{ }}T \to He{\rm{ }} + {\rm{ }}n{\rm{ }} + {\rm{ }}18MeV\) Nếu có 1kmol He tạo thành thì năng lượng tỏa ra là: (khối lượng nguyên tử đã biết)
Câu 24 :
Cho phản ứng hạt nhân \({}_0^1n + {}_3^6Li \to {}_1^3H + \alpha \). Hạt nhân \({}_3^6Li\) đứng yên, nơtron có động năng Kn = 2 MeV. Hạt α và hạt nhân \({}_1^3H\) bay ra theo các hướng hợp với hướng tới của nơtron những góc tương ứng bằng θ = 150 và φ = 300. Lấy tỉ số giữa các khối lượng hạt nhân bằng tỉ số giữa các số khối của chúng. Giả sử phản ứng không kèm theo bức xạ γ. Phản ứng tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng?
Câu 25 :
Cho khối lượng của hạt nhân \({}_2^4He\); prôtôn và nơtron lần lượt là 4,0015 u; 1,0073 u và 1,0087 u.Lấy 1 u = 1,66.10–27 kg; c = 3.108 m/s; NA = 6,02.1023 mol–1. Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 mol \({}_2^4He\) từ các nuclôn là
Lời giải và đáp án
Câu 1 :
Kí hiệu của một nguyên tử là \({}_Z^AX\)phát biểu nào sau đây sai:
Đáp án : D Lời giải chi tiết :
CTCT nguyên tử X: \(_Z^AX\)
Câu 2 :
Hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi:
Đáp án : C Lời giải chi tiết :
Hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi proton và nơtron, hai loại hạt này có tên chung là nuclôn
Câu 3 :
Chọn phát biểu SAI về phản ứng hạt nhân thu năng lượng
Đáp án : C Phương pháp giải :
Trong phản ứng hạt nhân thu năng lượng:
Phản ứng hạt nhân thu năng lượng không thể tự xảy ra và phải cung cấp năng lượng cho phản ứng. Lời giải chi tiết :
Trong phản ứng thu năng lượng, các hạt nhân sau phản ứng kém bền vững hơn so với trước phản ứng
Câu 4 :
Chu kì bán rã là
Đáp án : C Lời giải chi tiết :
Chu kì bán rã là thời gian để một nửa số hạt nhân của một lượng chất phóng xạ bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác.
Câu 5 :
Hạt nhân nguyên tử chì có $82$ prôtôn và $125$ nơtrôn. Hạt nhân nguyên tử này có kí hiệu là
Đáp án : A Lời giải chi tiết :
CTCT nguyên tử X: \(_Z^AX\) Ta có: $Z = 82, N = 125$ => $A = Z+ N = 207$ => $X$ là $_{82}^{207}Pb$
Câu 6 :
Cho phương trình phản ứng: \(_{92}^{238}U + n \to _Z^AX + _{18}^{37}{\rm{Ar}}\). Trong đó Z, A là:
Đáp án : B Phương pháp giải :
+ Vận dụng định luật bảo toàn số nuclon: \({A_A} + {\rm{ }}{A_B} = {\rm{ }}{A_C} + {\rm{ }}{A_D}\) + Vận dụng định luật bảo toàn điện tích: \({Z_A} + {\rm{ }}{Z_B} = {\rm{ }}{Z_C} + {\rm{ }}{Z_D}\) Lời giải chi tiết :
+ Áp dụng định luật bảo toàn số nuclon, ta có: \(238 + 1 = A + 37 \to A = 202\) + Áp dụng định luật bảo toàn điện tích, ta có: \(92 + 0 = Z + 18 \to Z = 74\)
Câu 7 :
Đại lượng nào sau đây đặc trưng cho từng loại chất phóng xạ?
Đáp án : D Lời giải chi tiết :
Hằng số phóng xạ đặc trưng cho từng loại chất phóng xạ
Câu 8 :
Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối bằng nhau và số nuclon của hạt nhân X lớn hơn số nuclon của hạt nhân Y thì
Đáp án : A Phương pháp giải :
+ Vận dụng biểu thức tính năng lượng liên kết + Vận dụng biểu thức tính năng lượng liên kết riêng Lời giải chi tiết :
Ta có: + Hai hạt nhân có độ hụt khối bằng nhau => năng lượng liên kết của 2 hạt nhân bằng nhau và bằng\(\Delta m{c^2}\) + Mặt khác, ta có năng lượng liên kết riêng: \(\varepsilon = \frac{{{{\rm{W}}_{lk}}}}{A}\) Theo đầu bài, ta có số nuclon của hạt nhân X lớn hơn số nuclon của hạt nhân Y => năng lượng liên kết riêng của hạt nhân X nhỏ hơn năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Y => Hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X
Câu 9 :
Chọn hệ thức đúng liên hệ giữa các đơn vị năng lượng?
Đáp án : A Lời giải chi tiết :
A - đúng 1eV = 1,6.10-19J B - sai vì 1uc2 = 931,5 MeV = 1,49.10-10J C - sai 1uc2 = 931,5 MeV = 1,49.10-10J D - sai vì 1 MeV = 1/931,5 uc2
Câu 10 :
Khi nói về lực hạt nhân, câu nào sau đây là không đúng?
Đáp án : D Lời giải chi tiết :
D- sai vì lực hạt nhân khác bản chất với lực điện
Câu 11 :
Kết luận nào sau đây về bản chất của các tia phóng xạ không đúng?
Đáp án : D Lời giải chi tiết :
A, B, C - đúng D- sai vì tia \(\alpha \) không phải là sóng điện từ
Câu 12 :
Phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở điều kiện?
Đáp án : B Lời giải chi tiết :
Ta có: Điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch + Nhiệt độ cao khoảng từ 50 triệu độ tới 100 triệu độ. + Hỗn hợp nhiên liệu phải “giam hãm” trong một khoảng không gian rất nhỏ.
Câu 13 :
Biết NA = 6,02.1023 mol-1. Trong 59,50 g \({}_{92}^{238}U\) có số nơtron xấp xỉ là:
Đáp án : B Phương pháp giải :
Sử dụng lí thuyết về cấu tạo của hạt nhân nguyên tử và công thức tính liên hệ khối lượng và số hạt N = m.NA/A Lời giải chi tiết :
1 nguyên tử U có: 238 – 92 = 146 notron Số nguyên tử trong 59,50g U là: N = m.NA/A = 59,50.6,02.1023/238 = 1,505.1023 Số notron trong 59,50g U là: 146N = 2,20.1025
Câu 14 :
Đường kính của hạt nhân nguyên tử sắt có đồng vị \(_{26}^{56}F{\rm{e}}\)
Đáp án : B Phương pháp giải :
Sử dụng công thức tính bán kính nguyên tử: \(R = 1,{2.10^{ - 15}}\sqrt[3]{A}\) Lời giải chi tiết :
Bán kính của nguyên tử Sắt có đồng vị \(_{26}^{56}F{\rm{e}}\) là: \(R = 1,{2.10^{ - 15}}\sqrt[3]{A} = 1,{2.10^{ - 15}}\sqrt[3]{{56}} = 4,{59.10^{ - 15}}m\) Đường kính: d = 2R = 9,18.10-15m
Câu 15 :
Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành \(1g\) \(_2^4He\) từ các proton và notron. Cho biết độ hụt khối của hạt nhân \(He\) là \(∆m = 0,0304u\), \(1u = 931 (MeV/c^2)\); \(1MeV = 1,6.10^{-13}(J)\). Biết số Avôgađrô \(N_A = 6,02.10^{23} mol^{-1}\), khối lượng mol của \(_2^4He\) là \(4g/mol\)
Đáp án : C Phương pháp giải :
Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 hạt nhân: \(\Delta m{c^2}\) Lời giải chi tiết :
Ta có: + Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 nguyên tử \(_2^4He\) từ các proton và nơtron: \(\Delta m{c^2}\) + \(1g\) \(_2^4He\) có số nguyên tử là: \(N = n.{N_A} = \dfrac{m}{M}{N_A} = \dfrac{1}{4}.6,{02.10^{23}} = 1,{505.10^{23}}\) + Năng lượng tỏa ra khi tạo thành \(1g\) \(_2^4He\) từ các proton và nơtron là: \(\begin{array}{l}Q = N.\Delta m{c^2} = 1,{505.10^{23}}.0,0304.931.{c^2}\\ = 4,{26.10^{24}}MeV = 4,{26.10^{24}}.1,6.10^{-13}=6,{82.10^{11}}J\end{array}\)
Câu 16 :
Cho khối lượng của proton; nơtron; \(_{18}^{40}{\rm{Ar; }}_3^6Li\)lần lượt là 1,0073u; 1,0087u, 39,9525u, 6,0145u và 1u = 931,5MeV/c2. So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân \(_3^6Li\) thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân \(_{18}^{40}{\rm{Ar}}\)
Đáp án : B Phương pháp giải :
+ Vận dụng biểu thức tính năng lượng liên kết: \({{\rm{W}}_{lk}} = \left[ {Z{m_p} + \left( {A - Z} \right){m_n} - {m_X}} \right]{c^2}\) + Vận dụng biểu thức tính năng lượng liên kết riêng: \(\varepsilon = \frac{{{{\rm{W}}_{lk}}}}{A}\) Lời giải chi tiết :
Ta có, năng lượng liên kết riêng: \(\varepsilon = \frac{{{{\rm{W}}_{lk}}}}{A} = \frac{{\left[ {Z{m_p} + \left( {A - Z} \right){m_n} - {m_X}} \right]{c^2}}}{A}\) => Năng lượng liên kết riêng của Ar và Li là: \(\begin{array}{l}{\varepsilon _{{\rm{Ar}}}} = \frac{{\left[ {18.1,0073 + \left( {40 - 18} \right)1,0087 - 39,9525} \right]{c^2}}}{{40}}\\ = 9,{2575.10^{ - 3}}u{c^2}/nuclon = 8,62MeV/nuclon\end{array}\) \(\begin{array}{l}{\varepsilon _{Li}} = \frac{{\left[ {3.1,0073 + \left( {6 - 3} \right)1,0087 - 6,0145} \right]{c^2}}}{6}\\ = 5,{583.10^{ - 3}}u{c^2}/nuclon = 5,2MeV/nuclon\end{array}\) => So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân \(_3^6Li\) thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân \(_{18}^{40}{\rm{Ar}}\)lớn hơn một lượng là:\(8,62 - 5,2 = 3,42MeV/nuclon\)
Câu 17 :
Xét đồng vị Côban \(_{27}^{60}Co\) hạt nhân có khối lượng mCo = 59,934u. Biết khối lượng của các hạt: mp = 1,007276u, mn = 1,008665u. Độ hụt khối của hạt nhân đó
Đáp án : C Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức xác định độ hụt khối của hạt nhân X: \(\Delta m = Z{m_p} + \left( {A - Z} \right){m_n} - {m_X}\) Lời giải chi tiết :
Hạt nhân \(_{27}^{60}Co\) có: \(\left\{ \begin{array}{l}Z = 27\\N = A - Z = 60 - 27 = 33\end{array} \right.\) Độ hụt khối của hạt nhân: \(_{27}^{60}Co\) là: \(\Delta m = Z{m_p} + \left( {A - Z} \right){m_n} - {m_{Co}} = 27.1,007276 + 33.1,008665 - 59,934 = 0,548u\)
Câu 18 :
Cho phản ứng hạt nhân: \(_{\rm{1}}^{\rm{2}}{\rm{D}} + _{\rm{1}}^{\rm{3}}{\rm{T}} \to _{\rm{2}}^{\rm{4}}{\rm{He}} + _{\rm{0}}^{\rm{1}}{\rm{n}}\). Biết năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân tương ứng là: εD = 1,11 MeV/nuclôn, εT = 2,83 MeV/nuclôn, εHe = 7,10 MeV/nuclôn. Năng lượng tỏa ra của phản ứng hạt nhân này là
Đáp án : A Phương pháp giải :
Công thức tính năng lượng toả ra của phản ứng: ∆E = Wlks – Wlkt (Wlkt; Wlks lần lượt là tổng năng lượng liên kết của các hạt trước và sau phản ứng) Công thức liên hệ giữa năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng ε là: Wlk = A.ε Lời giải chi tiết :
Năng lượng toả ra của phản ứng hạt nhân: \(\Delta {\rm{E}} = {{\rm{W}}_{lkHe}}{\rm{ - }}{{\rm{W}}_{lkD}}{\rm{ - }}{{\rm{W}}_{lkT}}{\rm{ = (4}}{{\rm{\varepsilon }}_{{\rm{He}}}} - {\rm{3}}{{\rm{\varepsilon }}_{\rm{T}}} - {\rm{2}}{{\rm{\varepsilon }}_{\rm{D}}}{\rm{)}} = {\rm{17,69MeV}}\)
Câu 19 :
Trong phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng của hai hạt nhân X1 và X2 tạo thành hạt nhân Y và một nơtron bay ra: \(_{{Z_1}}^{{A_1}}{X_1} + _{{Z_2}}^{{A_2}}{X_2} \to _Z^AY + n\) nếu năng lượng liên kết của các hạt nhân X1, X2 và Y lần lượt là a, b, c thì năng lượng được giải phóng trong phản ứng đó:
Đáp án : C Phương pháp giải :
Áp dụng công thức tính năng lượng toả ra của phản ứng hạt nhân ∆E = Wlks – Wlkt Trong đó Wlkt, Wlks lần lượt là tổng năng lượng liên kết của các hạt trước và sau phản ứng Lời giải chi tiết :
Năng lượng được giải phóng trong phản ứng là: \({W_{toa}} = {W_{lkY}}-{W_{lk{X_1}}}-{W_{lk{X_2}}} = c-b-a\)
Câu 20 :
Bắn hạt α vào hạt nhân \(_7^{14}N\) đứng yên có phản ứng \(_7^{14}N + \alpha \to _8^{17}O + _1^1p\) . Các hạt sinh ra có cùng véctơ vận tốc. Cho khối lượng hạt nhân (đo bằng đơn vị u) xấp xỉ bằng số khối của nó. Tỉ số tốc độ của hạt nhân Oxi và tốc độ của hạt \(\alpha \) là:
Đáp án : A Lời giải chi tiết :
\(_7^{14}N + \alpha \to _8^{17}O + _1^1p\) Ta có: \(\overrightarrow {{v_O}} = \overrightarrow {{v_p}} \) Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: \({P_s}{\rm{ \;}} \leftrightarrow {m_\alpha }\overrightarrow {{v_\alpha }} {\rm{ \;}} = {m_O}\overrightarrow {{v_O}} {\rm{ \;}} + {m_p}\overrightarrow {{v_p}} \) \(\overrightarrow {{v_O}} {\rm{ \;}} = \overrightarrow {{v_p}} {\rm{ \;}} \to {m_\alpha }{v_\alpha }{\rm{ \;}} = \left( {{m_O} + {m_p}} \right){v_O} \to {v_O}{\rm{ \;}} = {v_p}{\rm{\;}} = \dfrac{{{m_\alpha }{v_\alpha }}}{{{m_O} + {m_p}}} = \dfrac{4}{{17 + 1}}{v_\alpha }{\rm{ \;}} = \dfrac{2}{9}{v_\alpha }{\rm{ }}\)
Câu 21 :
Một chất phóng xạ ban đầu có N0 hạt nhân. Sau 1 năm, còn lại một phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã. Sau 1 năm nữa, số hạt nhân còn lại chưa phân rã của chất phóng xạ đó là:
Đáp án : C Phương pháp giải :
Sử dụng công thức xác định số hạt nhân còn lại: \(N = {N_0}{2^{ - \frac{t}{T}}}\) Lời giải chi tiết :
t1 = 1năm thì số hạt nhân chưa phân rã (còn lại ) là N1, theo đề ta có : \[\frac{{{N_1}}}{{{N_0}}} = \frac{1}{{{2^{\frac{t}{T}}}}} = \frac{1}{3}\] Sau 1năm nữa tức là t2 = 2t1 năm thì số hạt nhân còn lại chưa phân rã là N2, ta có : \[\frac{{{N_2}}}{{{N_0}}} = \frac{1}{{{2^{\frac{{{t_2}}}{T}}}}} = \frac{1}{{{2^{\frac{{2{t_1}}}{T}}}}}\] \[ \Leftrightarrow \]\[\frac{{{N_2}}}{{{N_0}}} = {\left( {\frac{1}{{{2^{\frac{t}{T}}}}}} \right)^2} = {\left( {\frac{1}{3}} \right)^2} = \frac{1}{9}\]
Câu 22 :
\(_{92}^{235}U + _0^1n \to _{42}^{95}Mo + _{57}^{139}La + 2_0^1n + 7{e^ - }\) là một phản ứng phân hạch của Urani 235. Biết khối lượng hạt nhân : \({m_U} = {\rm{ }}234,99{\rm{ }}u\) ; \({m_{Mo}} = {\rm{ }}94,88{\rm{ }}u\) ;\({m_{La}} = {\rm{ }}138,87{\rm{ }}u\) ;\({m_n} = {\rm{ }}1,0087{\rm{ }}u\). Cho năng suất toả nhiệt của xăng là \({46.10^6}J/kg\). Khối lượng xăng cần dùng để có thể toả năng lượng tương đương với 1 gam U phân hạch ? Lấy \(1u{c^2} = 931MeV\)
Đáp án : D Phương pháp giải :
- Sử dụng công thức xác định số hạt: \(N = \dfrac{{{m_A}}}{A}.{N_A}\) - Năng lượng tỏa ra trong phản ứng: \(\Delta E{\rm{ }} = {\rm{ }}\left( {{\rm{ }}{M_0}-{\rm{ }}M{\rm{ }}} \right).{c^2}\) Lời giải chi tiết :
Ta có: \({m_U} = {\rm{ }}234,99{\rm{ }}u\) \({m_{M0}} = {\rm{ }}94,88{\rm{ }}u\) \({m_{La}} = {\rm{ }}138,87{\rm{ }}u\) \({m_n} = {\rm{ }}1,0087{\rm{ }}u\) \(q{\rm{ }} = {\rm{ }}{46.10^6}J/kg\) Số hạt nhân nguyên tử 235U trong \(1g{\rm{ }}U\) là : \(N = \dfrac{{{m_A}}}{A}.{N_A} = \dfrac{1}{{235}}.6,{02.10^{23}} = {\rm{ }}2,{5617.10^{21}}\) hạt Năng lượng toả ra khi giải phóng hoàn toàn 1 hạt nhân U phân hạch là: \(\begin{array}{l}\Delta E = \left( {{M_0} - M} \right){c^2}\\ = \left[ {\left( {{m_U} + {m_n}} \right) - \left( {{m_{Mo}} + {m_{La}} + 2{m_n}} \right)} \right]{c^2}\\ = \left[ {\left( {234,99u + 1,0087u} \right) - \left( {94,88u + 138,87u + 2.1,0087u} \right)} \right]{c^2}\\ = 0,2313u{c^2} = 215,3403MeV\end{array}\) Năng lượng khi 1 gam U phản ứng phân hạch : \(\begin{array}{l}E = \Delta E.N = 215,3403.2,{5617.10^{21}}\\ = 5,{5164.10^{23}}MeV = 8,{826.10^{10}}J\end{array}\) Khối lượng xăng cần dùng để có năng lượng tương đương \(m = \dfrac{{\Delta E}}{{{{46.10}^6}}} = \dfrac{{8,{{826.10}^{10}}}}{{{{46.10}^6}}} \approx 1919kg\)
Câu 23 :
Bom nhiệt hạch dùng làm phản ứng \(D{\rm{ }} + {\rm{ }}T \to He{\rm{ }} + {\rm{ }}n{\rm{ }} + {\rm{ }}18MeV\) Nếu có 1kmol He tạo thành thì năng lượng tỏa ra là: (khối lượng nguyên tử đã biết)
Đáp án : D Phương pháp giải :
Sử dụng công thức tính số hạt chứa trong n (mol) nguyên tử N = n.NA Lời giải chi tiết :
1kmol He chứa: N = n.NA = 103.6,02.1023 = 6,02.1026 nguyên tử He Theo bài cho, 1 hạt nhân He tạo thành toả năng lượng 18MeV 1kmol He tạo thành thì năng lượng tỏa ra là : Q = 18.6,02.1026 = 1,0836.1028 MeV = 17,34.1014 J
Câu 24 :
Cho phản ứng hạt nhân \({}_0^1n + {}_3^6Li \to {}_1^3H + \alpha \). Hạt nhân \({}_3^6Li\) đứng yên, nơtron có động năng Kn = 2 MeV. Hạt α và hạt nhân \({}_1^3H\) bay ra theo các hướng hợp với hướng tới của nơtron những góc tương ứng bằng θ = 150 và φ = 300. Lấy tỉ số giữa các khối lượng hạt nhân bằng tỉ số giữa các số khối của chúng. Giả sử phản ứng không kèm theo bức xạ γ. Phản ứng tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng?
Đáp án : C Phương pháp giải :
+ Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và công thức liên hệ giữa động lượng và động năng + Áp dụng định lí hàm số sin trong tam giác. + Công thức liên hệ giữa động năng và động lượng: p2 = 2mK. + Công thức tính năng lượng toả ra hoặc thu vào của phản ứng:\(\Delta E{\rm{ }} = {\rm{ }}{K_s}-{\rm{ }}{K_t}\) (Ks, Kt lần lượt là tổng động năng của các hạt sau và tổng động năng của các hạt trước phản ứng) Lời giải chi tiết :
Áp dụng đinh luật bảo toàn động lượng ta có: \(\overrightarrow {{P_n}} + \overrightarrow {{P_{Li}}} = \overrightarrow {{P_H}} + \overrightarrow {{P_\alpha }} \)  Ta có: P2 = 2mK, Kn = 2 MeV Áp dụng định lí hàm số sin trong tam giác ta được: \(\frac{{{P_H}}}{{\sin 15}} = \frac{{{P_n}}}{{\sin 135}} = \frac{{{P_\alpha }}}{{\sin 30}}\) \(\begin{array}{l} \Rightarrow {\left( {\frac{{{P_H}}}{{\sin 15}}} \right)^2} = {\left( {\frac{{{P_n}}}{{\sin 135}}} \right)^2} = {\left( {\frac{{{P_\alpha }}}{{\sin 30}}} \right)^2} \Leftrightarrow \frac{{3{K_H}}}{{{{\sin }^2}15}} = \frac{{1.{K_n}}}{{{{\sin }^2}135}} = \frac{{4{K_\alpha }}}{{{{\sin }^2}30}}\\ \Rightarrow {K_H} = 0,089MeV;{K_\alpha } = 0,25MeV\end{array}\) ∆E = Kα + KH – Kn = - 1,66 MeV < 0 => Thu 1,66 MeV
Câu 25 :
Cho khối lượng của hạt nhân \({}_2^4He\); prôtôn và nơtron lần lượt là 4,0015 u; 1,0073 u và 1,0087 u.Lấy 1 u = 1,66.10–27 kg; c = 3.108 m/s; NA = 6,02.1023 mol–1. Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 mol \({}_2^4He\) từ các nuclôn là
Đáp án : B Phương pháp giải :
+ Sử dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối để viết phương trình phản ứng + Áp dụng công thức tính năng lượng toả ra hay thu vào của phản ứng hạt nhân ∆E = (mt – ms)c2 + Công thức tính số hạt chứa trong n (mol) chất: N = n.NA (NA = 6,02.1023 (số Avogadro)) Lời giải chi tiết :
Phương trình phản ứng: \(2{}_1^1p + 2{}_0^1n \to {}_2^4He\) 1MeV = 1,6.10-13J Năng lượng toả ra khi tạo thành một hạt nhân He là: \(\Delta E{\rm{ = (2}}{{\rm{m}}_p} + 2{m_n} - {m_{He}}){c^2} = 28,41075MeV\) Số hạt nhân nguyên tử He chứa trong 1 mol nguyên tử He là: N = 6,02.1023 \( \to \) Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 mol heli là: \({\rm{E }} = {\rm{ }}N.\Delta E{\rm{ }} = {6,02.10^{23}}.28,41075{.1,6.10^{ - 13}} = {2,74.10^{12}}J\) |
