Trong Vật lý 12, bài tập vật lý hạt nhân mức độ khó yêu cầu học sinh vận dụng tổng hợp kiến thức về phản ứng hạt nhân, năng lượng liên kết và định luật bảo toàn. Luyện tập các dạng bài nâng cao không chỉ giúp củng cố lý thuyết mà còn rèn luyện tư duy phân tích, rất cần thiết cho kỳ thi THPT Quốc gia.
Tính số proton
Biết số Avogadro NA = 6,02.1023 hạt/mol và coi khối lượng của hạt nhân bằng số khối của nó. Số proton có trong 0,27 g là
Ta có:
Mỗi hạt nhân Al1327 có 13 prôtôn.
Số proton có trong 0,27 gam là 6,02.1021.13 = 7,826.1022
Xác định ưu điểm của việc sử dụng tia phóng xạ
Ưu điểm lớn nhất của việc sử dụng tia phóng xạ để bảo quản thực phẩm là
Ưu điểm lớn nhất của việc sử dụng tia phóng xạ để bảo quản thực phẩm là giúp thực phẩm tươi ngon lâu hơn.
Chọn đáp án thích hợp
Hạt nhân nào sau đây không thể phân hạch?
Hạt nhân không thể phân hạch là: .
Tìm đáp án không thích hợp
Phản ứng hạt nhân nào sau đây không phải là phản ứng nhiệt hạch?
Phản ứng hạt nhân không phải phản ứng nhiệt hạch là:
Chọn phương án thích hợp
Dòng các pôzitrôn () là
Dòng các pôzitrôn () là tia β+.
Tính độ hụt khối của hạt nhân
Cho khối lượng hạt nhân là 106,8783 amu, của nơtrôn là 1,0087 amu; của prôtôn là 1,0073 amu. Độ hụt khối của hạt nhân
là:
Ta có:
∆m = Zmp + Nmn – mx = 47mp + 60 mn - m = 0,9868 amu
Xét tính đúng sai của các nhận định
Khi nói về ứng dụng của phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và bảo quản thực phẩm.
a. Cây trồng biến đổi gen nhờ bức xạ có thể giảm thiểu việc sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu. Đúng||Sai
b. Tất cả các loại cây trồng biến đổi gen đều an toàn với môi trường và con người. Sai||Đúng
c. Phương pháp đánh dấu phóng xạ giúp theo dõi quá trình hấp thụ phân bón của cây trồng. Đúng||Sai
d. Chiếu xạ thực phẩm luôn làm thay đổi màu sắc và hương vị của sản phẩm. Sai||Đúng
Khi nói về ứng dụng của phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và bảo quản thực phẩm.
a. Cây trồng biến đổi gen nhờ bức xạ có thể giảm thiểu việc sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu. Đúng||Sai
b. Tất cả các loại cây trồng biến đổi gen đều an toàn với môi trường và con người. Sai||Đúng
c. Phương pháp đánh dấu phóng xạ giúp theo dõi quá trình hấp thụ phân bón của cây trồng. Đúng||Sai
d. Chiếu xạ thực phẩm luôn làm thay đổi màu sắc và hương vị của sản phẩm. Sai||Đúng
a. Cây trồng biến đổi gen có thể được tạo ra để kháng sâu bệnh, giảm nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu, hoặc tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng, từ đó giảm lượng phân bón cần thiết.
b. Cây trồng biến đổi gen có thể gây ra những tác động không lường trước đến môi trường và sức khỏe con người. Cần có những đánh giá kỹ lưỡng về rủi ro trước khi đưa vào ứng dụng rộng rãi.
c. Bằng cách sử dụng phân bón có chứa đồng vị phóng xạ, các nhà khoa học có thể theo dõi quá trình hấp thụ và chuyển hóa dinh dưỡng trong cây trồng.
d. Không phải tất cả các loại thực phẩm chiếu xạ đều bị thay đổi màu sắc và hương vị. Việc thay đổi này phụ thuộc vào loại thực phẩm, liều lượng chiếu xạ và điều kiện chiếu xạ.
Ghi kết quả đúng vào ô trống
Một nhà máy điện nguyên tử dùng 
phân hạch tỏa ra 200 MeV. Hiệu suất của nhà máy là 30%. Biết công suất của nhà máy là 1920 MW. Xét hoạt động của nhà máy trong 1 ngày. Khối lượng hạt nhân cần dùng là bao nhiêu kg? Biết NA = 6,02.1023 (Kết quả làm tròn đến 4 chữ số có nghĩa).
Đáp án: 6753
Một nhà máy điện nguyên tử dùng phân hạch tỏa ra 200 MeV. Hiệu suất của nhà máy là 30%. Biết công suất của nhà máy là 1920 MW. Xét hoạt động của nhà máy trong 1 ngày. Khối lượng hạt nhân cần dùng là bao nhiêu kg? Biết NA = 6,02.1023 (Kết quả làm tròn đến 4 chữ số có nghĩa).
Đáp án: 6753
Năng lượng do nhà máy cung cấp trong thời gian 1 ngày là:
(1920.106.86400)/0,3 5,53.1014 (J)
Số phản ứng xảy ra trong nhà máy là:
(5,53.1014)/(200.1,6.10-13) 1,73.1025
Khối lượng U cần dùng là:
(1,73.1025.235)/( 6,02.1023) 6753 kg
Tính khối lượng hạt nhân
Hạt nhân có độ hụt khối là 0,0627 amu. Cho khối lượng của proton và notron lần lượt là 1,0073 amu và 1,0087 amu. Khối lượng của hạt nhân
là
Ta có:
Xét tính đúng sai của các khẳng định
Pôlôni là chất phóng xạ, nó phóng ra một hạt anpha và biến đổi thành hạt nhân con X. Chu kì bán rã của Pôlôni là T = 138 ngày, số avôgađrô là NA = 6,02.1023 mol-1, ban đầu có 0,1g .
a. Hạt nhân X có 82 proton và 210 neutron.Sai||Đúng
b. Số hạt ban đầu gần bằng 2,87.1023.Đúng||Sai
c. Số hạt còn lại sau 276 ngày gần bằng 7,175.1020 hạt. Sai||Đúng
d. Độ phóng xạ của mẫu sau 276 ngày 4,17.1015 Bq. Đúng||Sai
Pôlôni là chất phóng xạ, nó phóng ra một hạt anpha và biến đổi thành hạt nhân con X. Chu kì bán rã của Pôlôni là T = 138 ngày, số avôgađrô là NA = 6,02.1023 mol-1, ban đầu có 0,1g .
a. Hạt nhân X có 82 proton và 210 neutron.Sai||Đúng
b. Số hạt ban đầu gần bằng 2,87.1023.Đúng||Sai
c. Số hạt còn lại sau 276 ngày gần bằng 7,175.1020 hạt. Sai||Đúng
d. Độ phóng xạ của mẫu sau 276 ngày 4,17.1015 Bq. Đúng||Sai
a. Số proton Z=82, số neutron N=A-Z=126.
b.
c.
d.
Chọn phương án thích hợp
Pôlôni là chất phóng xạ α. Ban đầu có một mẫu
nguyên chất. Khối lượng
trong mẫu ở các thời điểm t = t0, t = t0 + 2∆t và t = t0 + 3∆t ; (∆t > 0) có giá trị lần lượt là m0, 8g và 1g. Giá trị của m0 là
Gọi M là khối lượng ban đầu của Pôlôni , ta có:
Nên ta lại có :
Chọn phương án thích hợp
Các tia được sắp xếp theo khả năng đâm xuyên tăng dần khi 3 tia này xuyên qua không khí là
Các tia được sắp xếp theo khả năng đâm xuyên tăng dần khi 3 tia này xuyên qua không khí là α, β, γ.
Chọn phương án thích hợp
Ưu điểm của việc sử dụng dược chất phóng xạ trong điều trị ung thư là
Ưu điểm của việc sử dụng dược chất phóng xạ trong điều trị ung thư là có thể tiêu diệt tế bào ung thư ở những vị trí khó tiếp cận.
Ghi kết quả đúng vào ô trống
Một chất phóng xạ tại thời điểm ban đầu có 2000 hạt nhân với chu kì bán rã là T. Sau khoảng thời gian 2T số hạt nhân còn lại là bao nhiêu?
Đáp án: 500
Một chất phóng xạ tại thời điểm ban đầu có 2000 hạt nhân với chu kì bán rã là T. Sau khoảng thời gian 2T số hạt nhân còn lại là bao nhiêu?
Đáp án: 500
Ta có:
Ghi kết quả đúng vào ô trống
Dược chất phóng xạ FDG có thành phần là đồng vị với chu kì bán rã là 110 phút, được sử dụng trong chụp ảnh cắt lớp PET. Dược chất này được sản xuất bằng cách bắn phá vào các hạt đồng vị nhờ một loại hạt được tăng tốc bằng máy gia tốc. Trước khi chụp ảnh cắp lớp PET, bệnh nhân sẽ được tiêm liều lượng dược chất FDG để đảm bảo độ phóng xạ trên mỗi kg cân nặng là 0,1 mCi không đổi. Hai bệnh nhân cùng cân nặng, cùng sử dụng FDG trong cùng một đợt sản xuất, nhưng được tiêm ở 2 thời điểm cách nhau 60 phút. Bệnh nhân 2 phải tiêm lượng FDG nhiều hơn bệnh nhân 1 bao nhiêu phần trăm? (Kết quả làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa)
Đáp án: 28,2
Dược chất phóng xạ FDG có thành phần là đồng vị với chu kì bán rã là 110 phút, được sử dụng trong chụp ảnh cắt lớp PET. Dược chất này được sản xuất bằng cách bắn phá vào các hạt đồng vị nhờ một loại hạt được tăng tốc bằng máy gia tốc. Trước khi chụp ảnh cắp lớp PET, bệnh nhân sẽ được tiêm liều lượng dược chất FDG để đảm bảo độ phóng xạ trên mỗi kg cân nặng là 0,1 mCi không đổi. Hai bệnh nhân cùng cân nặng, cùng sử dụng FDG trong cùng một đợt sản xuất, nhưng được tiêm ở 2 thời điểm cách nhau 60 phút. Bệnh nhân 2 phải tiêm lượng FDG nhiều hơn bệnh nhân 1 bao nhiêu phần trăm? (Kết quả làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa)
Đáp án: 28,2
Phương trình phản ứng: .
=0,1 mCi
Gọi A₀ là lượng FDG ban đầu (tại thời điểm sản xuất).
Sau 60 phút, lượng FDG còn lại là: A = A₀ * 2^(- 60/110) ≈ 0,78A₀.
Để đảm bảo liều lượng cho bệnh nhân thứ hai vẫn là 0,1 mCi/kg, cần phải tiêm thêm một lượng là: A₀ - 0,78A₀ = 0,22A₀.
Phần trăm lượng FDG cần tiêm thêm cho bệnh nhân thứ hai so với bệnh nhân thứ nhất là:
(0,22A₀ / 0,78A₀) * 100% ≈ 28,2%.
Xác định động năng mỗi hạt sinh ra
Người ta dùng hạt prôtôn có động năng 1,6 MeV bắn vào hạt nhân đứng yên, sau phản ứng thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng. Giả sử phản ứng không kèm theo bức xạ
Biết năng lượng tỏa ra của phản ứng là 17,4 MeV. Động năng của mỗi hạt sinh ra bằng
Theo định luật bảo toàn năng lượng toàn phần:
với
Suy ra MeV
Tính số neutron
Cho số Avogadro NA = 6,023.1023 mol-1; lấy khối lượng của một mol chất đơn nguyên tử tính ra gam bằng số khối của hạt nhân chất đó. Số neutron có trong 4 gam cacbon xấp xĩ bằng
- Số neutron trong một hạt nhân là: N = A – Z
- Sô neutron có trong 4 gam là:
hạt
Ghi kết quả đúng vào ô trống
Cho hạt nhân Đơtêri . Biết mP = 1,0073 amu; mN = 1,0087 amu; mD = 2,0136 amu; 1 amu = 931MeV/c2. Năng lượng liên kết của hạt nhân bằng bao nhiêu MeV? (Kết quả làm tròn sau dấu phẩy hai chữ số thập phân).
Đáp án: 2,23
Cho hạt nhân Đơtêri . Biết mP = 1,0073 amu; mN = 1,0087 amu; mD = 2,0136 amu; 1 amu = 931MeV/c2. Năng lượng liên kết của hạt nhân bằng bao nhiêu MeV? (Kết quả làm tròn sau dấu phẩy hai chữ số thập phân).
Đáp án: 2,23
Độ hụt khối của hạt nhân D:
Δm = ∑ mP + ∑ mN ─ mD = 1.mP +1.mN – mD = 0,0024 amu
Năng lượng liên kết của hạt nhân D:
Wlk = Δm.c2 = 0,0024.uc2 2,23 MeV
Xét tính đúng sai của các nhận định
Khi nói về nguyên tử trong vật lí hạt nhân.
a. Một đơn vị khối lượng nguyên tử (1amu) bằng khối lượng của hạt nhân . Đúng||Sai
b. Nucleon là tổng số hạt proton, neutron và electron trong hạt nhân. Sai||Đúng
c. Hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương bằng +Ze. Đúng||Sai
d. Điện tích của hạt nhân đúng là điện tích của nguyên tử. Sai||Đúng
Khi nói về nguyên tử trong vật lí hạt nhân.
a. Một đơn vị khối lượng nguyên tử (1amu) bằng khối lượng của hạt nhân . Đúng||Sai
b. Nucleon là tổng số hạt proton, neutron và electron trong hạt nhân. Sai||Đúng
c. Hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương bằng +Ze. Đúng||Sai
d. Điện tích của hạt nhân đúng là điện tích của nguyên tử. Sai||Đúng
a. Theo định nghĩa khối lượng nguyên tử.
b. Nucleon là tổng số hạt proton và neutron trong hạt nhân.
c. Proton mang điện tích dương, neutron trung hòa về điện nên điện tích của hạt nhân là tổng điện tích của các proton.
d. Nguyên tử bao gồm hạt nhân và các êlectron chuyển động xung quanh hạt nhân.
Số hạt proton trong hạt nhân (+Ze) luôn bằng số hạt electron (-Ze) nên nguyên tử trung hòa về điện.
Chọn đáp án đúng
Giả sử, một nhà máy điện hạt nhân dùng nhiên liệu urani . Biết công suất phát điện là 500 MW và hiệu suất chuyển hóa năng lượng hạt nhân thành điện năng là 20%. Cho rằng khi một hạt nhân urani
phân hạch thì toả ra năng lượng là 3,2.10–11 J. Lấy NA = 6,02.1023 mol–1 và khối lượng mol của
là 235 g/mol. Nếu nhà máy hoạt động liên tục thì lượng urani
mà nhà máy cần dùng trong 365 ngày là
Năng lượng thực tế cần cung cấp trong 356 ngày là:
Khối lượng U cần dùng là:
= 962 kg
Theo Nghị định 147/2024/ND-CP, bạn cần xác thực tài khoản trước khi sử dụng tính năng này. Chúng tôi sẽ gửi mã xác thực qua SMS hoặc Zalo tới số điện thoại mà bạn nhập dưới đây:
