SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương VII - Hạt nhân nguyên tử

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương VII - Hạt nhân nguyên tử | Giải SBT Vật Lí lớp 12

Thanh Dung Ngày: 18-05-2022 Lớp 12

9.5 K

Tailieumoi.vn giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài tập cuối chương VII - Hạt nhân nguyên tử chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 12. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật Lí 12 Bài tập cuối chương VII - Hạt nhân nguyên tử

Bài VII.1 trang 118 SBT Vật Lí 12: Chỉ ra kết luận sai.

Trong hạt nhân $_{92}^{235} U$ thì

A. số prôtôn bằng $92.$

B. số nơtron bằng $235.$

C. số nuc lôn bằng $235.$

D. số nơtron bằng $143.$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết cấu tạo hạt nhân $_{Z}^{A} X$ có:

+ $A$ số hạt nuclon

+ $Z$ số hạt proton

+ $A - Z$ số hạt notron

Lời giải:

Hạt nhân $_{92}^{235} U$ có:

+ $235$ số hạt nuclon

+ $92$ số hạt proton

+ $143$ số hạt notron

Chọn B

Bài VII.2 trang 118 SBT Vật Lí 12: Hạt nhân $_{6}^{12} C$

A. mang điện tích $- 6 e .$

B. mang điện tích $+ 12 e$

C. mang điện tích $+ 6 e$

D. mang điện tích $- 12 e$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về cấu tạo hạt nhân: Hạt nhân $_{Z}^{A} X$ có điện tích $+ Z e$

Lời giải:

Hạt nhân $_{6}^{12} C$ có điện tích $+ 6 e$

Chọn C

Bài VII.3 trang 119 SBT Vật Lí 12: Chỉ ra phát biểu sai.

Hạt nhân hiđrô $_{1}^{1} H$

A. có điện tích $+ e$

B. không có độ hụt khối

C. có năng lượng liên kết bằng $0$

D. kém bền vững nhất

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về cấu tạo hạt nhân

Lời giải:

Hạt nhân hiđrô $_{1}^{1} H$

+ Có điện tích $+ e$

+ Không có độ hụt khối

+ Có năng lượng liên kết bằng $0$

Chọn D

Bài VII.4 trang 119 SBT Vật Lí 12: Trong một phản ứng hạt nhân có sự bảo toàn

A. khối lượng B. số nuclon

C. số nơtron D. số prôtôn

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng hạt nhân.

Lời giải:

Trong phản ứng hạt nhân có:

+ Bảo toàn số nuclon

+ Bảo toàn điện tích

+ Bảo toàn năng lượng

+ Bảo toàn động lượng

Chọn B

Bài VII.5 trang 119 SBT Vật Lí 12: Một mẫu chất phóng xạ nguyên chất ban đầu có $N_{0}$ hạt nhân. Chu kì bán rã của chất này là $T .$ Sau khoảng thời gian $t = 1, 5 T,$ kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa bị phân rã của mẫu chất phóng xạ này là

A. $\frac{N_{0}}{2, 5}$ B. $\frac{N_{0}}{3}$

C. $\frac{N_{0}}{2 \sqrt{2}}$ D. $\frac{N_{0}}{1, 5}$

Phương pháp giải:

Sử dụng định luật phóng xạ: Số hạt nhân phóng xạ còn lại sau thời gian $t$ là $N = \frac{N_{0}}{2^{\frac{t}{T}}}$

Lời giải:

Số hạt nhân phóng xạ còn lại sau thời gian $t$ là $N = \frac{N_{0}}{2^{\frac{t}{T}}} = \frac{N_{0}}{2^{\frac{1, 5 T}{T}}} = \frac{N_{0}}{2 \sqrt{2}}$

Chọn C

Bài VII.6 trang 119 SBT Vật Lí 12: Các hạt nhân đơtêri $_{1}^{2} H;$ triti $_{1}^{3} H$ ; heli $_{2}^{4} H e$ có năng lượng liên kết lần lượt là $2, 22 M e V; 8, 49 M e V$ và $28, 16 M e V .$ Các hạt nhân trên được sắp xếp theo thứ tự giảm dần về độ bền vững của hạt nhân là:

A. $_{1}^{2} H;_{2}^{4} H e;_{1}^{3} H$

B. $_{1}^{3} H;_{2}^{4} H e;_{1}^{2} H$

C. $_{1}^{2} H;_{1}^{3} H;_{2}^{4} H e$

D. $_{2}^{4} H e;_{1}^{3} H;_{1}^{2} H$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững

Sử dụng công thức tính năng lượng liên kết riêng là $σ = \frac{Δ E}{A}$

Lời giải:

+ Năng lượng liên kết riêng của $_{1}^{2} H$ là $σ_{_{1}^{2} H} = \frac{Δ E_{_{1}^{2} H}}{A_{_{1}^{2} H}} = \frac{2, 22}{2} = 1, 11 (M e V / n u c l o n)$

+ Năng lượng liên kết riêng của $_{1}^{3} H$ là $σ_{_{1}^{3} H} = \frac{Δ E_{_{1}^{3} H}}{A_{_{1}^{3} H}} = \frac{8, 49}{3} = 2, 83 (M e V / n u c l o n)$

+ Năng lượng liên kết riêng của $_{2}^{4} H e$ là $σ_{_{2}^{4} H e} = \frac{Δ E_{_{2}^{4} H e}}{A_{_{2}^{4} H e}} = \frac{28, 16}{3} = 7, 04 (M e V / n u c l o n)$

Vì $σ_{_{2}^{4} H e} > σ_{_{1}^{3} H} > σ_{_{1}^{2} H e}$ nên các hạt nhân trên được sắp xếp theo thứ tự giảm dần về độ bền vững của hạt nhân là: $_{2}^{4} H e;_{1}^{3} H;_{1}^{2} H$

Chọn D

Bài VII.7 trang 119 SBT Vật Lí 12: Có hai phản ứng hạt nhân:

$_{88}^{226} R a \to_{2}^{4} H e +_{86}^{222} R a$ (1)

$_{0}^{1} n +_{92}^{235} U \to_{54}^{139} X e +_{38}^{95} S r + 2_{0}^{1} n$ (2)

Phản ứng nào ứng với sự phóng xạ? Phản ứng nào ứng với sự phân hạch?

A. Cả hai phản ứng đều ứng với sự phóng xạ.

B. Cả hai phản ứng đều ứng với sự phân hạch.

C. Phản ứng (1) ứng với sự phóng xạ; phản ứng (2) ứng với sự phân hạch.

D. Phản ứng (1) ứng với sự phân hạch ; phản ứng (2) ứng với sự phóng xạ.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng phân hạch và phóng xạ

Lời giải:

Phản ứng (1) ứng với sự phóng xạ; phản ứng (2) ứng với sự phân hạch.

Chọn C

Bài VII.8 trang 119 SBT Vật Lí 12: Phóng xạ và phân hạch hạt nhân

A. đều là phản ứng tổng hợp hạt nhân.

B. đều không phải là phản ứng hạt nhân.

C. đều là phản ứng hạt nhân thu năng lượng.

D. đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng phân hạch và phóng xạ

Lời giải:

Phóng xạ và phân hạch hạt nhân đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

Chọn D

Bài VII.9 trang 120 SBT Vật Lí 12: Hạt nhân nào dưới đây chắc chắn không có tính phóng xạ?

A. $_{2}^{4} H e$ B. $_{6}^{14} C$

C. $_{15}^{32} P$ D. $_{27}^{60} C o$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phóng xạ.

Lời giải:

Phóng xạ xảy ra đối với hạt nhân không bền vững nên $_{2}^{4} H e$ không có tính phóng xạ

Chọn A

Bài VII.10 trang 120 SBT Vật Lí 12: Hạt nhân nào dưới đây, nếu nhận thêm nơtron sẽ bị phân hạch?

A. $_{2}^{3} H e$ B. $_{3}^{6} L i$

C. $_{53}^{130} I$ D. $_{92}^{235} U$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng phân hạch.

Lời giải:

$_{92}^{235} U$ nếu nhận thêm nơtron sẽ bị phân hạch

Chọn D

Bài VII.11 trang 120 SBT Vật Lí 12: Xét phản ứng:

$_{92}^{236} U * \to_{54}^{139} X e +_{38}^{95} S r + 2_{0}^{1} n$

Phản ứng này ứng với:

A. Sự phóng xạ

B. Sự phân hạch

C. Sự tổng hợp hạt nhân

D. Phản ứng hạt nhân kích thích

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng phân hạch.

Lời giải:

Phản ứng trên là phản ứng phân hạch.

Chọn B

Bài VII.12 trang 120 SBT Vật Lí 12: Hạt $α$ có khối lượng $m_{α} = 4, 0015 u .$ Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành $1 m o l$ heli.

Cho khối lượng của prôtôn: $m_{p} = 1, 0073 u;$ của nơtron $m_{n} = 1, 0087 u; 1 u = 1, {66055.10}^{- 27} k g;$ số A-vô-ga-đrô $N_{A} = 6, {023.10}^{23} m o l^{- 1} .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính năng lượng $Q = Δ E$

Lời giải:

+ Năng lượng một phản ứng

$\begin{array}{l} Q_{1} = Δ E = Δ m c^{2} \\ = (Z m_{p} + N m_{n} - m_{α}) c^{2} \\ = (2.1, 0073 + 2.1, 0087 - 4, 0015) .931 \\ = 28, 3955 M e V \end{array}$

+ Số hạt Heli có trong một mol là $N_{A}$ vậy năng lượng tỏa ra khi tạo thành $1 m o l$ heli:

$Q = N_{A} Q_{1} = 6, {023.10}^{23} .28, 3955 = {171.10}^{23} M e V$

Bài VII.13 trang 120 SBT Vật Lí 12: Hạt nhân urani

_{92}^{238} U

sau một chuỗi phân rã biến đổi thành hạt nhân chì

_{82}^{206} P b .

Trong quá trình biến đổi đó, chu kì bán rã của

_{92}^{238} U

biến đổi thành hạt nhân chì là

4, {47.10}^{9}

năm. Một khối đá được phát hiện có chứa

1, {188.10}^{20}

hạt nhân

_{92}^{238} U

và

6, {239.10}^{18}

hạt nhân

_{82}^{206} P b .

Giả sử khối đá lúc mới hình thành không chứa chì và tất cả lượng chì có mặt trong đó đều là sản phẩm phân rã của

_{92}^{238} U

. Hãy tính tuổi của khối đá đó khi được phát hiện.

Phương pháp giải:

Sử dụng định luật phóng xạ Số hạt nhân phóng xạ còn lại sau thời gian $t$ là $N = \frac{N_{0}}{2^{\frac{t}{T}}}$

Lời giải:

+ Số hạt nhân phóng xạ $_{92}^{238} U$ còn lại sau thời gian $t$ là $N = \frac{N_{0}}{2^{\frac{t}{T}}}$

+ Số hạt nhân $_{92}^{238} U$ bị phóng xạ: $Δ N = N_{0} - N = (1 - \frac{1}{2^{\frac{t}{T}}}) N_{0}$ , đây cũng chính là số hạt nhân $_{82}^{206} P b$ sinh ra

Vậy

$\begin{array}{l} \frac{Δ N}{N} = \frac{1 - \frac{1}{2^{\frac{t}{T}}}}{\frac{1}{2^{\frac{t}{T}}}} = 2^{\frac{t}{T}} - 1 \\ = \frac{6, {239.10}^{18}}{1, {188.10}^{20}} \approx 0, 0525 \\ \Rightarrow 2^{\frac{t}{T}} = 1, 0525 \\ \Rightarrow t = T \log_{2} 1, 0525 \\ = 4, {47.10}^{9} \log_{2} 1, 0525 \approx 3, {3.10}^{8} (n ă m) \end{array}$

Bài VII.14 trang 121 SBT Vật Lí 12: Dùng hạt $α$ để bắn phá hạt nhân nhôm, ta được hạt nhân phôtpho theo phản ứng:

$_{2}^{4} H e +_{13}^{27} A l \to_{15}^{30} P +_{0}^{1} n$

Cho $m_{A l} = 26, 974 u; m_{P} = 29, 970 u; m_{H e} = 4, 0015 u; 1 u = 931 M e V / c^{2} .$

Tính động năng tối thiểu của hạt $α$ (theo đơn vị $M e V)$ để phản ứng này có thể xảy ra. Bỏ qua động năng của các hạt sinh ra sau phản ứng.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính năng lượng $Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2}$

Lời giải:

Ta có năng lượng tối thiểu của hạt $α$ bằng năng lượng phản ứng cần thu để xảy ra:

$\begin{array}{l} W_{α_{min}} = | Q | \\ = | (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2} | \\ = | (4, 0015 + 26, 974 - 29, 97 - 1, 0087) .931 | \\ = 2, 9792 M e V \end{array}$

Bài VII.15 trang 121 SBT Vật Lí 12: Một hạt nhân $X,$ ban đầu đứng yên, phóng xạ $α$ và biến thành hạt nhân $Y .$ Biết hạt nhân $X$ có số khối là $A,$ hạt $α$ phát ra có tốc độ $v .$ Lấy khối lượng hạt nhân bằng số khối của nó tính theo đơn vị $u .$ Tính tốc độ của hạt nhân $Y$ theo $A$ và $v .$

Phương pháp giải:

Phương trình phản ứng hạt nhân: $X \to Y + α$

Lời giải:

Bảo toàn động lượng: $\vec{p_{Y}} + \vec{p_{α}} = \vec{p_{X}} = \vec{0}$ $\Rightarrow \vec{p_{Y}} = - \vec{p_{α}}$

$\begin{array}{l} \Rightarrow p_{Y} = p_{α} \\ \Leftrightarrow m_{Y} v_{Y} = m_{α} v_{α} \\ \Leftrightarrow \frac{m_{α}}{m_{Y}} = \frac{v_{Y}}{v_{α}} \\ \Rightarrow v_{Y} = \frac{m_{α}}{m_{Y}} v_{α} = \frac{4}{A - 4} v \end{array}$

Bài VII.16 trang 121 SBT Vật Lí 12: Xét phản ứng tổng hợp hai hạt nhân đơteri:

$_{1}^{2} D +_{1}^{2} D \to_{1}^{3} T +_{1}^{1} H$

Cho $m_{D} = 2, 0136 u; m_{T} = 3, 016 u; m_{H} = 1, 0073 u; 1 u = 931 M e V / c^{2} .$

a) Tính năng lượng mà một phản ứng tỏa ra (theo đơn vị $M e V) .$

b) Cho rằng tỉ lệ khối lượng nước nặng ( $D_{2} O)$ trong nước thường là $0, 015 % .$ Tính năng lượng có thể thu được nếu lấy toàn bộ đơteri trong $1 k g$ nước thường làm nhiên liệu hạt nhân.