Với tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 12 Phản ứng phân hạch hay, chi tiết cùng với 23 câu hỏi trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí lớp 12.

Vật Lí 12 Bài 38: Phản ứng phân hạch

A. Lý thuyết Phản ứng phân hạch

	Phản ứng phân hạch	Phản ứng nhiệt hạch
Khái niệm	Là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn	Là phản ứng trong đó hai hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn
Điều kiện xảy ra	Phải truyền cho X một năng lượng đủ lớn (năng lượng kích hoạt) vào cỡ vài MeV để X chuyển sang trạng thái kích thích X*, trạng thái này không bền vững và X sẽ phân hạch	- Nhiệt độ cao cỡ 108 ℃. - Mật độ hạt nhân lớn. - thời gian duy trì nhiệt độ lâu.
Ví dụ
Năng lượng	Là phản ứng tỏa năng lượng	Là phản ứng tỏa năng lượng
Phản ứng phân hạch có điều khiển	- Phản ứng dây chuyển là phản ứng chất sản phẩm là tác nhân kích thích để phản ứng xảy ra, như vậy các phản ứng cứ nối tiếp nhau. - Gọi k là số hạt nhân được giải phóng sau 1 lần phân hạch Nếu k > 1 phản ứng dây chuyền tắt dần k = 1 Phản ứng dây chuyển có điều khiển, để phản ứng tự duy trì ổn định. Được dùng trong lò phản ứng hạt nhân k > 1 phản ứng tự duy trì tăng nhanh có thể gây cháy nổ. Được dùng trong Bom	- Chỉ thực hiện được ở dạng không kiểm soát (Bom) Hiện này chưa kiểm soát được

B. Trắc nghiệm Phản ứng phân hạch

Câu 1: Hệ số nơtron:

A. tỉ lệ với công suất tỏa nhiệt của lò phản ứng hạt nhân

B. trong bom nguyên tử và trong lò phản ứng hạt nhân khi hoạt động đều lớn hơn 1

C. trong bom nguyên tử và trong lò phản ứng hạt nhân khi hoạt động có giá trị nhỏ hơn 1

D. lớn hơn 1 trong bom nguyên tử và bằng 1 trong lò phản ứng hạt nhân.

- Điều kiện xảy ra phản ứng dây chuyền:

- Số hạt nhân nơtron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch (hệ số nhân nơtron)

   + Nếu k < 1 thì phản ứng dây chuyền không xảy ra.

   + Nếu k = 1 thì phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ nơtron không đổi. Đó là phản ứng dây chuyền điều khiển được xảy ra trong các lò phản ứng hạt nhân.

   + Nếu k > 1 thì dòng nơ tron tăng liên tục theo thời gian, dẫn đến vụ nổ nguyên tử.

   + Ngoài ra khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu gọi là khối lượng tới hạn m_th.

Chọn đáp án D

Câu 2: Trong phản ứng phân hạch urani  , năng lượng trung bình tỏa ra khi một hạt nhân bị phân hạch là 200 MeV. Khi 1 kg  phân hạch hoàn toàn thì tỏa ra năng lượng là:

A. 8,21.10¹³ J      B. 4,11.10¹³ J

C. 5,25.10¹³ J      D. 6,23.10²¹ J

- Khi 1 kg ²³⁵U phân hạch hoàn toàn thì tỏa ra năng lượng là:

Chọn đáp án A

Câu 3: Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani  , năng lượng trung bình tỏa ra trong mỗi phân hạch là E = 200 MeV. Biết số Avôgađrô N_A = 6,022.10²³ mol^-1. Một nhà máy điện nguyên tử có công suất 5000 MW, hiệu suất 25%, lượng nhiên liệu urani nhà máy tiêu thụ hàng năm là:

A. 3640 kg      B. 3860 kg

C. 7694 kg      D. 2675 kg

- Năng lượng do m kg nhiên liệu urani tỏa ra khi phân hạch là:

Chọn đáp án C

Câu 4: Một phản ứng phân hạch:

- Biết năng lượng liên kết riêng của  lần lượt là 7,7 MeV ; 8,7 MeV ; 8,45 MeV. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng là

A. 132,6 MeV      B. 182,6 MeV

C. 168,2 MeV      D. 86,6 MeV

Năng lượng tỏa ra bằng hiệu số năng lượng liên kết của các hạt trước và sau phản ứng:

   E = 93.8,7 + 140.8,45 – 235.7,7 = 182,6 MeV.

Chọn đáp án B

Câu 5: Một phản ứng phân hạch:

   

- Biết các khối lượng:

   

- Năng lượng tỏa ra khi phân hạch một hạt nhân  là:

A. 168,752 MeV      B. 175,923 MeV

C. 182,157 MeV      D. 195,496 MeV

- Năng lượng tỏa ra khi phân hạch một hạt nhân ²³⁵U là:

   E = m_n + m_U – (m_I + m_Y + 3.m_n) = 175,923 MeV

Chọn đáp án B

Câu 6: Chọn câu Đúng. Sự phân hạch là sự vỡ một hạt nhân nặng:

A. thường xảy ra một cách tự phát thành nhiều hạt nhân nặng hơn.

B. Thành hai hạt nhân nhẹ hơn khi hấp thụ một nơtron.

C. thành hai hạt nhân nhẹ hơn và vài nơtron, sau khi hấp thụ một nơtron chậm.

D. Thành hai hạt nhân nhẹ hơn, thường xảy ra một cách tự phát.

- Phản ứng phân hạch là hiện tượng một hạt nhân nặng sau khi hấp thụ một nơtron chậm sẽ vỡ thành hai hai hạt nhân trung bình cùng với vài nơtron.

Chọn đáp án C

Câu 7: Năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch chủ yếu ở dạng:

A. quang năng

B. năng lượng nghỉ

C. động năng

D. hóa năng

- Năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch chủ yếu ở dạng động năng của các hạt nhân con.

Chọn đáp án C

Câu 8: ứng phân hạch  không có đặc điểm

A. số nơtron tạo ra sau phản ứng nhiều hơn nơtron bị hấp thụ

B. phản ứng tỏa năng lượng

C. có thể xảy ra theo kiểu phản ứng dây truyền

D. có 2 đến 3 proton sinh ra sau mỗi phản ứng

- Phản ứng phân hạch  không có đặc điểm có 2 đến 3 proton sinh ra sau mỗi phản ứng.

- Phản ứng phân hạch là phản ứng mà trong đó một hạt nhân rất nặng hấp thu một nơtron chậm rồi vỡ ra thành hai hạt nhân trung bình đồng thời phóng ra từ 2 đến 3 nơtron và tỏa ra năng lượng lớn.

Chọn đáp án D

Câu 9: Tìm phát biểu sai. Phản ứng phân hạch  có đặc điểm:

A. số nơtron tạo ra sau phản ứng nhiều hơn nơtron bị hấp thụ

B. phản ứng tỏa năng lượng

C. xảy ra theo phản ứng dây chuyền nếu có một lượng  đủ lớn

D. quá trình phân hạch là do proton bắn phá hạt nhân urani

- Phản ứng phân hạch là phản ứng mà trong đó một hạt nhân rất nặng hấp thu một nơtron chậm rồi vỡ ra thành hai hạt nhân trung bình đồng thời phóng ra từ 2 đến 3 nơtron và tỏa ra năng lượng lớn.

Chọn đáp án D

Câu 10: Vật liệu có thể đóng vào trò “chất làm chậm” tốt nhất đối với nơtron là:

A. kim loại nặng

B. than chì

C. khí kém

D. bê tông

- Vật liệu có thể đóng vào trò “chất làm chậm” tốt nhất đối với nơtron là than chì.

Chọn đáp án B

Câu 11: Khi  bị bắn phá bởi các nơtron chậm, nó hấp thụ một hạt nơtron rồi sau đó phát ra hai hạt β. Kết quả là tạp thành hạt nhân:

- Áp dụng định luật bảo toàn số khối và bảo toàn nguyên tử số, ta có :

Chọn đáp án C

Câu 12: Phản ứng nào sau đây là phản ứng phân hạch?

- Phản ứng phân hạch là phản ứng mà trong đó một hạt nhân rất nặng hấp thu một nơtron chậm rồi vỡ ra thành hai hạt nhân trung bình đồng thời phóng ra từ 2 đến 3 nơtron và tỏa ra năng lượng lớn.

- Ví dụ:

Chọn đáp án D

Câu 13: Phát biểu nào sau đây là sai?

A. Hệ số nhân nơtrôn s là số nơtrôn trung bình còn lại sau mỗi phân hạch, gây được phân hạch tiếp theo.

B. Hệ số nhân nguồn s > 1 thì hệ thống vượt hạn, phản ứng dây chuyền không kiểm soát được, đó là trường hợp xảy ra trong các vụ nổ bom nguyên tử.

C. Hệ số nhân nguồn s = 1 thì hệ thống tới hạn, phản ứng dây chuyền kiểm soát được, đó là trường hợp xảy ra trong các nhà máy điện nguyên tử.

D. Hệ số nhân nguồn s < 1 thì hệ thống dưới hạn, phản ứng dây chuyền xảy ra chậm, ít được sử dụng.

- Hệ số nhân nguồn s < 1 thì hệ thống dưới hạn, phản ứng dây chuyền không xảy ra.

Chọn đáp án D

Câu 14: Phản ứng phân hạch U235 dùng trong lò phản ứng hạt nhân và cả trong bom nguyên tử. Tìm sự khác biệt căn bản giữa lò phản ứng và bom nguyên tử.

A. Số nơtron được giải phóng trong mỗi phản ứng phân hạch ở bom nguyên tử nhiều hơn ở lò phản ứng.

B. Năng lượng trung bình được mỗi nguyên tử urani giải phóng ra ở bom nguyên tử nhiều hơn hơn ở lò phản ứng

C. Trong lò phản ứng số nơtron có thể gây ra phản ứng phân hạch tiếp theo được khống chế.

D. Trong lò phản ứng số nơtron cần để gây phản ứng phân hạch tiếp theo thì nhỏ hơn ở bom nguyên tử.

Trong lò phản ứng, khi số nơtron tăng lên quá nhiều (k > 1) người ta cho các thanh điều khiển có chứa Bo hoặc cađimi ngập sâu vào khu vực chứa nhiên liệu phân hạch để hấp thụ số nơtron thừa.

Chọn đáp án C

Câu 15: Tìm phát biểu đúng.

A. Phản ứng phân hạch dây chuyền chỉ xảy ra nếu tổng khối lượng của khối chất tham gia phản ứng nhỏ hơn hoặc bằng một giá trị tới hạn nào đó (m ≤ m₀).

B. Phản ứng phân hạch dây chuyền chỉ xảy ra nếu tổng khối lượng của khối chất tham gia phản ứng lớn hơn hoặc bằng một giá trị tới hạn nào đó (m > m₀).

C. Phản ứng phân hạch dây chuyền luôn xảy ra, không phụ thuộc vào khối lượng của khối chất tham gia phản ứng.

D. Khối lượng tới hạn của các nguyên tố hóa học khác nhau là như nhau.

- Để giảm thiểu số notron bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo có k ≥ 1, thì khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu, gọi là khối lượng tới hạn m₀.

Chọn đáp án B

Câu 16: Các thanh Cađimi trong lò phản ứng hạt nhân có tác dụng:

A. Hấp thụ các nơtron tạo ra từ sự phân hạch

B. Như chất xúc tác để phản ứng xảy ra

C. Làm cho sự phân hạch nhanh hơn

D. Tạo ra các nơtron duy trì phản ứng phân hạch

- Để đảm bảo cho hệ số nhân nơtron bằng 1, trong lò phản ứng người ta dùng các thanh điều khiển có chứa bo hay cađimi, là các chất có tác dụng hấp thụ nơtron.

Chọn đáp án A

Câu 17: Nơtron nhiệt là:

A. nơtron ở trong môi trường có nhiệt độ cao.

B. nơtron có năng lượng cỡ 0,01eV.

C. nơtron chuyển động với vận tốc rất lớn và tỏa nhiệt.

D. nơtron có động năng rất lớn.

- Nơtron nhiệt là nơ tron đã được giảm tốc, có năng lượng rất nhỏ, cỡ 0,01eV.

Chọn đáp án B

Câu 18: Đặc điểm nào sau đây là một trong các đặc điểm khác nhau giữa sự phân hạch và sự phóng xạ:

A. Sự phân hạch là phản ứng hạt nhân có điều khiển còn sự phóng xạ có tính tự phát và không điều khiển được.

B. Sự phân hạch là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng còn sự phòng xạ là phản ứng hạt nhân thu năng lượng.

C. Sản phẩm của phản ứng hạt nhân có tính ngẫu nhiên còn sản phẩm của sự phóng xạ đã biết trước.

D. Trong quá trình phân hạch động lượng được bảo toàn còn trong quá trình phóng xạ thì động lượng thay đổi.

- A. Sai vì có những phản ứng phân hạch không điều khiển được. Ví dụ như bom nguyên tử.

- B. Sai vì sự phóng xạ cũng có thể là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

- C. Đúng vì sản phẩm của phản ứng hạt nhân có tính ngẫu nhiên còn sản phẩm của sự phóng xạ đã biết trước.

- D. Sai vì đều là phản ứng hạt nhân nên động lượng luôn được bảo toàn.

Chọn đáp án C

Câu 19: Biết U235 có thể bị phân hạch theo phản ứng sau:

- Khối lượng của các hạt tham gia phản ứng:

   m_U = 234,99332u; m_n = 1,0087u; m_I = 138,8970u; m_Y = 93,89014u; 1uc² = 931,5MeV.

- Nếu có một lượng hạt nhân U235 đủ nhiều, giả sử ban đầu ta kích thích cho 10¹⁰ hạt U235 phân hạch theo phương trình trên và sau đó phản ứng dây chuyền xảy ra trong khối hạt nhân đó với hệ số nhân nơtrôn là k = 2. Coi phản ứng không phóng xạ gamma. Năng lượng toả ra sau 5 phân hạch dây chuyền đầu tiên (kể cả phân hạch kích thích ban đầu):

A. 175,85 MeV

B. 11,08.10¹² MeV

C. 5,45.10¹³ MeV

D. 8,79.10¹² MeV

- Năng lượng tỏa ra sau mỗi phân hạch:

- Khi 1 phân hạch kích thích ban đầu sau 5 phân hạch dây chuyền số phân hạch xảy ra là:

   1 + k¹ + k² + k³ + k⁴ = 1 + 2 + 4 + 8 + 16 = 31

- Do đó số phân hạch sau 5 phân hạch dây chuyền từ 10¹⁰ phân hạch ban đầu N = 31.10¹⁰.

- Năng lượng tỏa ra:

Chọn đáp án C

Câu 20: Trong phản ứng dây chuyền của hạt nhân U235, phản ứng thứ nhất có 100 hạt nhân U235 bị phân rã và hệ số nhân notron là k = 1,6. Tính tổng số hạt nhân bị phân rã đến phản ứng thứ 101.

A. 5,45.10²³.      B. 3,24.10²².

C. 6,88.10²².      D. 6,22.10²³.

- Phản ứng thứ nhất có 100 hạt nhân U235 bị phân rã, phản ứng thứ hai có 100x1,6 =160 hạt nhân U235; phản ứng thứ ba có 100 x (1,6)² hạt nhân U235;..... phản ứng thứ 100 có 100x (1,6)⁹⁹

- Tổng số hạt nhân bị phân rã đến phản ứng thứ 101:

Chọn đáp án C

Câu 21: Phần lớn năng lượng giải phóng trong phân hạch là:

A. động năng các nơtron phát ra.

B. động năng các mảnh.

C. năng lượng tỏa ra do phóng xạ của các mảnh

D. năng lượng các phôtôn của tia γ.

- Sự phân hạch của các nguyên tố nặng là một phản ứng toả nhiệt và có thể giải phóng một lượng năng lượng đáng kể dưới dạng tia gama và động năng của các hạt được giải phóng (đốt nóng vật chất tại nơi xảy ra phản ứng phân hạch).

Chọn đáp án B

Câu 22: Điểm giống nhau giữa sự phóng xạ và phản ứng phân hạch là:

A. Đều là phản ứng toả năng lượng.

B. Có thể thay đổi do các yếu tố bên ngoài.

C. Các hạt nhân sinh ra có thể biết trước.

D. Cả ba điểm nêu trong A, B, C.

- Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử của một số nguyên tố (kém bền vững) tự phóng ra các bức xạ rồi biến đổi thành hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố khác (bền vững hơn). Các kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình phóng xạ chỉ do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn không chịu tác dộng của các yếu tố ben ngoài như nhiệt độ, áp suất..

Chọn đáp án A

Câu 23: Chọn câu sai. Những điều kiện cần phải có để tạo nên phản ứng hạt nhân dây chuyền là gì?

A. Phải có nguồn tạo ra nơtron.

B. Sau mỗi phân hạch, số nơtron giải phóng phải lớn hơn hoặc bằng 1.

C. Nhiệt độ phải đưa lên cao.

D. Lượng nhiên liệu (urani, plutôni) phải đủ lớn.

- Phản ứng hạt nhân dây chuyền xảy ra không cần phải đưa lên nhiệt độ lên cao.

Chọn đáp án C