Bài tập tự luận Vật lý hạt nhân – Giáo viên Trần Quang Cảnh – Trường THPT Mỹ Phước Tây
Chương IX : VẬT LÍ HẠT NHÂN
CHỦ ĐỀ 1 : CẤU TẠO HẠT NHÂN.
NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN.
Cho biết m
p
= 1,0073u ; m
n
= 1,0087u ; 1u = 931,5 MeV/c
2
và N
A
= 6,02.10
23
mol
−
1
.
Câu 1. Cho O = 15,999 ; C = 12,011. Hãy tính:
- số nguyên tử trong 1 gam khí ôxi.
- số nguyên tử ôxi trong 1 gam khí cacbonic.
Câu 2. Hạt nhân
238
92
U
có cấu tạo từ bao nhiêu prôtôn và nơtrôn? Tính số prôtôn và nơtrôn
có trong 476 mg urani 238.
Câu 3. Hạt nhân đơtêri ( D hoặc
2
1
H

Câu 1. Chất phóng xạ phốtpho có chu kỳ bán rã T = 14 ngày đêm. Ban đầu có 300 g chất
ấy. Tính khối lượng còn lại sau 70 ngày đêm.
Câu 2. Lúc ban đầu phòng thí nghiệm nhận 200g Iôt phóng xạ. Hỏi sau 768 giờ khối lượng
chất phóng xạ này còn lại bao nhiêu gram? Biết chu kỳ bán rã của chất phóng xạ này là T =
8 ngày đêm.
Câu 3. Một chất phóng xạ A có chu kỳ bán rã T = 360 giờ. Khi lấy ra sử dụng thì khối
lượng chất phóng xạ còn lại chỉ bằng
32
1
khối lượng lúc mới nhận về. Tính thời gian kể từ
lúc bắt đầu nhận chất A về đến lúc lấy ra sử dụng.
Câu 4. Tuổi của Trái đất khoảng 5.10
9
năm. Giả thiết ngay từ khi Trái đất hình tàhnh đã có
chất Urani. Nếu ban đầu có 2,72 kg Urani thì đến nay còn bao nhiêu? Chu kỳ bán rã của
Urani là 4,5.10
9
năm.
Câu 5. Tìm tuổi của một cái tượng gỗ, biết rằng độ phóng xạ β
−
của nó bằng 0,77 lần độ
phóng xạ của một khúc gỗ cùng khối lượng và vừa mới chặt. Biết chu kỳ bán rã của
14
C
bằng 5600 năm.
Câu 6. Chất iôt phóng xạ
131
53
I
có chu kì bán rã 8 ngày đêm. Lúc ban đầu phòng thí nghiệm

có chu kì T = 15h.
a. Viết phương trình phản ứng.
b. Một mẫu natri Na24 tại t = 0 có khối lượng 2,4g. Sau thời gian t, khối lượng mẫu
chỉ còn 0,3g. Tìm số hạt β
−
đã sinh ra và tính thời gian đó.
Câu 10. Cho chu kì bán rã của urani
235
92
U
là 7,13.10
8
; chu kì bán rã của urani
238
92
U
là 5.10
9
năm.
a. Tìm số nguyên tử U235 phóng xạ trong 2 năm của 1g urani U235 ( biết khi x <<1
thì e
−
x
= 1−x ).
b. Hiện nay trong thiên nhiên có cả U238 và U235 theo tỉ lệ 140 : 1. Giả thiết ở thời
điểm ban đầu, tỉ lệ trên là 1 : 1. Tìm tuổi của trái đất.
Câu 11. Có 0,2 mg Radi
226
88
Ra

loài thú này, biết C14 có chu kì T = 5600 năm.
Câu 16. Hạt nhân urani
235
92
U
hấp thu 1 hạt nơtron sinh ra x hạt α , y hạt β, 1 hạt
208
82
Pb
và 4
hạt nơtron. Tìm x, y bản chất hạt β. Viết phương trình phản ứng.
Câu 17. Nhờ một đếm xung mà người ta có được thông tin sau về một chất phóng xạ. Ban
đầu, trong thời gian 1 phút có 360 nguyên tử của chất đó đã phóng xạ, nhưng 2 giờ sau (kể
từ thời điểm ban đầu) thì trong 1 phút chỉ có 90 nguyên tử đã phóng xạ. Tìm chu kì bán rã
của chất phóng xạ này.
Câu 18. Một lượng chất phóng xạ Radon
222
86
Rn
có khối lượng ban đầu là m
0
= 1 mg. Sau
15,2 ngày thì độ phóng xạ giảm 93,75%. Tìm chu kì bán rã và độ phóng xạ H của lượng
chất còn lại ngay sau 15,2 ngày phân rã.
Câu 19. Đồng vị Na24 phóng xạ β
−
với chu kì T = 15 giờ, tạo thành hạt nhân con là Mg.
Khi nghiên cứu một mẫu chất người ta thấy ở thời điểm bắt đầu khảo sát thì tỉ số khối lượng
Mg24 và Na24 là 0,25. Hỏi sau đó bao lâu thì tỉ số ấy bằng 9 ?
Câu 20. Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã T = 10s, lúc đầu có độ phóng xạ H

p
=
1,0073u ; m
n
= 1,0087u ; lu = 931,5 MeV/c
2
.
Câu 2. Tìm năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân
12
6
C
thành ba hạt α. Biết m
c
=
11,9967u ; m
He
= 4,0015u, lu = 931,5 MeV/c
2
.
Câu 3. Cho phản ứng hạt nhân
3 2
1 1
H H n 17,6 MeV+ → α+ +
. Tính năng lượng tỏa ra khi
tổng hợp được 1 gam khí hêli.
Câu 4. Trong phản ứng phân hạch urani U235 năng lượng trung bình tỏa ra khi một hạt
nhân bị phân hạch là 200 MeV. Khi 1 kg U235 phân hạch hoàn toàn thì tỏa ra một năng
lượng bằng bao nhiêu? ( tính theo đơn vị jun)
Câu 5. Các hạt nhân triti (T) và đơteri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh ra hạt α và
hạt nơtrôn. Biết độ hụt khối khi tạo thành các hạt nhân D, T và α lần lượt là ∆m

6,02.10
23
/mol.
Câu 7. Cho phản ứng hạt nhân:
1 9
1 4
H Be X 2,1 MeV+ → α+ +
.
a. Xác định hạt nhân X.
b. Tính năng lượng tỏa ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2g hêli.
Câu 8. Pôlôni
210
84
Po
là chất phóng xạ α với chu kỳ T = 138 ngày.
a. Viết phương trình phản ứng và tìm khối lượng ban đầu của Po, cho độ phóng xạ
ban đầu của nó là 1,67.10
11
Bq.
b. Sau thời gian bao lâu độ phóng xạ giảm 16 lần?
c. Tìm năng lượng tỏa ra khi lượng chất phóng xạ trên phân rã hết. Cho m
Po
=
209,982u; m
He
= 4,0026u ; m
Pb
= 205,9744u; lu = 931,5 MeV/c
2
.

= 4,00260u. Phản ứng
này tỏa thay thu năng lượng bao nhiêu?
c. Cho hạt p có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân Be đứng yên; hạt nhân Li bay
ra với động năng 3,55 MeV. Tìm động năng hạt X.
Câu 11. Bắn hạt α có động năng 4 MeV vào hạt nhân
14
7
N
đứng yên thì thu được một hạt
prôtôn và một hạt nhân X.
a. Tìm hạt X, phản ứng tỏa hay thu năng lượng bao nhiêu?
b. Biết hai hạt sinh ra có cùng vận tốc, tính động năng và vận tốc của prôtôn. Cho
m
He
= 4,0015u; m
X
= 16,9947u; m
N
= 13,9992u; m
P
= 1,0073u; lu = 931,5 MeV/c
2
.
Câu 12. Cho phản ứng hạt nhân:
230 226
90 88
Th Ra X 4,91 MeV→ + +
.
a. Cho biết cấu tạo hạt X .
b. Phản ứng trên là hiện tượng gì?

b. Tìm động năng mỗi hạt được sinh ra.
Câu 15. Hạt
234
92
U
đứng yên phóng xạ hạt α. Cho m
U
= 233,9904u; m
He
= 4,0015u; m
X
= 229,
9737u ; lu = 931,5 MeV/c
2
.
a. Viết phương trình phản ứng.
b. Tìm năng lượng tỏa ra.
c. Tìm động năng các hạt.
Câu 16. Hạt α có động năng 4 MeV bắn vào hạt
14
7
N

đứng yên để gây ra phản ứng hạt
nhân, sau phản ứng có hạt p và hạt X được sinh ra.
a. Viết phương trình phản ứng. Phản ứng tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng?
b. Biết động năng hạt p là 2,09 MeV. Tìm góc hợp bởi giữa hướng chuyển động của
hạt α và hạt p. cho m
He
= 4,0015u; m

a. Tìm A và Z.
b. Tìm năng lượng tỏa ra khi phân hạch hết 1 tấn U235 theo đơn vị J. Nếu 20% năng
lượng này biến thành điện năng A thì A bằng bao nhiêu kWh.
Câu 19. Xét phản ứng kết hợp:
D D T p.+ → +
Biết khối lượng các hạt nhân m
D
= 2,0136u ;
m
T
= 3,016u ; m
p
= 1,0073u.
a. Tính năng lượng mà một phản ứng tỏa ra.
b. Tính năng lượng có thể thu được từ 1 kg nước thường nếu dùng toàn bộ đơtêri rút
ra làm nhiêu liệu hạt nhân. Biết nước nặng D
2
O chiếm tỉ lệ 0,015% trong nước thường. Cần
bao nhiêu étxăng để có năng lượng ấy, biết năng suất tỏa nhiệt của étxăng là 46.10
6
J/kg.
Câu 20. Một phản ứng phân hạch của urani 235 là
235 95 139
57
92 42
U n Mo La 2n 7e
−
+ → + + +
. Biết
khối lượng các hạt nhân m

e
≈0. Tính năng lượng tỏa ra trong sự phân hạch này.
Câu 22. Trong phản ứng phân hạch urani U235 năng lượng trung bình tỏa ra khi một hạt
nhân bị phân hạch là 200 MeV. một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu urani có
công suất 500 MW, hiệu suất là 20%. Tính lượng nguyên liệu urani mà nhà máy tiêu thụ
trong mỗi năm.
Câu 23. Mặt trời có khối lượng 2.10
30
kg và công suất bức xạ 3,8.10
26
W.
a. Sau mỗi giây khối lượng Mặt trời giảm đi bao nhiêu?
b. Nếu công suất bức xạ của Mặt trời không đổi thì sau 1 tỉ năm nữa, phần khối
lượng giảm đi là bao nhiêu phần trăm của khối lượng hiện nay?
Trang 4