Bài tập vật lý hạt nhân NXT - FIT
2K2+ - 1 -
VẬT LÝ HẠT NHÂN
Câu 1: Mẫu Poloni
Po
210
phóng xạ có chu kỳ bán rã T = 138 ngày. Tính số phần trăm nguyên tử
Poloni đã phân rã sau thời điểm quan sát lúc đầu (t=0) 46 ngày.
Câu 2: Chu kì bán rã của Po
210
84
là T = 138 ngày đêm. Khi phóng xạ

, Poloni biến thành Pb
206
82
.
a) Xác định có bao nhiêu nguyên tử Poloni bị phân rã sau 276 ngày đêm nếu ban đầu có 42mg Poloni.
Xác định lượng chì được tạo thành trong khoảng thời gian trên.
b) Sau bao lâu lượng Poloni chỉ còn 2,625mg.
Câu 3: Ban đầu có 1kg chất phóng xạ Coban
Co
60
27
chu kì bán rã T = 5,33 năm.
a) Sau 15 năm, lượng chất Coban còn lại bao nhiêu?
b) Biết sau khi phân rã phóng xạ Coban biến thành Ni
60
28
. Tính khối lượng Ni tạo thành trong sau 15
năm.

b) Tính độ phóng xạ sau 10 phút.
c) Sau bao lâu chất phóng xạ chỉ còn 1/5 độ phóng xạ ban đầu?
Câu 8: Co
60
27
là chất phóng xạ


có chu kì bán rã T = 5,33 năm. Lúc đầu có 100g Co, tính số nguyên
tử Co còn lại và độ phóng xạ của mẫu chất sau 2 chu kì bán rã. Biết N
A
= 6,023.10
23
.
Câu 9: Độ phóng xạ của 3mg Co
60
27
là 3,41Ci. Tìm chu kì bán rã của Co và tính độ phóng xạ của nó
sau 20 năm.
Câu 10: Phản ứng phân rã của Uran có dạng:



yxPbU
206
82
238
92

a) Tính x và y.

Chu kì bán rã của Po
210
84
là T = 138 ngày.
a) Viết phương trình phản ứng.
b) Một mẫu Poloni nguyên chất có khối lượng ban đầu là 0,01g. Tính độ phóng xạ của mẫu chất trên
sau 3 chu kì bán rã. Cho biết số Avogadro N
A
= 6,023.10
23
nguyên tử/mol.
c) Tính tỉ số giữa khối lượng Poloni và khối lượng chất X trong mẫu chất sau 4 chu kì bán rã.
Câu 12: a) Thế nào là phản ứng hạt nhân? Phát biểu các định luật bảo toàn trong phản ứn hạt nhân.
b) Sau 2 giờ, độ phóng xạ của một chất giảm đi 4 lần.
- Xác định

và T của chất phóng xạ.
- Hỏi sau 6 giờ, độ phóng xạ của chất đó còn bao nhiêu phần trăm?
c) Cho phản ứng hạt nhân: MeVRaTh 91,4
222
88
230
90



- Cho biết cấu tạo của hạt

.
- Tính động năng của hạt nhân Ra. Biết rằng hạt nhân Th đứng yên (lấy khối lượng gần đúng của các

xạ còn lại. Cho N
A
= 6,023.10
23
nguyên tử/mol.
Câu 15: Poloni là nguyên tố phóng xạ, nó phát ra hạt

và biến đổi thành hạt nhân chì Pb
206
82
. Chu kì
bán rã của Poloni là 138 ngày.
a) Ban đầu có 1 gam Poloni nguyên chất, hỏi sau 1 năm (365 ngày) lượng khí Heli giải phóng ra có thể
tích bằng bao nhiêu trong điều kiện tiêu chuẩn (0
o
C và 1atm).
b) Tìm tuổi của mẫu chất trên, biết rằng ở thời điểm khảo sat, tỷ số khối lượng giữa chì và Poloni trong
mẫu chất trên là 0,6. Cho N
A
= 6,023.10
23
nguyên tử/mol.
Câu 16: Poloni là nguyên tố phóng xạ, nó phát ra hạt

và biến đổi thành hạt nhân chì Pb
206
82
. Ban đầu
mẫu chất Po có khối lượng 1mg. Tại thời điểm t
1

lượng của nguồn còn lại là 2,24g. Hãy tìm:
a) Khối lượng ban đầu m
o
=?
b) Số hạt nhân Ra bị phân rã.
c) Độ phóng xạ của nguồn ở thời điểm ban đầu và sau 14,8 ngày phân rã (tính theo đơn vị Ci).
Biết chu kì bán rã của Ra
224
88
là 3,7 ngày và N
A
= 6,023.10
23
nguyên tử/mol.
Câu 18: Đồng vị Na
24
11
là nguyên tố phóng xạ


và tạo hạt nhân con Mg
A
Z
.
a) Viết phương trình phản ứng và nêu thành phần cấu tạo của hạt nhân con.
b) Ở thời điểm ban đầu t = 0, Na
24
11
có khối lượng gamm
o

92
phóng ra tia phóng xạ

và tia phóng xạ


theo phương
trình:



86X
238
92
A
Z
U .
a) Xác định hạt nhân X.
b) Lúc đầu có 2 gam Urani U
238
92
nguyên chất. Hãy xác định số hạt

được phóng ra sau thời gian 1
năm phân rã của khối Urani. Cho biết chu kì bán rã của U
238
92
là T = 4,5.10
9
năm.

b) Hiện nay, trong quặng thiên nhiên có lẫn U
238
92
và U
235
92
theo tỷ lệ số nguyên tử là 140:1. Giả thiết ở
thời điểm tạo thành trái đất tỉ lệ trên là 1:1. Hãy tính tuổi của trái đất biết chu kì bán rã của
U
235
92
là
7,13.10
8
năm. Khi t<<T thì có thể coi
te
t




1
.
Bài tập vật lý hạt nhân NXT - FIT
2K2+ - 3 -
Câu 23: Hỏi sau bao nhiêu lần phóng xạ

và bao nhiêu lần phóng xạ

cùng loại thì hạt nhân Th

14
.
Câu 26: Biết rằng đồng vị phóng xạ C
14
6
có chu kì bán rã T = 5600 năm và trong cơ thể sống, tỷ số giữa
hạt nhân
C
14
và số hạt nhân
C
12
là hằng số và bằng
12
10

r
. Sau khi cơ thể này chết tỷ số này giảm đi
vì số hạt nhân C
14
bị phân rã mà không được sự thay thế bởi sự hấp thụ. Trong một mẫu xương động
vật mới tìm thấy, tỷ số trên chỉ còn bằng
12
10.25,0

r . Hỏi động vật này đã chết cách đây bao nhiêu
lâu?
Câu 27: Phân tích một mẫu gỗ có tuổi bằng 2858,6 năm người ta thấy có 29,8% đồng vị phóng xạ
cácbon
C

d) Cho biết proton có động năng 5,45 MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên, hạt nhân Li bay ra với động
năng 3,55 MeV. Tìm động năng của hạt X bay ra.
Câu 29: Bắn hạt

có động năng 4MeV vào hạt nhân N
14
7
đứng yên thì thu được một hạt proton và
một hạt nhân X. Cho 4,0015um 
α
; m
X
= 16,9947u; m
N
= 13,9992u; m
P
= 1,0073u; u = 931MeV/c
2
.
a) Tìm hạt nhân X và tính xem phản ứng đó là phản úng toả ra hay thu vàobao nhiêu MeV?
b) Giả sử hai hạt sinh ra có cùng độ lớn vận tốc, tính động năng và vận tốc của proton.
Câu 30: Người ta dùng nơtron có động năng 1,6MeV bắn vào hạt nhân Beri Be
7
4
đứng yên thu được 2
hạt giống nhau có cùng động năng.
a) Viết phương trình phản ứng và xác định nguyên tố được tạo thành sau phản ứng.
b) Tính động năng của mỗi hạt.
c) Phản ứng là toả hay thu năng lượng?
Cho m

= 6,023.10
23
nguyên tử/mol.
Câu 32: Hạt

có động năng MeVk 7,7

đến đập vào hạt nhân N
14
7
gay nên phản ứng: XPN 
1
1
14
7


a) Xác định số proton và số nơtron của X.
b) Phản ứng này toả ra hay thu bao nhiêu năng lượng.
c) Biết vận tốc của proton bắn ra có phương vuông góc với vận tốc hạt

. Hãy tính động năng và vận
tốc của hạt nhân X.
Cho 4,0015um 
α
; m
X
= 16,9947u; m
N
= 13,9992u; m

=1,0087u; 1u=931MeV/c
2
.
Câu 34: Tính độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân
O
16
8
. Cho biết m
P
= 1,007276u; m
n
=
1,008665u; m
e
= 0,000549u; 1u=931MeV/c
2
. Khối lượng hạt nhân được tính bằng cách lấy khối lượng
nguyên tử tương ứng trừ đi khối lượng các electron có trong nguyên tử ấy.
Câu 35: Trong phản ứng phân hạch hạt nhân Urani
U
238
92
, năng lượng trung bình toả ra khi phân chia
một hạt nhân là 200MeV.
a) Tính năng lượng toả ra trong quá trình phân chia hạt nhân của 1kg Urani trong lò phản ứng, cho số
Avogadro là N
A
= 6,023.10
23
nguyên tử/mol.

Câu 37: Người ta dùng proton bắn phá hạt nhân
Be
9
4
đứng yên. Phản ứng cho ta hạt

và hạt nhân X.
a) Viết phương trình đầy đủ của hạt nhân trên.
b) Biết động năng của proton là MeVK
P
45,5 , của hạt

là 4MeV, vận tốc của proton và vận tốc của

vuông góc với nhau. Tính vận tốc và động năng của hạt nhân X.
c) Tính năng lượng toả ra của phản ứng.
(coi khối lượng của một hạt nhân (đo bằng đơn vị u) xấp xỉ bằng số khối A của nó và 1u=1,66.10
-27
kg
= 931MeV/c
2
)
Câu 38: Poloni là nguyên tố phóng xạ

với chu kì bán rã là T = 138 ngày.
Cho mPo =209,9828u; mX =205,9744u; 4,0026um 
α
; u=1,6605.10
-27
kg = 931MeV/c

c) Nước trong thiên nhiên chứa 0,015% nước nặng D
2
O. Hỏi nếu dùng toàn bộ Dơteri có trong 1m
3

nuớc thiên nhiên để làm nhiên liệu cho phản ứng trên thì năng lượng thu được là bao nhiêu?(tính ra
kJ). Cho biết số Avogadro là N
A
=6,023.10
23
nguyên tử/mol; khối lượng riêng của nước D=1kg/lít.
Câu 40: Dùng hạt proton bắn phá hạt nhân Na
23
11
tạo ra hạt nhân

và hạt nhân X.
a) Viết phương trình phản ứng và gọi tên hạt nhân X.
b) Tính năng lượng toả ra hay thu vào của phản ứng?
c) Nếu hạt proton có động năng là MeVK
P
5,3 và hạt nhân
Na
23
11
đứng yên thì vận tốc

của hạt và hạt
nhân X có cùng độ lớn. Hãy xác định động năng của hạt X. Cho biết m
Na

A
Z
6,17
4
2
2
1
3
1

a) Xác định X.
b) Tính năng lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2 gam Heli. Cho N
A
= 6,023.10
23
.
Câu 43: Poloni là nguyên tố phóng xạ

với chu kì bán rã T = 138 ngày.
a) Viết phương trình phản ứng phân rã hạt nhân Po
210
84
.
b) Ban đầu có 100g chất phóng xạ trên. Hỏi sau bao lâu khối lượng chất phóng xạ đó chỉ còn lại 10g.
c) Tính năng lượng toả ra theo đơn vị J khi một hạt nhân Po phân rã.
d) Tính động năng theo đơn vị J của hạt

và hạt nhân con X. Cho biết lúc đầu hạt nhân Poloni đứng
yên.
Cho m

Na
= 22,9850u; m
P
= 1,0073u; 4,0015um 
α
; m
X
= 19,9869u; 1u=931MeV/c
2
.
Câu 45: Một proton có động năng MeVK
P
46,1 bắn vào hạt nhân Li
7
3
đang đứng yên. Hai hạt X sinh ra
giống nhau và có cùng động năng.
a) Viết phương trình phản ứng. Cho biết cấu tạo của hạt nhân X. Đó là hạt nhân nguyên tử nào? Hạt
nhân X còn được gọi là hạt gì?
b) Phản ứng thu hay toả năng lượng? Năng lượng này bằng bao nhiêu và có phụ thuộc vào K
P
hay
không?
c) Giả sử phản ứng hạt nhân trên tiếp diễn một thời gian và lượng khí tạo ra là 10cm
3
ở điều kiện tiêu
chuẩn. Tính năng lượng đã toả ra hay thu vào theo đơn vị kJ.
d) Tính động năng của mỗi hạt X sinh ra. Động năng này có phụ thuộc vào Kp hay không?
e) Tính góc hợp bởi các vectơ vận tốc của 2 hạt X sau phản ứng.
Cho biết: m