Bài tập vật lý hạt nhân
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
α
, 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

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
−
β
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:
−
++→
βα
yxPbU
206
82
238
92
a) Tính x và y.

α
và biến đổi thành hạt nhân X. 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
α
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
++→
α
- Cho biết cấu tạo của hạt
α

0
=
. Sau 15,2 ngày thì độ phóng xạ của nó
giảm đi 93,75%. Tính chu kì bán rã T của Rn và độ phóng xạ H của lượng chất phóng 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
α
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).
- 1 -
Bài tập vật lý hạt nhân
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

Rn
A
Z
. Viết phương trình đầy đủ của phân
rã trên. Một nguồn phóng xạ
Ra
224
88
có khối lượng ban đầu m
0
, sau 14,8 ngày khối 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

Câu 19: Để đo chu kì bán rã của một chất phóng xạ người ta cho một máy đếm xung bắt đầu đếm từ thời điểm t = 0, đến thời
điểm t
1
= 2 giờ, máy đếm được n
1
xung; đến thời điểm t
2
= 3t
1
, máy đếm được n
2
xung với n
2
= 2,3n
1
. Xác định chu kì bán rã
của chất phóng xạ này.
Câu 20: Trong quá trình phân rã Uran
U
238
92
phóng ra tia phóng xạ
α
và tia phóng xạ
−
β
theo phương trình:
−
++→
βα

−
1
.
Câu 21: Có 1kg chất phóng xạ
Co
60
27
với chu kì bán rã T = 16/3 năm. Sau khi phân rã Co biến thành
Ni
60
28
.
a) Viết phương trình phân rã.
b) Tính khối lượng còn lại chưa phân rã của chất phóng xạ sau 16 năm.
c) Sau bao lâu 984,375 gam chất đã phân rã.
Câu 22: Chu kì bán rã của
U
238
92
là T = 4,5.10
9
năm.
a) Tính số nguyên tử Urani bị phân rã trong 1 năm của 1 gam
U
238
92
.
b) Hiện nay, trong quặng thiên nhiên có lẫn
U
238

Pb
206
82
? Hãy xác định loại hạt
β
đó.
Câu 24:
a) Thực chất của sự phóng xạ
−
β
?
b) Tính tuổi của một tượng gỗ cổ, biết rằng độ phóng xạ của
C
14
(C
14
) trong tượng gỗ bằng 0,707 lần độ phóng xạ của
C
14

trong một khúc gỗ có cùng khối lượng và vừa chặt. Biết chu kì bán rã của
C
14
là 5600 năm.
Câu 25: Biết rằng một mẫu gỗ đã chết cách đây 11140 năm, hiện nay phát ra 4 electron trong một giây. Một mẫu gỗ tươi cùng
khối lượng với mẫu trên phát ra 16 electron trong 1 giây. Tìm chu kì bán rã của
C
14
.
Câu 26: Biết rằng đồng vị phóng xạ

đã bị phân rã.
- 2 -
Bài tập vật lý hạt nhân
a) Tìm chu kì bán rã của
C
14
.
b) Tính tuổi của pho tượng cổ bằng gỗ biết rằng độ phóng xạ của nó chỉ bằng 0,38 lần độ phóng xạ của một mẫu gỗ tươi mới
chặt có khối lượng bằng 2 lần khối lượng của pho tượng cổ này.
Câu 28: Cho phản ứng hạt nhân:
LiXHBe
6
3
1
1
9
4
+→+
a) X là hạt nhân nguyên tử nào và còn gọi là hạt gì?
b) Biết m
Be
= 9,01219u; m
P
= 1,00783u; m
Li
= 6,01513u; m
X
= 4,00260u. Đây là phản ứng toả năng lượng hay thu năng lượng?
Tại sao?
c) Tính năng lượng toả ra hay thu vào của phản ứng. Cho u = 931MeV/c

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
N
= 1,0075u; m
Be
=7,0152u;
4,0015um
=
α
với u là đơn vị khối lượng nguyên tử u = 1,6605.10
-27
kg = 931MeV/c
2
.
Câu 31: Poloni là nguyên tố phóng xạ
α
với chu kì bán rã là T = 138 ngày.
a) Viết phương trình phân rã và tìm khối lượng ban đầu của Poloni cho biết độ phóng xạ ban đầu của nó là 1,67.10
11
Bq.
b) Sau thời gian bao lâu thì độ phóng xạ của nó giảm đi 16 lần.
c) Tính năng lượng toả ra khi chất phóng xạ trên phân rã hết.
Cho m
Po
=209,9828u; m
Pb
=205,9744u;

c) Biết vận tốc của proton bắn ra có phương vuông góc với vận tốc hạt
α
. Hãy tính động năng và vận tốc của hạt nhân X.
Cho
4,0015um
=
α
; m
X
= 16,9947u; m
N
= 13,9992u; m
P
= 1,0073u; u=931MeV/c
2
; 1eV = 1,6.10
-19
J.
Câu 33: Cho các hạt
α
có động năng
MeVK 4
=
α
va chạm với các hạt nhân
Al
27
13
. Sau phản ứng có 2 loại hạt được
sinh ra là hạt nhân X và nơtron. Hạt nơtron sinh ra có phương vuông góc với phương chuyển động của các hạt nhân

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.
b) Cần phải đốt một lượng than bằng bao nhiêu để có lượng nhiệt ở phần a) biết rằng năng suất toả nhiệt của than bằng
2,93.10
7
J/kg.
c) Một nhà máy điện nguyên tử dùng nhiên liệu Urani nói trên, có công suất 500.000kW, hiệu suất 20%. Tính khối lượng
Urani tiêu thụ trong 1 năm. (1 năm = 365 ngày).
Câu 36: Một proton có động năng
MeVK
P
1
=
bắn phá hạt nhân
Li
7
3
đang đứng yên thì sinh ra phản ứng tạo thành hai
hạt X có bản chất giống nhau và không kèm theo bức xạ

α
là 4MeV, vận tốc của proton và vận tốc của
α
vuông góc
với nhau. Tính vận tốc và động năng của hạt nhân X.
c) Tính năng lượng toả ra của phản ứng.
- 3 -
Bài tập vật lý hạt nhân
(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
α
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
2
.
a) Tìm khối lượng ban đầu của khối chất phóng xạ biết độ phóng xạ ban đầu của nó là 2Ci.
b) Xác định hạt nhân X và tìm năng lượng toả ra của 1 phân rã.
c) Xét một hạt nhân Poloni đứng yên phóng xạ và không kèm theo phát tia
γ
. Tìm động năng và vận tốc của hạt

=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
α
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
α
của hạt và hạt nhân X có
cùng độ lớn. Hãy xác định động năng của hạt X. Cho biết m
Na
= 22,98373u; m
P
= 1,007276u;

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
α
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
α
và hạt nhân con X. Cho biết lúc đầu hạt nhân Poloni đứng yên.
Cho m
Po
= 209,9829u; m

α
. Xác định động năng của hạt X.
d) Tính góc hợp bởi phương chuyển động của hạt
α
và hạt proton.
Cho biết 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

năng của hạt
α
trong phân rã bằng 4,8MeV. Hãy xác định:
a) Năng lượng toàn phần toả ra trong 1 phân rã.
b) Số hạt nhân X được tạo thanh trong 789 năm biết lúc đầu có 2,26gam Rađi.
Coi khối lượng của hạt nhân tính theo u xấp xỉ bằng số khối của chúng và N
A
=6,023.10
23
ngtử/mol.
- 4 -
Bài tập vật lý hạt nhân
- 5 -