Bài tập về Hạt nhân nguyên tử môn Vật lý Lớp 12 - Phần 5

Nội dung text: Bài tập về Hạt nhân nguyên tử môn Vật lý Lớp 12 - Phần 5

1. BÀI TẬP VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ P - 5 1 235 139 94 1 Câu 21 : Biết U235 có thể bị phân hạch theo phản ứng sau : 0 n 92 U 53 I 39Y 30 n Khối lượng của các hạt tham gia phản ứng: mU = 234,99332u; mn = 1,0087u; mI = 138,8970u; mY = 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. 175,85MeV B. 11,08.1012MeV C. 5,45.1013MeV D. 8,79.1012MeV Giải: Nang lượng tỏa ra sau mỗi phân hạch: 2 2 E = ( mU + mn - mI - mY - 3mn )c = 0,18878 uc = 175,84857 MeV = 175,85 MeV Khi 1 phân hạch kích thích ban đầu sau 5 phân hach dây chuyền số phân hạch xảy ra là 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 E = N E = 31.1010 x175,85 = 5,45.1013 MeV Chọn đáp án C Câu 22: Ngày nay tỉ lệ của U235 là 0,72% urani tự nhiên, còn lại là U238. Cho biết chu kì bán rã của chúng là 7,04.108 năm và 4,46.109 năm. Tỉ lệ của U235 trong urani tự nhiên vào thời kì trái đất được tạo thánh cách đây 4,5 tỉ năm là: A.32%. B.46%. C.23%. D.16%.  t  t N1 N 01 (  )t Giải: N1 = N01e 1 ; N2 = N01 e 2 > = e 2 1 N 2 N 02 1 1 1 1 N N t( )ln 2 4,5( )ln 2 01 1 (  )t 0,72 T T 0,72 0,704 4,46 > = e 1 2 = e 1 2 =e = 0,303 N 02 N 2 99,28 99,28 N N 0,3 01 = 0,3 > 01 = = 0,23 = 23%. Chọn đáp án C N 02 N01 N02 1,3 Câu 23: Để cho chu kì bán rã T của một chất phóng xạ, người ta dùng máy đếm xung. Trong t1 giờ đầu 9 tiên máy đếm được n1 xung; trong t2 = 2t1 giờ tiếp theo máy đếm được n2 = n1 xung. Chu kì bán rã T 64 có giá trị là bao nhiêu? A. T = t1/2 B. T = t1/3 C. T = t1/4 D. T = t1/6 t1 t2 t1 2t1 Giải Ta có n1 = N1 = N0(1-e ) n2 = N2 = N1(1- e ) = N0 e (1- e ) n 1 e t1 1 X n 9 1 = = (Với X = e t1 do đó ta có phương trình: X2 + X =1 = hay t1 2t1 2 n2 e (1 e ) X (1 X ) n2 64 2 9 X + X – = 0. Phương btrình có các nghiệm X1 = 0,125 và X2 = - 1,125 Wlk = WLKR.A = ∆mc > ∆m = A c 2
2. MeV MeV ∆mU = 235 . 7,7 = 1809,5 c 2 c 2 MeV MeV ∆mCe = 140 . 8,43 = 1180,2 c 2 c 2 MeV MeV ∆mNb = 93 . 8,7 = 809,1 c 2 c 2 2 Do đó ∆E = ∆Mc = 1180,2 + 809,1 – 1809,5 = 179,8 MeV. Chọn đáp án A Câu 25 .Trong phản ứng dây chuyền của hạt nhân 235U , phản ứng thứ nhất có 100 hạt nhân 235U bị phân rã và hệ số nhân notron là 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 Giải: Phản ứng thứ nhất có 100 hạt nhân 235U bị phân rã, phản ứng thứ hai có 100x1,6 =160 hạt nhân 235U ; phản ứng thứ ba có 100 x (1,6)2 hạt nhân 235U ; phản ứng thứ 100 có 100x (1,6)99 Tổng số hạt nhân bị phân rã đến phản ứng thứ 101 100(1,6.101 1) N = 100( 1,60 + 1,61 + 1,62 + +1,6100) = = 6,88.1022 hạt . Đáp án C 1,6 1