Bài tập chủ đề 4 trang 111, 112 Vật Lí 12 Cánh diều

Bài 1

Trả lời câu hỏi bài 1 trang 111 SGK Vật lí 12 Cánh diều

Số proton có trong hạt nhân plutonium \({}_{94}^{239}Pu\) là

A. 145.

B. 239.

C. 333.

D. 94.

Phương pháp giải:

Số proton = Số electron = Z

Lời giải chi tiết:

Z = 94

Đáp án D

Bài 2

Trả lời câu hỏi bài 2 trang 111 SGK Vật lí 12 Cánh diều

Hai hạt nhân đồng vị là hai hạt nhân có

A. cùng số nucleon và khác số proton.

B. cùng số proton và khác số neutron.

C. cùng số neutron và khác số nucleon.

D. cùng số neutron và khác số proton.

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Hai hạt nhân đồng vị là hai hạt nhân có cùng số proton và khác số neutron

Đáp án B

Bài 3

Trả lời câu hỏi bài 3 trang 111 SGK Vật lí 12 Cánh diều

Khi nói về các tia phóng xạ, phát biểu nào sau đây là sai?

A. Tia β⁺ là dòng các hạt positron.

B. Tia γ có bản chất là sóng điện từ.

C. Tia β^- là dòng các hạt nhân \({}_1^1H\).

D. Tia α là dòng các hạt nhân \({}_2^4He\)

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết các tia phóng xạ

Lời giải chi tiết:

Tia β^- là dòng các electron mang điện tích âm, hạt nhân mang điện tích dương

Đáp án C

Bài 4

Trả lời câu hỏi bài 4 trang 111 SGK Vật lí 12 Cánh diều

Hạt nhân của hai đồng vị oxygen \({}_8^{16}O\) và \({}_8^{18}O\) có khối lượng lần lượt là 15,9949 u và

17,9992 u. Cho biết khối lượng của các hạt proton và neutron lần lượt là 1,0073 u và 1,0087 u; 1 u = 931,5 MeV/c.

a) Tính độ hụt khối và năng lượng liên kết của mỗi hạt nhân đồng vị đó.

b) So sánh độ bền vững của hai hạt nhân đồng vị đó.

Phương pháp giải:

Vận dụng công thức tính độ hụt khối và so sánh năng lượng liên kết

Lời giải chi tiết:

a) \(\Delta {m_{{}_8^{16}O}} = Z.{m_p} + (A - Z){m_n} - M = 8.1,0073 + 8.1,0087 - 15,9949 = 0,1474u\)

\({E_{lk}} = \Delta m.{c^2} = 0,1474.931,5 = 137,7MeV\)

\(\Delta {m_{{}_8^{18}O}} = Z.{m_p} + (A - Z){m_n} - M = 8.1,0073 + 10.1,0087 - 17,9992 = 0,1599u\)

\({E_{lk}} = \Delta m.{c^2} = 0,1599.931,5 = 150,3MeV\)

b) Hạt nhân \({}_8^{18}O\) bền vững hơn hạt nhân \({}_8^{16}O\)

Bài 5

Trả lời câu hỏi bài 5 trang 111 SGK Vật lí 12 Cánh diều

Viết phương trình phản ứng hạt nhân của các quá trình sau:

a) Hạt nhân iodine \({}_{53}^{131}I\) phóng xạ β^- và biến thành hạt nhân xenon Xe.

b) Hạt nhân americium \({}_{95}^{241}Am\) phóng ra hạt α và biến thành hạt nhân neptunium Np.

c) Một hạt nhân uranium \({}_{92}^{235}U\) hấp thụ một neutron chậm \({}_0^1n\) rồi phân hạch thành hạt nhân zirconium \({}_{40}^{95}Zr\) và tellurium \({}_{52}^{138}Te\) kèm theo giải phóng một số hạt neutron.

Phương pháp giải:

Vận dụng định luật bảo toàn

Lời giải chi tiết:

\({}_{53}^{131}I \to {\beta ^ - } + {}_{52}^{131}Xe\)

\({}_{95}^{241}Am \to \alpha  + {}_{93}^{237}Np\)

\({}_{92}^{235}U + {}_0^1n \to {}_{40}^{95}Zr + {}_{52}^{138}Te + 2{}_0^1n\)

Bài 6

Trả lời câu hỏi bài 6 trang 111 SGK Vật lí 12 Cánh diều

Một phòng thí nghiệm lấy ra một mẫu chất phóng xạ cesium \({}_{55}^{134}Cs\) nguyên chất có khối lượng 11 μg. Chu kì bán rã của \({}_{55}^{134}Cs\) là 2,1 năm và khối lượng mol nguyên từ của \({}_{55}^{134}Cs\) là 134 g/mol. Cho số Avogadro N_A = 6,02.10²³ nguyên từ/mol. Xác định:

a) Hằng số phóng xạ của \({}_{55}^{134}Cs\).

b) Độ phóng xạ của mẫu đó tại thời điểm lấy mẫu.

c) Độ phóng xạ của mẫu sau đó 5,0 năm.

Phương pháp giải:

Vận dụng công thức tính độ phóng xạ

Lời giải chi tiết:

a) \(\lambda  = \frac{{\ln 2}}{T} = \frac{{\ln 2}}{{2,1.365.24.3600}} = 0,{01.10^{ - 6}}{s^{ - 1}}\)

b) \({N_0} = \frac{{{m_0}{N_A}}}{M} = \frac{{{{11.10}^{ - 6}}.6,{{02.10}^{23}}}}{{134}} = 4,{98.10^{16}}\) nguyên tử

\({H_0} = \lambda .{N_0} = 0,{01.10^{ - 6}}.4,{98.10^{16}} = 0,{498.10^9}\)phân rã/s

c) \(N = {N_0}{e^{ - \lambda .t}} = 4,{98.10^{16}}.{e^{ - 0,{{01.10}^{ - 6}}.5.365.24.3600}} = 1,{03.10^{16}}\) nguyên tử

\(H = \lambda .N = 0,{01.10^{ - 6}}.1,{03.10^{16}} = 0,{1.10^9}\)phân rã / s

Bài 7

Trả lời câu hỏi bài 7 trang 112 SGK Vật lí 12 Cánh diều

Một mẫu chất phóng xạ polonium \({}_{84}^{210}Po\) được cấp vào ngày 1 tháng 9. Lúc đó nó có độ phóng xạ là 2,0.10⁶ Bq. Tới ngày 10 tháng 12 của năm đó, mẫu được lấy ra sử dụng trong một thí nghiệm. Hỏi độ phóng xạ của mẫu khi lấy ra sử dụng là bao nhiêu? Số hạt nhân chất phóng xạ còn lại trong mẫu lúc đó là bao nhiêu? Biết chu kì bán rã của \({}_{84}^{210}Po\) là 138 ngày.

Phương pháp giải:

Vận dụng công thức tính độ phóng xạ

Lời giải chi tiết:

\(H = {H_0}{e^{ - \lambda t}} = {2.10^6}.{e^{ - \frac{{\ln 2}}{{138.24.3600}}.110.24.3600}} = 1,{15.10^6}Bq\)

\({N_0} = \frac{{{H_0}}}{\lambda } = \frac{{{{2.10}^6}}}{{\frac{{\ln 2}}{{138.24.3600}}}} = 0,{034.10^{15}}\) hạt

\(N = {N_0}{e^{ - \lambda .t}} = 0,{034.10^{15}}.{e^{ - \frac{{\ln 2}}{{138.24.3600}}.110.24.3600}} = 0,{02.10^{15}}\)hạt

Bài 8

Trả lời câu hỏi bài 8 trang 112 SGK Vật lí 12 Cánh diều

Một lò phản ứng phân hạch có công suất 250 kW. Cho rằng toàn bộ năng lượng mà lò phản ứng này sinh ra đều do sự phân hạch của uranium \({}_{92}^{235}U\) và đồng vị này chỉ bị tiêu hao bởi quá trình phân hạch. Coi mỗi năm có 365 ngày; mỗi phân hạch sinh ra trung bình 175 MeV; số Avogadro N_A = 6,02.10²³ nguyên tử/mol và khối lượng mol nguyên tử của \({}_{92}^{235}U\) là 235 g/mol. Tính khối lượng \({}_{92}^{235}U\) mà lò phản ứng tiêu thụ trong 1,5 năm

Phương pháp giải:

Tổng năng lượng mà lò phản ứng hạt nhân tiêu thụ trong 1,5 năm

Lời giải chi tiết:

\(\begin{array}{l}Q = Pt = {250.10^4}.1,5.365.24.3600 = 0,{12.10^{15}}J\\Q = N.\Delta E = \frac{{{m_U}}}{{{A_U}}}.{N_A}.\Delta E \Rightarrow {m_U} = \frac{{Q.{A_U}}}{{{N_A}.\Delta E}} = \frac{{0,{{12.10}^{15}}.235}}{{6,{{02.10}^{23}}.175.1,{{6.10}^{ - 13}}}} = 1673g\end{array}\)

Bài 9

Trả lời câu hỏi bài 9 trang 112 SGK Vật lí 12 Cánh diều

Radon \({}_{86}^{222}Rn\) là một loại khí phóng xạ được giải phóng từ sự phân rã tự nhiên của các nguyên tô uranium, thorium và radium trong đá và đất. Khí radon không màu, không mùi, không vị, thấm qua mặt đất và khuếch tán vào không khí. Radon có thể xâm nhập và tích tụ trong các ngôi nhà theo các con đường như trong Hình 1. Nếu lượng radon tích tụ trong nhà với nồng độ cao trong một khoảng thời gian dài có thể tăng nguy cơ ung thư phổi cho những người sinh sống trong đó.

Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ ước tính rằng, cứ 15 ngôi nhà ở Mỹ thì có 1 ngôi nhà có mức radon cao đạt hoặc vượt quá 4,00 pCi (1 pCi = 3,66.10^-2 Bq) trong mỗi lít không khí. Cho biết chu kì bán rã của radon là 3,82 ngày

a) Có bao nhiêu nguyên từ khi radon trong 1 m² không khí nếu độ phóng xạ của nó đạt mức 4,00 pCi trong mỗi lit?

b) Cách đơn giản nào bạn có thể thực hiện ngay để giảm hàm lượng radon tích tụ trong nhà?

Phương pháp giải:

Vận dụng công thức tính độ phóng xạ

Lời giải chi tiết:

a) \(N = \frac{H}{\lambda } = \frac{{{{4000.10}^{ - 12}}}}{{\frac{{\ln 2}}{{3,82.24.3600}}}} = 0,002\)nguyên tử/m³

b) Cách đơn giản bạn có thể thực hiện ngay để giảm hàm lượng radon tích tụ trong nhà

- Tăng cường thông gió: Mở cửa sổ và cửa ra vào thường xuyên để giúp không khí trong nhà được lưu thông với không khí bên ngoài.

- Bịt kín các khe hở: Bịt kín các khe hở, nứt trên tường, sàn nhà và nền móng để ngăn radon xâm nhập vào nhà.

- Lắp đặt hệ thống thông gió radon: Hệ thống này sẽ hút radon ra khỏi nhà và thải ra ngoài môi trường.

- Sử dụng máy lọc không khí: Máy lọc không khí có thể giúp loại bỏ radon trong không khí