(2025) Đề thi tổng ôn tốt nghiệp THPT Vật lí có đáp án - Đề 36

Cho biết đồng vị phóng xạ $^{226}_{88}\text{Ra}$ phân rã $\alpha$ với chu kì bán rã là 1600 năm.

18/28

Cho biết đồng vị phóng xạ $^{226}_{88}\text{Ra}$ phân rã $\alpha$ với chu kì bán rã là 1600 năm. Giả sử ban đầu hạt nhân $^{226}\text{Ra}$ đứng yên sau đó phân rã $\alpha$ và biến đổi thành hạt nhân $^{222}\text{Rn}$. Biết khối lượng của $^{226}\text{Ra}$ là khoảng $226{,}0254\ \text{amu}$, khối lượng của $^{222}\text{Rn}$ là khoảng $222{,}0176\ \text{amu}$ và khối lượng của hạt $\alpha$ ($^4\text{He}$) là khoảng $4{,}0026\ \text{amu}$. Động năng hạt $\alpha$ sau phân rã là

4,76 MeV.

4,25 MeV.

1,38 MeV.

2,56 MeV.

Giải thích

Đáp án đúng là A

Ta có phản ứng phân rã:
\[
^{226}_{88}\text{Ra} \;\rightarrow\; ^{222}_{86}\text{Rn} + ^{4}_{2}\text{He}
\]

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
\[
\vec{0} = \vec{p}_{Rn} + \vec{p}_{He} \quad \Rightarrow \quad p_{He}^2 = p_{Rn}^2
\]

Suy ra:
\[
2m_{Rn} K_{Rn} = 2m_{He} K_{He} \quad \Rightarrow \quad K_{Rn} = \dfrac{m_{He}}{m_{Rn}} K_{He}
\]

Năng lượng toả ra của phản ứng:
\[
Q = (m_{Ra} - m_{Rn} - m_{He}) \cdot 931{,}5 = 4{,}8438\ \text{MeV}
\]

Mặt khác:
\[
Q = K_{He} + K_{Rn} = K_{He} + \dfrac{m_{He}}{m_{Rn}} K_{He}
\]

\[
\Rightarrow Q = K_{He} \left( 1 + \dfrac{4{,}0026}{222{,}0176} \right)
\]

Từ đó tính được:
\[
K_{He} = 4{,}76\ \text{MeV}.
\]