(2025) Đề thi tổng ôn tốt nghiệp THPT Vật lí có đáp án - Đề 39

Cho phản ứng hạt nhân $_1^3T +\ _1^2D \rightarrow\ _2^4He +\ _0^1n$.

22/28

Cho phản ứng hạt nhân $_1^3T +\ _1^2D \rightarrow\ _2^4He +\ _0^1n$. Khối lượng của các hạt nhân $_1^3T$, $_1^2D$, $_2^4He$ và hạt neutron lần lượt là $m_T = 3,01605u$; $m_D = 2,014104u$; $m_{He} = 4,0026u$ và $m_n = 1,00867u$. Lấy $1u c^2 = 931,5\ \text{MeV}$; $1eV = 1,6 \cdot 10^{-19}\ \text{J}$. Biết năng suất toả nhiệt của than đá là $q = 1,25 \cdot 10^7\ \text{J/kg}$.

a) Năng lượng toả ra của phản ứng hạt nhân trên xấp xỉ bằng 17,6 MeV.
b) Số nguyên tử có trong 1 g khí helium xấp xỉ bằng $1,5 \cdot 10^{23}$ nguyên tử.
c) Năng lượng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg than đá là $1,25 \cdot 10^7\ \text{J}$.
d) Cần đốt cháy hoàn toàn $2,112 \cdot 10^{14}$ tấn than đá để có năng lượng toả ra tương đương năng lượng toả ra của phản ứng hạt nhân trên khi tổng hợp được 1 g He.

0/3000 ký tự
Giải thích

 

Nội dung

Đúng

Sai

a

Năng lượng tỏa ra của phản ứng hạt nhân trên xấp xỉ bằng 17,6 MeV.

Đ

 

b

Số nguyên tử có trong 1 g khí helium xấp xỉ bằng 1,5.1023 nguyên tử.

Đ

 

c

Năng lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg than đá là 1,25.104 J.

 

S

d

Cần đốt cháy hoàn toàn 2,112.1014 tấn than đá để có năng lượng tỏa ra tương đương năng lượng tỏa ra của phản ứng hạt nhân trên khi tổng hợp được 1g He.

 

S

a) ĐÚNG
Năng lượng toả ra của phản ứng trên là:
\[
\Delta E = (m_{trước} - m_{sau})c^2 = (m_T + m_D - m_{He} - m_n)c^2
\]
\[
\Leftrightarrow \Delta E = (3,01605 + 2,014104 - 4,0026 - 1,00867) \cdot 931,5 \approx 17,6\ \text{MeV}.
\]

b) ĐÚNG
Số nguyên tử có trong 1 g khí helium:
\[
N = \frac{m}{M} \cdot N_A = \frac{1}{4} \cdot 6,02 \cdot 10^{23} \approx 1,5 \cdot 10^{23}\ \text{nguyên tử}.
\]

c) SAI
Năng lượng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg than đá là:
\[
Q = q \cdot m = 1,25 \cdot 10^7 \cdot 1 = 1,25 \cdot 10^7\ \text{J}.
\]

d) SAI
Khối lượng than đá cần đốt cháy hoàn toàn để có năng lượng toả ra tương đương năng lượng toả ra của phản ứng hạt nhân trên khi tổng hợp được 1 g He là:

\[
Q_t = \Delta E \cdot N
\]
\[
\Rightarrow q \cdot m = \Delta E \cdot N \;\;\Rightarrow\;\; m = \frac{\Delta E \cdot N}{q}
\]

\[
= \frac{17,6 \cdot 10^6 \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} \cdot 1,5 \cdot 10^{23}}{1,25 \cdot 10^7} \approx 33792\ \text{kg} \approx 34\ \text{tấn}.
\]