(2025) Đề thi tổng ôn tốt nghiệp THPT Vật lí có đáp án - Đề 34

Hình bên mô tả một viên pin \textit{NanoTritium} vừa mới sản xuất, là một loại pin hạt nhân tạo ra dòng điện từ các hạt beta phát ra từ nguồn phóng xạ Tritium.

22/28

Hình bên mô tả một viên pin \textit{NanoTritium} vừa mới sản xuất, là một loại pin hạt nhân tạo ra dòng điện từ các hạt beta phát ra từ nguồn phóng xạ Tritium. Tritium $_1^3\mathrm{T}$ là một đồng vị phóng xạ của hidro, mỗi hạt $_1^3\mathrm{T}$ phát ra một hạt electron và biến đổi thành một hạt X với chu kì bán rã 12,3 năm. Pin có công suất cực thấp, tuổi thọ rất cao do City Labs phát triển, thường được sử dụng cho các nhiệm vụ đòi hỏi yêu cầu cao như thiết bị y tế đặc biệt hoặc các chuyến du hành vũ trụ dài ngày. Suất điện động của pin tỉ lệ thuận với độ phóng xạ. Lấy 1 Ci = $3{,}7 \cdot 10^{10}$ Bq. Khối lượng mol của Tritium là $A = 3$ g và một năm có 365 ngày. Chỉ ra câu đúng, câu sai trong các câu sau:

Hình bên mô tả một viên pin \textit{NanoTritium} vừa mới sản xuất, là một loại pin hạt nhân tạo ra dòng điện từ các hạt beta phát ra từ nguồn phóng xạ Tritium. (ảnh 1)

a) Mỗi hạt $_1^3\mathrm{T}$ có 1 proton và 3 neutron.
b) Hạt X là hạt $_2^3\mathrm{He}$.
c) Khối lượng tối thiểu của đồng vị phóng xạ $_1^3\mathrm{T}$ được cho vào pin là 8,4 mg.
d) Công suất của pin giảm đi 2 lần so với lúc pin vừa mới được sản xuất sau thời gian 6,15 năm.

0/3000 ký tự
Giải thích

 

Nội dung

Đúng

Sai

a

Mỗi hạt $_1^3\mathrm{T}$ có 1 proton và 3 neutron

 

S

b

Hạt X là hạt $_2^3\mathrm{He}$

Đ

 

c

Khối lượng tối thiểu của đồng vị phóng xạ $_1^3\mathrm{T}$ được cho vào pin là 8,4 mg

 

S

d

Công suất của pin giảm đi 2 lần so với lúc pin vừa mới được sản xuất sau thời gian 6,15 năm

Đ

 

a) Sai. Mỗi hạt $_1^3\mathrm{T}$ có 1 proton và 2 neutron.

b) Đúng.
Phương trình phóng xạ của Tritium là
\[
_1^3\mathrm{T} \;\rightarrow\; _{-1}^0 e +\; _2^3\mathrm{He}.
\]

c) Sai.
Thông tin trên hình ảnh cho biết độ phóng xạ của mẫu là $H = 100\ \mathrm{Ci}$.
Khối lượng tối thiểu của đồng vị phóng xạ $_1^3\mathrm{T}$ được cho vào pin là:
\[
m = nA = \frac{N}{N_A} A = \frac{H/\lambda}{N_A} A
= \frac{H T}{N_A \ln 2} A.
\]

Thay số:
\[
m = \frac{100 \cdot 3{,}7 \cdot 10^{10} \cdot 12{,}3 \cdot 365 \cdot 24 \cdot 3600}{6{,}02 \cdot 10^{23} \ln 2}
\cdot 3 \approx 8{,}4 \cdot 10^{-4}\ \mathrm{g} = 0{,}84\ \mathrm{mg}.
\]

d) Đúng.
Công suất $P$ của pin tỉ lệ thuận với suất điện động,
mà suất điện động tỉ lệ thuận với độ phóng xạ $H$ của lượng chất phóng xạ.
Do đó $P \sim H$.
Vậy, khi $P$ giảm $n$ lần thì $H$ cũng giảm $n$ lần.

Từ công thức:
\[
H = H_0 \, 2^{-t/T}
\]
suy ra
\[
t = T \log_2 \frac{H_0}{H}.
\]

Với $t_{1/2} = 12{,}3$ năm, ta có:
\[
t = 12{,}3 \cdot \log_2 \sqrt{2} = 6{,}15\ \mathrm{năm}.
\]