Giải SBT Vật lí 12 Kết nối tri thức Bài 22. Phản ứng hạt nhân và năng lượng liên kết
Đề thi

Giải SBT Vật lí 12 Kết nối tri thức Bài 22. Phản ứng hạt nhân và năng lượng liên kết

A
Admin
Vật lýLớp 1286 lượt thi
30 câu hỏi
1. Tự luận
1 điểm

Đánh dấu (x) vào các cột (đúng) hoặc (sai) tương ứng với các nội dung trong bảng dưới đây.

Nội dung

Đúng

Sai

Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi từ hạt nhân này thành hạt nhân khác, bao gồm phản ứng hạt nhân kích thích và phản ứng hạt nhân tự phát.

 

 

Trong một phản ứng hạt nhân, luôn cần từ hai hạt tham gia phản ứng trở lên.

 

 

Trong phản ứng hạt nhân, số khối và điện tích của hệ được bảo toàn.

 

 

Trong phản ứng hạt nhân, số khối, điện tích và khối lượng của hệ được bảo toàn.

 

 

Phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.

 

 

Phản ứng tổng hợp hạt nhân là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn.

 

 

Phản ứng tổng hợp hạt nhân là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân trung bình tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng.

 

 

Độ hụt khối (Dm) của hạt nhân là độ chênh lệch tổng khối lượng của các nucleon tạo thành hạt nhân và khối lượng của hạt nhân. Dm = [Zmp + (A - Z)mn] - mX.

 

 

Năng lượng E và khối lượng m tương ứng của cùng một vật được liên hệ với nhau thông qua hệ thức Einstein: E = mc2 trong đó, c là tốc độ của ánh sáng trong chân không.

 

 

Năng lượng liên kết riêng Elkr của một hạt nhân có số khối A bằng: Elkr=ElkAtrong đó, Elk là năng lượng tối thiểu dùng để tách toàn bộ số nucleon ra khỏi hạt nhân, gọi là năng lượng liên kết hạt nhân. Hạt nhân càng bền vững khi Elkr càng lớn.

 

 

Hạt nhân càng bền vững khi năng lượng liên kết Elk càng lớn.

 

 

Phản ứng hạt nhân kích thích: là quá trình các hạt nhân tương tác với các hạt khác (ví dụ: hạt nhân, neutron,...) tạo ra các hạt nhân mới. Ví dụ: phản ứng phân hạch, phản ứng tổng hợp hạt nhân.

 

 

Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân mới.

 

 

Xem đáp án

Nội dung

Đúng

Sai

Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi từ hạt nhân này thành hạt nhân khác, bao gồm phản ứng hạt nhân kích thích và phản ứng hạt nhân tự phát.

x

 

Trong một phản ứng hạt nhân, luôn cần từ hai hạt tham gia phản ứng trở lên.

 

x

Trong phản ứng hạt nhân, số khối và điện tích của hệ được bảo toàn.

x

 

Trong phản ứng hạt nhân, số khối, điện tích và khối lượng của hệ được bảo toàn.

 

x

Phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.

x

 

Phản ứng tổng hợp hạt nhân là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn.

x

 

Phản ứng tổng hợp hạt nhân là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân trung bình tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng.

 

x

Độ hụt khối (Dm) của hạt nhân là độ chênh lệch tổng khối lượng của các nucleon tạo thành hạt nhân và khối lượng của hạt nhân. Dm = [Zmp + (A - Z)mn] - mX.

x

 

Năng lượng E và khối lượng m tương ứng của cùng một vật được liên hệ với nhau thông qua hệ thức Einstein: E = mc2 trong đó, c là tốc độ của ánh sáng trong chân không.

x

 

Năng lượng liên kết riêng Elkr của một hạt nhân có số khối A bằng:Elkr=ElkA trong đó, Elk là năng lượng tối thiểu dùng để tách toàn bộ số nucleon ra khỏi hạt nhân, gọi là năng lượng liên kết hạt nhân. Hạt nhân càng bền vững khi Elkr càng lớn.

x

 

Hạt nhân càng bền vững khi năng lượng liên kết Elk càng lớn.

 

x

Phản ứng hạt nhân kích thích: là quá trình các hạt nhân tương tác với các hạt khác (ví dụ: hạt nhân, neutron,...) tạo ra các hạt nhân mới. Ví dụ: phản ứng phân hạch, phản ứng tổng hợp hạt nhân.

x

 

Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân mới.

x

 

Giải thích:

- Trong một phản ứng hạt nhân, không nhất thiết phải cần từ hai hạt tham gia phản ứng trở lên, ví dụ như phản ứng phân hạch chỉ cần 1 hạt nhân mẹ ban đầu.

- Trong phản ứng hạt nhân, không có định luật bảo toàn khối lượng.

- Phản ứng tổng hợp hạt nhân là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng.

- Hạt nhân càng bền vững khi năng lượng liên kết riêng Elkr càng lớn.

2. Tự luận
1 điểm

Một hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì hạt nhân đó

A. có năng lượng liên kết càng lớn.                

B. có năng lượng liên kết không đổi.

C. có năng lượng liên kết càng nhỏ.                 

D. càng bền vững.

Xem đáp án

Đáp án đúng là A

Năng lượng liên kết Elk = Δm.c2. Một hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì hạt nhân đó sẽ có năng lượng liên kết càng lớn.

3. Tự luận
1 điểm

Năng lượng liên kết của hạt nhân bằng

A. năng lượng trung bình liên kết mỗi nucleon trong hạt nhân.

B. năng lượng cần thiết để tách một nucleon khỏi hạt nhân.

C. năng lượng cần thiết để tách rời tất cả các nucleon trong hạt nhân.

D. tích của khối lượng hạt nhân với bình phương của tốc độ ánh sáng trong chân không.

Xem đáp án

Đáp án đúng là C

Năng lượng liên kết của hạt nhân bằng năng lượng cần thiết để tách rời tất cả các nucleon trong hạt nhân.

4. Tự luận
1 điểm

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân có giá trị

A. lớn nhất đối với các hạt nhân nhẹ.

B. lớn nhất đối với các hạt nhân nặng.

C. lớn nhất đối với các hạt nhân trung bình.

D. như nhau với mọi hạt nhân.

Xem đáp án

Đáp án đúng là C

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân có giá trị lớn nhất đối với các hạt nhân trung bình.

5. Tự luận
1 điểm

Độ hụt khối của hạt nhân XZA 

A. Dm = (Zmp + Nmn) - m.                              

B. Dm = m - Nmp – Zmn.

C. Dm = Zmn - Zmp.                                        

D. Dm = Zmp + Nmn

Xem đáp án

Đáp án đúng là A

6. Tự luận
1 điểm

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

A. càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.

B. có thể bằng 0 đối với các hạt nhân đặc biệt.

C. càng nhỏ thì hạt nhân càng bền vững.

D. có thể dương hoặc âm.

Xem đáp án

Đáp án đúng là A

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.

7. Tự luận
1 điểm

Đại lượng nào sau đây đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân?

A. Số neutron.                                                

B. Năng lượng liên kết riêng.

C. Số hạt proton.                                             

D. Năng lượng liên kết.

Xem đáp án

Đáp án đúng là B

8. Tự luận
1 điểm

Hạt α có độ hụt khối 0,0308 amu. Năng lượng liên kết của hạt này bằng

A. 23,52 MeV.             

B. 25,72 MeV.              

C. 24,72 MeV.              

D. 28,70 MeV.

Xem đáp án

Đáp án đúng là D

Áp dụng công thức Wlk = Dm.c2

Wlk = 0,0308.931,5 ≈ 28,70 MeV

9. Tự luận
1 điểm

Nếu năng lượng liên kết của hạt nhân helium H24e là 28,8 MeV thì năng lượng liên kết riêng của nó là

A. 7,20 MeV/nucleon.   

B. 14,1 MeV/nucleon.   

C. 0,72 MeV/nucleon.   

D. 1,4 MeV/nucleon.

Xem đáp án

Đáp án đúng là A

Năng lượng liên kết riêng của H24e:WlkA=28,84=7,20MeV/nucleon.

10. Tự luận
1 điểm

Độ bền vững của hạt nhân càng cao khi

A. số nucleon của hạt nhân càng nhỏ.

B. số nucleon của hạt nhân càng lớn.

C. năng lượng liên kết của nó càng lớn.

D. năng lượng liên kết riêng của nó càng lớn.

Xem đáp án

Đáp án đúng là D

11. Tự luận
1 điểm

Một hạt nhân có 8 proton và 9 neutron. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân này bằng 7,75 MeV/nucleon. Biết mp = 1,0073 amu, mn = 1,0087 amu. Khối lượng của hạt nhân đó bằng bao nhiêu amu?

A. 16,545 amu.            

B. 17,138 amu.             

C. 16,995 amu.             

D. 17,243 amu.

Xem đáp án

Đáp án đúng là C

Wlk = A.Wlkr = (8 + 9).7,75 = 131,75 MeV; m=Wlk931,5=131,75931,5=0,141amu

mx = (8mp + 9mn) - Dm = 16,996 amu.

12. Tự luận
1 điểm

Cho khối lượng nguyên tử helium là mHe = 4,003 amu; khối lượng electron là me = 0,000549 amu. Khối lượng của hạt a

A. 4,001902 amu.        

B. 4,000921 amu.          

C. 4,000975 amu.          

D. 4,002654 amu.

Xem đáp án

Đáp án đúng là A

Khối lượng của hạt a là: ma = mHe – 2me = 4,001902 amu.

13. Tự luận
1 điểm

Hạt nhân H12 có khối lượng 2,0136 amu. Năng lượng liên kết của nó bằng

A. 1,15 MeV.                

B. 4,6 MeV.                  

C. 3,45 MeV.                

D. 2,23 MeV.

Xem đáp án

Đáp án đúng là D

Độ hụt khối m=1.1,0073+2-1.1,0087-2,0136=0,0024amu

Năng lượng liên kết Wlk=m.c2=0,0024.931,5=2,2356MeV

14. Tự luận
1 điểm

Cho ba hạt nhân X, Y và Z có số nuleleon tương ứng là AX, AY và AZ với AX=2AY=0,5AZ. Biết năng lượng liên kết riêng của từng hạt nhân tương ứng là EX,EY và EZ với EX<EY<EZ. Các hạt nhân này được sắp xếp theo thứ tự tính bền vững giảm dần như:

A. Y, X, Z.                    

B. Y, Z, X.                    

C. X, Y, Z.                    

D. Z, X, Y.

Xem đáp án

Đáp án đúng là A

AX=2AY=0,5AZAY<AX<AZ

Lại có EZ<EX<EY nên Wlkr (Z) < Wlkr (X) < Wlkr (Y).

15. Tự luận
1 điểm
Cho khối lượng của proton, neutron; A1840r;L36i lần lượt là 1,0073 amu; 1,0087 amu; 39,9525 amu; 6,0145 amu và 1 amu = 931,5 MeV/c2. So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân L36i thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân A1840r

A. lớn hơn một lượng là 5,20 MeV.                 

B. lớn hơn một lượng là 3,42 MeV.

C. nhỏ hơn một lượng là 3,42 MeV.                 

D. nhỏ hơn một lượng là 5,20 MeV.

Xem đáp án

Đáp án đúng là B

Độ hụt khối của A1840r là: m=18.1,0073+40-18.1,0087-39,9525=0,3703MeV

Năng lượng liên kết riêng của A1840r là:

Wlkr=WlkA=m.c2A=0,3703.931,540=8,62MeV/nucleon

Độ hụt khối của L36i là: m=3.1,0073+6-3.1,0087-6,0145=0,0335MeV

Năng lượng liên kết riêng của L36i là:

Wlkr=WlkA=m.c2A=0,0335.931,56=5,2MeV/nucleon

Vậy năng lượng liên kết riêng của hạt nhân L36i lớn hơn năng lượng liên kết riêng của hạt nhân A1840r một lượng là 3,42 MeV.

16. Tự luận
1 điểm

Phần lớn năng lượng giải phóng trong phản ứng phân hạch là

A. năng lượng toả ra do phóng xạ của các mảnh.

B. động năng các neutron phát ra.

C. động năng của các mảnh.

D. năng lượng các photon của tia g.

Xem đáp án

Đáp án đúng là C

Phần lớn năng lượng giải phóng trong phản ứng phân hạch là động năng của các mảnh.

17. Tự luận
1 điểm

Tìm câu sai. Những điều kiện cần phải có để tạo ra phản ứng hạt nhân dây chuyền là

A. sau mỗi lần phân hạch, số n giải phóng phải lớn hơn hoặc bằng 1.

B. lượng nhiên liệu (uranium, ptutonium) phải đủ lớn để tạo nên phản ứng dây chuyền.

C. nhiệt độ phải được đưa lên cao.

D. phải có nguồn tạo ra neutron.

Xem đáp án

Đáp án đúng là C

18. Tự luận
1 điểm

Phản ứng nhiệt hạch là

A. phản ứng hạt nhân tự phát.                       

B. phản ứng tổng hợp hạt nhân.

C. phản ứng phân hạch.                                   

D. phản ứng tổng hợp hai hạt nhân nặng.

Xem đáp án

Đáp án đúng là B

19. Tự luận
1 điểm

Nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời là do

A. các phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong lòng nó.

B. các phản ứng phân hạch xảy ra trong lòng nó.

C. các phản ứng hoá học xảy ra trong lòng nó.

D. các phản ứng hạt nhân tự phát dây chuyền trong lòng nó.

Xem đáp án

Đáp án đúng là A

Nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời là do các phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong lòng nó
20. Tự luận
1 điểm

Phản ứng hạt nhân nào sau đây không phải là phản ứng nhiệt hạch?

A. H12+H12H24e.                                        

B. H12+L36i2H24e.

C. H24e+N714O817+H11.                       

D. H11+H13H24e.

Xem đáp án

Đáp án đúng là C

Phản ứng nhiệt hạch là sự tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn.

21. Tự luận
1 điểm

Tìm phát biểu sai.

A. Phản ứng nhiệt hạch là sự tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hai hạt nhân nặng hơn, còn phản ứng phân hạch là sự phá vỡ một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân nhẹ hơn.

B. Năng lượng toả ra trong phản ứng nhiệt hạch lớn hơn năng lượng toả ra trong phản ứng phân hạch.

C. Phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch đều là phản ứng hạt nhân toả năng lượng.

D. Hiện nay con người đã kiểm soát được phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch.

Xem đáp án

Đáp án đúng là D

Hiện nay con người mới kiểm soát được phản ứng phân hạch trong lò phản ứng hạt nhân; còn với phản ứng nhiệt hạch thì mới chỉ thực hiện được phản ứng dưới dạng không kiểm soát được (bom H).

22. Tự luận
1 điểm

Quan sát Hình 22.1 cho biết: Các hạt nhân O817H11 được tạo ra từ các nucleon của hạt nhân nào?

Quan sát Hình 22.1 cho biết: Các hạt nhân 17 8 O và 1 1 H được tạo ra từ các nucleon của hạt nhân nào? (ảnh 1)

Hình 22.1. Minh hoạ về sự kết hợp giữa các nucleon của hạt nhân

khi tương tác với nhau và biến thành những hạt nhân khác

Xem đáp án

Các nucleon thể hiện trong hình vẽ có vai trò như nhau. Các hạt nhân O817 và hạt nhân H11 được tạo ra từ các nucleon bất kì của hạt nhân H24e và N714

23. Tự luận
1 điểm

Biết năng lượng liên kết của hạt nhân 235U là 1 809,5 MeV, của 140Ce là 1 180,2 MeV, của 56Fe là 494,8 MeV. Hãy so sánh độ bền vững của các hạt nhân này.

Xem đáp án

Năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân U235;C140e;F56e là:

WU=1809,5235=7,7MeV;

WCe=1180,2140=8,43MeV;WFe=494,856=8,83MeV.

Vậy WU<WCe<WFe. Do đó hạt nhân F56e bền vững nhất.

24. Tự luận
1 điểm
Khối lượng hạt nhân a là ma = 4,0015 amu. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân a là Wlkr = 7,1 MeV. Tính năng lượng được toả ra khi có 1 mol các hạt a được tạo thành từ các hạt nhân proton và neutron.
Xem đáp án

Khối lượng của 1 mol hạt α là: NA·mα=6,022·1023·4,0015·1,66054·10-27=4,0014g.

Số hạt a trong 1 g chất đó là: n=6,022·10234,00141,505.1023 hạt/g.

Khi các hạt neutron và proton riêng rẽ tạo thành hạt a thì có độ hụt khối và toả ra năng lượng đúng bằng năng lượng liên kết của hạt a. Năng lượng liên kết riêng của hạt a là Wa = 7,1 MeV và số khối A = 4, nên năng lượng liên kết là: W = WaA = 4.7,1 = 28,4 MeV.

Năng lượng toả ra cần tìm là: nW = 1,505.1023.28,4 = 42,742.1023 MeV = 68,38.1010 J.

25. Tự luận
1 điểm

Biết khối lượng hạt nhân H24e là mHe = 4,0015 amu. Hãy so sánh khối lượng này với tổng khối lượng của các nucleon tạo thành nó.

Xem đáp án

Hạt nhân H24e có 2 proton và 2 neutron. Khối lượng của 2 proton và 2 neutron là:
2mp + 2mn = 2.1,007276 + 2.1,008665 ≈ 4,0319 amu.

Tổng khối lượng các nucleon tạo thành lớn hơn khối lượng hạt nhân.

26. Tự luận
1 điểm

Năng lượng liên kết của hạt nhân nguyên tử N714 bằng bao nhiêu? Biết rằng hạt nhân nguyên tử N714 có khối lượng bằng 14,003242 amu.

Xem đáp án

Áp dụng công thức Wlk=Zmp+A-Zmn-mc2

Với Z=7;A-Z=7;mp938MeV/c2;mn939MeV/c2

mN714=14,003242.931,5MeV/c2, ta tìm được Wlk95MeV.

27. Tự luận
1 điểm

Trong hai hạt nhân B49e và A1327l, hạt nhân nào bền vững hơn? Biết khối lượng hạt nhân B49e là 9,0012 amu và khối lượng hạt nhân U92235 là 26,98146 amu.

Xem đáp án

Năng lượng liên kết riêng của B49e là:

WBeABe=4.1,00728+5.1,00867-9,00122.931,59=7,37

Năng lượng liên kết riêng của A1327l là:

WAlAAl=13.1,00728+14.1,00867-26,98146.931,527=8,09

Sau khi tìm được năng lượng liên kết riêng của hạt nhân B49e và hạt nhân A1327l, so sánh ta nhận thấy năng lượng liên kết riêng của nhôm WAlAAl lớn hơn, bền vững hơn.

28. Tự luận
1 điểm

Biết phân hạch một hạt nhân U92235 trong lò phản ứng sẽ toả ra năng lượng 200 MeV/1 hạt nhân.

a) Tính năng lượng toả ra khi phân hạch 1kgU92235

b) Tính lượng than cần phải đốt để có một nhiệt lượng tương đương. Cho năng suất toả nhiệt của than bằng 2,93.107 J/kg.

Xem đáp án

a) Số hạt nhân U92235 có trong 1 kgU92235 là: N=mANA=1000235.6,02.1023=2,56.1024

Mỗi hạt nhân tham gia 1 phản ứng phân hạch.

Năng lượng toả ra: W = 2,56.1024.200.1,6.10-13= 8,2.1013 J.

b) Khối lượng than cần sử dụng: m=8,2.10132,93.107=2,8.106kg.

29. Tự luận
1 điểm
Khi tổng hợp hạt nhân H24e từ phản ứng hạt nhân H11+L37iH24e+X, mỗi phản ứng trên toả năng lượng 17,3MeV. Tính năng lượng toả ra khi tổng hợp được 0,5mol helium.
Xem đáp án

Vì hạt nhân X cũng là hạt nhân helium H24e, nên năng lượng toả ra khi tổng hợp được 0,5mol helium là: 17,3.6,023.10232.2=2,6.1024MeV.

30. Tự luận
1 điểm

Cho phản ứng nhiệt hạch: H13+H12H24e+n01+17,5MeV. Tính năng lượng toả ra trong phản ứng trên khi 1 kg helium được tạo thành. Hãy so sánh với năng lượng toả ra khi 1kgU92235 phân hạch.

Xem đáp án

Năng lượng toả ra khi tổng hợp được 1 kg helium:

WHe=10004.6,02.1023.17,5.1,6.10-13=4,214.1014J

Mặt khác, ta đã biết 1kgU235 (câu 22.28) phân hạch hoàn toàn toả ra năng lượng là 8,2.1013 J. Vậy WHeWU5,1 lần.