Chi tiết thông tin

Bài 35: Tính chất và cấu tạo hạt nhân

67 View

Lý thuyết Tính chất và cấu tạo của hạt nhân

I) Cấu tạo hạt nhân:

- Hạt nhân được tạo thành bởi hai loại hạt là prôtôn (p) mang điện tích (+e) và nơtron (n) không mang điện. Hai loại hạt này gọi chung là nuclôn. - Số prôtôn trong hạt nhân là Z, với Z là số thứ tự của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, được gọi là nguyên tử số. Khi ấy hạt nhân có điện tích là +Ze. Tổng số nuclôn trong hạt nhân là A, A được gọi là số khối. Khi đó số nơtron trong hạt nhân là A-Z. - Kí hiệu của hạt nhân:

- Đồng vị: là những hạt nhân có cùng số Z, nhưng khác số A. VD

là đồng vị của nhau.

II) Khối lượng của hạt nhân:

- Các hạt nhân có khối lượng rất lớn so với khối lượng của electrôn, vì vậy khối lượng nguyên tử gần như tập trung toàn bộ ở hạt nhân. - Để tiện tính toán khối lượng hạt nhân, người ta sử dụng đơn vị khối lượng nguyên tử ( đơn vị Cacbon), kí hiệu là u.

III) Năng lượng của hạt nhân:

- Theo thuyết tương đối khi hạt nhân có khối lượng m sẽ chưa một năng lượng là E = mc² với c = 3.10⁸ (m/s) là vận tốc ánh sáng trong chân không. - Năng lượng tương ứng với khối lượng 1 u là E = uc² ≈ 931,5 (MeV) (1J = 1,6.10^-19 eV = 1,6.10^-13 MeV) ↔ 1u ≈ 931,5 MeV/c² → MeV/c² cũng là một đơn vị đo khối lượng. Chú ý: theo thuyết tương đối một vật khi ở trạng thái nghỉ (v = 0) có khối lượng nghỉ là m₀ chứa năng lượng nghỉ E₀ = m₀c². Khi vật chuyển động với vật tốc v, vật sẽ có khối lượng là

, chứa năng lượng là E = mc² Khi đó động năng của vật là W_đ = (m - m₀)c²

C1 trang 176 SGK:

Nếu tưởng tượng kích thước nguyển tử to như một căn phòng kích thước (10 x 10 x 10)m thì hạt nhân có thể so sánh với vật nào? Trả lời: Nếu tưởng tượng kích thước nguyên tử to như một căn phòng kích thước 10³m³ thì hạt nhân có thể so sánh với hạt bụi, hạt vừng (đường kính từ 0,1mm đến 1mm)

C2 trang 179 SGK:

Tính 1 MeV/c² ra đơn vị kilogam? Trả lời: Khối lượng của 1MeV/c² là:

Bài 1 (trang 180 SGK Vật Lý 12)

Trong các câu sau, câu nào đúng? Câu nào sai? 1. Kích thước hạt nhân tỉ lệ với số nuclon A. 2. Các hạt nhân đồng vị có cùng số proton. 3. Các hạt nhân đồng vị có cùng số nuclon. 4. Điện tích hạt nhân tỉ lệ với số proton. 5. Một hạt nhân có khối lượng 1u thì sẽ có năng lượng tương ứng 931,5 MeV. Lời giải: 1. Kích thước hạt nhân tỉ lệ với số nuclon A. Sai 2. Các hạt nhân đồng vị có cùng số proton. Đúng 3. Các hạt nhân đồng vị có cùng số nuclon. Sai 4. Điện tích hạt nhân tỉ lệ với số proton. Đúng Vì hạt nhân có cùng Z proton thì có điện tích dương bằng +Ze 5. Một hạt nhân có khối lượng 1u thì sẽ có năng lượng tương ứng 931,5 MeV. Đúng

Bài 2 (trang 180 SGK Vật Lý 12):

Các hạt nhân có cùng số A và khác số Z được gọi là các hạt nhân đồng khối, ví dụ:

và

. So sánh: 1. Khối lượng 2. Điện tích của hai hạt nhân đồng nhất. Lời giải: Hai hạt nhân này có cùng số khối nên có khối lượng gần bằng nhau nhưng khác số Z nên có số điện tích khác nhau. Hạt nhân S có điện tích bằng +13e Hạt nhân Ar có điện tích bằng +18e.

Bài 3 (trang 180 SGK Vật Lý 12):

Xác định khối lượng tính ra u của hạt nhân

Lời giải: Vì đơn vị u có giá trị bằng 1/12 khối lượng của nguyên tử đồng vị

nên khối lượng của nguyên tử

là 12u. → Khối lượng tính ra u của hạt nhân

là: m = 12u – 6m_e = 12u – 6.5,486.10^-4.u = 11,99670 u.

Bài 4 (trang 180 SGK Vật Lý 12):

Chọn câu đúng. Tính chất hóa học của một nguyên tử phụ thuộc: A. Nguyên tử số B. Số khối C. khối lượng nguyên tử. D. Số các đồng vị Lời giải: Chọn đáp án A Vì nguyên tử số Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn.

Bài 5 (trang 180 SGK Vật Lý 12):

Chọn câu đúng. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng: A. Số proton B. Số nơtron C. số nuclon D. Khối lượng nguyên tử Lời giải: Chọn đáp án A. Vì hạt nhân đồng vị là các hạt có cùng số proton và khác nhau số nơtron.

Bài 6 (trang 180 SGK Vật Lý 12):

Chọn câu đúng:

Lời giải:

Chọn đáp án C.

Bài 7 (trang 180 SGK Vật Lý 12):

Số nơtron trong hạt nhân

là bao nhiêu? Lời giải: Chọn đáp án B. Vì

trong đó số proton là: Z = 13, số nuclon là: A = 27 → Số nơtron N = A – Z = 27 – 13 = 14

Trắc nghiệm Bài 35

Bài 1: Các phản ứng hạt nhân không tuân theo định luật: A. bảo toàn năng lượng B. bảo toàn động lượng C. bảo toàn động năng D. bảo toàn số khối

Hiển thị đáp án

Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân: + Bảo toàn số khối (A) + Bảo toàn điện tích (Z) + Bảo toàn động lượng + Bảo toàn năng lượng toàn phần Chọn đáp án C

Bài 2: Phát biểu nào dưới đây là sai khi nói về lực hạt nhân? A. Có giá trị lớn hơn lực tương tác tĩnh điện giữa các proton. B. Có tác dụng rất mạnh trong phạm vi hạt nhân. C. Có thể là lực hút hoặc đẩy tùy theo khoảng cách giữa các nuclôn. D. Không tác dụng khi các nuclôn cách xa nhau hơn kích thước hạt nhân.

Hiển thị đáp án

- Các nuclon liên kết với nhau bởi lực hạt nhân. - Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn, nó là loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân (lực tương tác mạnh). Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (10^-15 m). Chọn đáp án C

Bài 3: So với hạt nhân

, hạt nhân

có: A. ít hơn 4 êlectron B. ít hơn 6 nơtron C. ít hơn 10 proton D. ít hơn 4 nuclôn

Hiển thị đáp án

- Hạt nhân

có 37 – 17 = 20 nơtron, hạt nhân

có: 27 – 13 = 14 nơtron.

- Suy ra: so với hạt nhân

, hạt nhân

có ít hơn 6 nơtron. Chọn đáp án B

Bài 4: Hạt nhân có số proton bằng số nơtron của hạt nhân

và có số nơtron bằng số proton của hạt nhân này, là hạt nhân nguyên tử: A. heli B. triti C. hiđrô thường D. đơteri

Hiển thị đáp án

- Hạt nhân có số proton bằng số nơtron của hạt nhân

(bằng 3 – 2 = 1) và có số nơtron bằng số proton của hạt nhân này (bằng 2), là hạt nhân nguyên tử ₁³He (triti)

Chọn đáp án B

Bài 5: Có 128 nơtron trong đồng vị ²¹⁰Pb, hỏi có bao nhiêu nơtron trong đồng vị ²⁰⁶Pb A. 122 B. 124 C. 126 D. 130

Hiển thị đáp án

- Có 128 nơtron trong đồng vị ²¹⁰Pb, suy ra đồng vị này có 210 – 128 = 82 proton. - Trong đồng vị ²⁰⁶Pb có 82 proton nên có 206 – 82 = 124 nơtron. Chọn đáp án B

Bài 6: 1 MeV/c² có giá trị bằng: A. 1,78.10^-30 kg B. 0,561.10³⁰ kg C. 0,561.10³⁰ J D. 1,78.10^-30 kg.m/s

Hiển thị đáp án

+ 1 MeV/c² có giá trị bằng:

Chọn đáp án A

Bài 7: Cho khối lượng nguyên tử của hai nguyên tố : m_O = 15,999 u ; m_H = 1,0078 u. Số nguyên tử hiđrô chứa trong 1 g nước là: A. 3,344.10²¹ B. 6,687.10²² C. 6,022.10²³ D. 12,04.10²³

Hiển thị đáp án

- Khối lượng của một phân tử nước là (2.1,0078 + 15,999)u = 18,0146u - Số phân tử nước trong 1 gam nước là:

- Số nguyên tử hiđrô trong 1 gam nước là 2N ≈ 6,687.1022 Chọn đáp án B

Bài 8: Năng lượng nghỉ của 5 μg vật chất bằng A. 125 kW.h B. 1250 kW.h C. 12,5 kW.h D. 1,25 kW.h

Hiển thị đáp án

- Năng lượng nghỉ của 5 μg vật chất bằng:

Chọn đáp án A

Bài 9:Khí clo có khối lượng nguyên tử bằng 35,468 u. Khí này là hỗn hợp đồng vị bền là:

- Tỉ lệ khối lượng giữa hai đồng vị này trong khí clo là: A. 2,8 B. 3,0 C. 3,1 D. 3,2

Hiển thị đáp án

- Gọi tỉ lệ khối lượng giữa hai đồng vị là x:

Chọn đáp án B

Bài 10: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ: A. Các proton B. Các nơtron C. Các electron D. Các nuclon

Hiển thị đáp án

- Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn (p) (mang điện tích nguyên tố dương), và các nơtron (n) (trung hoà điện), gọi chung là nuclôn. Kí hiệu hạt nhân:

Chọn đáp án D

Bài 11: Chọn phát biểu không đúng khi nói về hạt nhân nguyên từ: A. Mọi hạt nhân của các nguyên tử đều có chứa cả proton và nơtron. B. Hai nguyên tử của hai nguyên tố bất kì khác nhau có số nơtron hoàn toàn khác nhau. C. Hai nguyên tử có số nơtron khác nhau là hai đồng vị D. Hai nguyên tử có điện tích hạt nhân khác nhau thuộc hai nguyên tố khác nhau.

Hiển thị đáp án

- A sai vì có hạt nhân không có nơtron, đó là hạt nhân của hiđrô. Chọn đáp án A

Bài 12: Tính chất hóa học của một nguyên tố phụ thuộc vào: A. khối lượng nguyên tử B. điện tích của hạt nhân C. bán kính hạt nhân D. năng lượng liên kết

Hiển thị đáp án

- Tính chất hóa học của một nguyên tố phụ thuộc vào điện tích của hạt nhân. Chọn đáp án B

Bài 13: Tìm phát biểu sai. Hạt nhân

có: A. Z proton B. (A – Z) nơtron C. điện tích bằng Ze D. Z nơtron

Hiển thị đáp án

- Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn (p) (mang điện tích nguyên tố dương), và các nơtron (n) (trung hoà điện), gọi chung là nuclôn. - Kí hiệu hạt nhân:

+ Hạt nhân có nguyên tử số Z thì chứa Z prôton và N nơtron; A = Z + N, trong đó A gọi là số khối. + Trừ các đồng vị của Hidro và Heli, nói chung các hạt nhân của các nguyên tố khác đều có số proton nhỏ hơn hặc bằng số notron: Z ≤ N ≤ 1,5Z. Hệ thức này có thể giúp xác định loại tia phóng xạ là β+ hay β- của 1 chất phóng xạ. Chọn đáp án D

Bài 14: Tìm phát biểu sai. Hạt nhân nguyên tử chì

có: A. 206 nuclôn B. điện tích là 1,312.10^-18 C C. 124 nơtron D. 82 proton

Hiển thị đáp án

82 là số proton của hạt nhân Chọn đáp án D

Bài 15: Các nguyên tử được gọi là đồng vị khi các hạt nhân của chúng có: A. số nuclôn giống nhau nhưng số nơtron khác nhau B. số nơtron giống nhau nhưng số proton khác nhau C. số proton giống nhau nhưng số nơtron khác nhau D. khối lượng giống nhau nhưng số proton khác nhau

Hiển thị đáp án

- Các nguyên tử được gọi là đồng vị khi các hạt nhân của chúng có số proton giống nhau nhưng số nơtron khác nhau. Chọn đáp án C Bài 16: Chọn phát biểu đúng: A. Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân có cùng nguyên tử số nhưng khác số prôtôn. B. Hạt nhân có kích thước rất nhỏ so với nguyên tử. C. Hạt nhân có năng lượng liên kết càng lớn thì càng bền vững. D. Lực hạt nhân tác dụng trong khoảng kích thước nguyên tử.

Hiển thị đáp án

- Hạt nhân có kích thước rất nhỏ so với nguyên tử. Chọn đáp án B

Bài 17: Chọn câu sai: A. Một mol nguyên tử (phân tử) gồm NA nguyên tử (phận tử) N_A = 6,022.10²³. B. Khối lượng của 1 mol ion H⁺ bằng 1 gam. C. Khối lượng của 1 mol N₂ bằng 28 gam. D. Khối lượng của 1 nguyên tử cacbon bằng 12 gam.

Hiển thị đáp án

- Khối lượng 1 nguyên tử thường được tính bằng u (1u = 1,66055.10^-27kg), 1 nguyên tử cacbon nặng 12u, một mol nguyên tử C (gồm 6,022.10²³ nguyên tử) nặng 12g. Chọn đáp án D

Bài 18: Trong vật lý hạt nhân, bất đẳng thức nào là đúng khi so sánh khối lượng prôtôn (mp), nơtrôn (mn) và đơn vị khối lượng nguyên tử u.

Hiển thị đáp án

- Ta có: m_p = 1,007276 u, m_n = 1,008665 u Chọn đáp án C

Bài 19: Trong hạt nhân nguyên tử thì: A. Số nơtron luôn nhỏ hơn số proton B. Điện tích hạt nhân là điện tích của nguyên tử. C. Số proton bằng số nơtron D. Khối lượng hạt nhân coi bằng khối lượng nguyên tử

Hiển thị đáp án

- Trừ các đồng vị của Hidro và Heli, nói chung các hạt nhân của các nguyên tố khác đều có số proton nhỏ hơn hặc bằng số notron: Z ≤ N ≤ 1,5Z nên A và C sai. - Nguyên tử trung hòa về điện, còn hạt nhân mang điện tích dương nên B sai. - Vì khối lượng electron nhỏ hơn rất nhiều so với khối lượng của notron và proton (m_e = 5,486.10^-4 u) nên có thể coi khối lượng hạt nhân coi bằng khối lượng nguyên tử Chọn đáp án D

Bài 20: Hạt nhân

có: A. 35 nơtron. B. 35 nuclôn. C. 17 nơtron. D. 18 prôtôn.

Hiển thị đáp án

- Từ ký hiệu của hạt nhân

, A là số khối hay số nuclon, Z là điện tích hạt nhân (số proton) → Hạt nhân

có 35 nuclôn, 17 prôtôn Chọn đáp án B

Bài 21: Bản chất lực tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân là: A. lực tĩnh điện B. lực hấp dẫn C. lực từ D. lực tương tác mạnh

Hiển thị đáp án

- Các nuclon liên kết với nhau bởi lực hạt nhân. Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn, nó là loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân (lực tương tác mạnh). Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (10^-15m). Chọn đáp án D

Bài 22: Hãy chọn câu đúng: A. Trong ion đơn nguyên tử số proton bằng số electron. B. Trong hạt nhân số proton phải bằng số nơtron. C. Trong hạt nhân (trừ các đồng vị của Hiđro và Hêli) số proton bằng hoặc nhỏ hơn số nơtron. D. Lực hạt nhân có bán kính tác dụng bằng bán kính nguyên tử.

Hiển thị đáp án

- Trừ các đồng vị của Hidro và Heli, nói chung các hạt nhân của các nguyên tố khác đều có số proton nhỏ hơn hặc bằng số notron: Z ≤ N ≤ 1,5Z. Chọn đáp án C

Bài 23: Hai hạt nhân

có cùng: A. số prôtôn. B. điện tích. C. số nơtron. D. số nuclôn.

Hiển thị đáp án

- Từ ký hiệu của hạt nhân

, A là số khối hay số nuclon, Z là điện tích hạt nhân (số proton) → Hai hạt nhân

có cùng số nuclôn. Chọn đáp án D

Bài 24: Phạm vi tác dụng của lực tương tác mạnh trong hạt nhân là: A. 10^-15 m B. 10^-8 m C. 10^-10 m D. Vô hạn

Hiển thị đáp án

- Lực hạt nhân là loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân (lực tương tác mạnh). Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (10^-15m). Chọn đáp án A

Bài 25: Nguyên tử của đồng vị phóng xạ

có: A. 92 electrôn và tổng số prôtôn và electrôn bằng 235. B. 92 prôtôn và tổng số nơtron và electrôn bằng 235. C. 92 nơtron và tổng số nơtron và prôtôn bằng 235. D. 92 nơtron và tổng số prôtôn và electrôn bằng 235.

Hiển thị đáp án

- Số khối = 235 = số proton + số nơtron, Số proton = số electron = 92 → số nơtron = 143 Chọn đáp án B

Bài 26: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về hạt nhân nguyên tử? A. Hạt nhân có nguyên tử số Z thì chứa Z prôtôn. B. Số nuclôn bằng số khối A của hạt nhân. C. Số nguồn N bằng hiệu số khối A và số prôtôn Z. D. Hạt nhân trung hòa về điện.

Hiển thị đáp án

- Hạt nhân mang điện và có điện tích bằng Z. Chọn đáp án D

Bài 27: Đơn vị MeV/c² có thể là đơn vị của đại lượng vật lý nào sau đây? A. khối lượng B. năng lượng C. động lượng D. hiệu điện thế

Hiển thị đáp án

- Từ công thức E = mc² → m= E/ c², ở đây E là năng lượng có đơn vị là MeV nên m có đơn vị MeV/c². Chọn đáp án A

Bài 28: Nhân Uranium có 92 proton và 143 notron kí hiệu nhân là:

Hiển thị đáp án

- Kí hiệu hạt nhân:

, Ở đây X là tên viết tắt hạt nhân, A là số khối, Z là số proton, A = Z + N Chọn đáp án B

Bài 29: Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có: A. cùng số nuclôn nhựng khác số prôtôn. B. cùng số nơtron nhưng khác số prôtôn. C. cùng số nuclôn nhưng khác số nơtron. D. cùng số prôtôn nhưng khác số nơtron.

Hiển thị đáp án

- Theo định nghĩa hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng khác số nơtron. Chọn đáp án D

Bài 30: Chọn phát biểu đúng khi nói về hạt nhân: A. Bán kính hạt nhân tỉ lệ với số nuclôn. B. Tính chất hóa học phụ thuộc vào số khối. C. Các hạt nhân đồng vị có cùng số nơtron. D. Điện tích hạt nhân tỉ lệ với số prôtôn.

Hiển thị đáp án

- Điện tích hạt nhân tỉ lệ với số prôtôn. Chọn đáp án D

Mục lục Giải bài tập Vật Lí 12 hay nhất

Chương 1: Dao động cơ