Chi tiết thông tin

Bài 37: Phóng xạ

63 View

Lý thuyết Phóng xạ

I) Hiện tượng phóng xạ:

- Khái niệm: Là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. A → B + C Trong đó hạt nhân phóng xạ (A) được gọi là hạt nhân mẹ. Hạt nhân sản phẩm (B, C) được gọi là hạt nhân con. - Các loại tia phóng xạ : có 3 loại tia phóng xạ: tia α, tia β, tia γ.

	tia α	tia β	tia γ
Khái niệm			Là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn ( dưới 10^-11 m
Tính chất	- Tốc độ cỡ 2.10⁷ (m/s) - Làm ion hóa mạnh các nguyên tử. - Đi được tối đa 8cm trong không khí, không xuyên qua được tờ bìa 1mm - Bị lệch phương khi đi qua điện trường hay từ trường	- Tốc độ rất lớn, xấp cỉ tốc độ ánh sáng. - Làm ion hóa môi trường nhưng yếu hơn tia α - Đi được vài m trong không khí, xuyên qua được là nhôm cỡ mm - Bị lệch phương khi đi qua điện trường hay từ trường	- Có tốc đọ ánh sáng. - Khả năng đam xuyên tốt đi được vài m trong bê tông, vài cm trong chì. - Tia tia γ luôn đi kèm với các tia phóng xạ khác, không đi một mình. - Không bị lệch phương khi đi qua điện trường hay từ trường

- Đặc tính của quá trình phóng xạ: +) Là một quá trình biến đỏi hạt nhân. +) Là một quá trình tự phát và không điều khiển được. +) Là một quá trình ngẫu nhiên.

II) Định luật phóng xạ

Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm số mũ. - Ban đầu có N hạt nhân. Sau khoảng thời gian t số hạt nhân còn lại là:

Trong đó: T là chu kỳ bán rã. Cứ sau những khoảng thời gian T thì một nửa số hạt nhân hiện có bị phân rã. ? là hắng số phóng xạ λ = ln⁡2 /T. - Khi đó số hạt nhân đã phóng xạ là: N₀ - N(t) - Vì khối lượng tỉ lệ thuận với số hạt nhân nên ta có:

C1 trang 191 SGK:

Chứng minh rằng, sau thời gian t = xT thì số hạt nhân phóng xạ còn lại là:

rả lời: Theo định luật phân rã phóng xạ, số hạt nhân còn lại tại thời điểm t là: N = N₀.e^-λt Mặt khác:

Sau thời gian t = x.T, số hạt nhân phóng xạ còn lại là:

Bài 1 (trang 194 SGK Vật Lý 12):

Một hạt nhân

phóng xạ α, β-, β+, γ hãy hoàn chỉnh bảng sau:

Phóng xạ	Z		A
Phóng xạ	Thay đổi	Không đổi	Thay đổi	Không đổi
α
β-
β+
γ

Lời giải:

Phóng xạ	Z		A
Phóng xạ	Thay đổi	Không đổi	Thay đổi	Không đổi
α	Giảm 2		Giảm 4
β-	Tăng 1			x
β+	Giảm 1			x
γ		x		x

∗ Phóng xạ α

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn và có số khối giảm 4 đơn vị. ∗ Phóng xạ β-

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối. Thực chất của phóng xạ β- là:

(ν_p là phản hạt nơtrinô). ∗ Phóng xạ β+

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối. Thực chất của phóng xạ β+ là một hạt prôtôn biến thành một hạt nơtrôn, một hạt pôzitrôn và một hạt nơtrinô:

và bản chất của tia phóng xạ β+ là dòng hạt pôzitrôn (e+). (hạt và phản hạt nơtrinô ν phải xuất hiện trong các phóng xạ β+, β- là do sự bảo toàn mômen động lượng) ∗ Phóng xạ γ (hạt phôtôn). Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng E1 chuyển xuống mức năng lượng E₂ đồng thời phóng ra một phôtôn có năng lượng:

Trong phóng xạ γ không có sự biến đổi hạt nhân → phóng xạ γ thường đi kèm theo phóng xạ α và β.

Bài 2 (trang 194 SGK Vật Lý 12):

Chọn câu đúng. Quá trình phóng xạ hạt nhân. A. thu năng lượng B. tỏa năng lượng C. không thu, không tỏa năng lượng D. có trường hợp thu, có trường hợp tỏa năng lượng. Lời giải: Chọn đáp án B. Quá trình phóng xạ hạt nhân tỏa năng lượng. Trong phản ứng toả năng lượng các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn. Các hiện tượng: phóng xạ, phân hạnh, nhiệt hạch luôn là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

Bài 3 (trang 194 SGK Vật Lý 12):

Trong số các tia: α, β^-, β⁺, γ tia nào đâm xuyên mạnh nhất? Tia nào đâm xuyên yếu nhất? Lời giải: - Khả năng đâm xuyên tia γ là mạnh nhất vì bước sóng ngắn nhất, năng lượng lớn nhất. - Khả năng đâm xuyên tia α là yếu nhất vì bước sóng dài nhất, năng lượng nhỏ nhất. Bài 4 (trang 194 SGK Vật Lý 12): Quá trình phóng xạ nào không có sự thay đổi cấu tạo hạt nhân? A. Phóng xạ α B. Phóng xạ β^- C. Phóng xạ β⁺ D. Phóng xạ γ Lời giải: Chọn đáp án D. a) Phóng xạ α:

Hạt nhân con ở vị trí lùi hai ô so với hạt nhân mẹ b) Phóng xạ β-:

Hạt nhân con ở vị trí tiến một ô so với hạt nhân mẹ c) Phóng xạ β+:

Hạt nhân con ở vị trí lùi một ô so với hạt nhân mẹ d) Phóng xạ γ Tia γ có bản chất là sóng điện từ nên không có sự biến đổi hạt nhân. Chọn đáp án D.

Bài 5 (trang 194 SGK Vật Lý 12):

Hãy chọn câu đúng. Trong quá trình phóng xạ, số lượng hạt phân hủy giảm đi vào thời gian t theo quy luật

Lời giải: Chọn đáp án D. Số lượng hạt nhân giảm theo hàm mũ: N = N₀.e^-λt

Trắc nghiệm Bài 37

Bài 1: phân rã thành bằng cách phát ra: A. êlectron B. anpha C. pôzitron D. gamma

Hiển thị đáp án

phân rã thành

bằng cách phát ra hạt anpha. Chọn đáp án B

Bài 2: Sau ba phân rã α thành hai phân rã β^- thì hạt nhân nguyên tố X biến thành hạt nhân rađôn

Nguyên tố X là: A. thôri B. urani C. pôlôni D. rađi

Hiển thị đáp án

- Ta có phương trình phản ứng hạt nhân:

Chọn đáp án B

Bài 3: Trong từ trường, tia phóng xạ đi qua một tấm thủy tinh mỏng N thì vết của hạt có dạng như hình vẽ. Hạt đó là hạt gì?

A. γ B. β⁺ C. β^- D. α

Hiển thị đáp án

- Sau khi qua tấm ngăn N, động năng của hạt giảm, nên hạt bị lệch nhiều hơn. - Vậy hạt chuyển động từ dưới lên trên. - Vận dụng quy tắc bàn tay trái, ta xác định đó là hạt mang điện tích âm. Hạt này xuyên qua được tấm thủy tinh mỏng nên là hạt β^- Chọn đáp án B

Bài 4: Trong phóng xạ của hạt nhân

, từ hạt nhân có một hạt α khi bay ra với động năng là 4,78 MeV. Năng lượng tỏa ra trong phóng xạ này xấp xỉ bằng: A. 85,2 MeV B. 4,97 MeV C. 4,86 MeV D. 4,69 MeV

Hiển thị đáp án

Chọn đáp án C

Bài 5: Pôlôni

là chất phóng xa tia α. Chu kì bán rã của Po là 138 ngày đêm. Hằng số phóng xạ của pôlôni là: A. 7,2.10^-3 s^-1 B. 5,8.10^-8 s^-1 C. 5,02.10^-3 s^-1 D. 4,02.10^-8 s^-1

Hiển thị đáp án

- Hằng số phóng xạ của pôlôni là:

Chọn đáp án B

Bài 6: Có hai chất phóng xạ A và B với hằng số phóng xạ là λ₁, λ₂ với λ₂ = 2λ₁. Lúc đầu chúng có khối lượng tương ứng là m_o và 2m_o. Khối lựng của chúng bằng nhau sau một khoảng thời gian là:

Hiển thị đáp án

- Ta có:

Chọn đáp án A

Bài 7: Thời gian τ để số hạt nhân phóng xạ giảm đi e = 2,7 lần là τ = 1/λ, trong đó λ là hằng số phóng xạ. So với số hạt nhân ban đầu, sau khoảng thời gian t = 2τ số hạt nhân nguyên tử của chất phóng xạ còn lại chiếm: A. 37% B. 18,5% C. 81,5% D. 13,7%

Hiển thị đáp án

- So với số hạt nhân ban đầu, sau khoảng thời gian t = 2τ số hạt nhân nguyên tử của chất phóng xạ còn lại chiếm:

Chọn đáp án D

Bài 8: Xét sự phóng xạ α : A → B + α Biết hạt nhân mẹ A lúc đầu đứng yên. So sánh động năng của các hạt sau phóng xạ ta thấy:

Hiển thị đáp án

- Vì hạt nhân mẹ A lúc đầu đứng yên nên:

Chọn đáp án B

Bài 9: Để đo chu kì bán rã của chất phóng xạ, người ta dùng máy đếm xung. Bắt đầu đếm từ t_o=0 đến t₁=1h, máy đếm được X₁ xung, đến s = 2h máy đếm được X₂ = 1,25X₁. Chu kì của chất phóng xạ đó là: A. 60 phút B. 45 phút C. 30 phút D. 15 phút

Hiển thị đáp án

- Máy đếm xung là đếm số hạt bị phân rã trong khoảng thời gian máy ghi. - Do đó ta có:

- Thay t₁ = 1h, t₂ = 2h

Chọn đáp án C

Bài 10: Có hai khối chất phóng xạ A và B với chu kì phóng xạ lần lượt là T₁ và T₂. Biết T₂ < T₁. Số hạt nhân ban đầu trong hai khối chất ấy lần lượt là N_o và 4N_o. Thời gian để số lượng hai hạt nhân A và B của hai khối chất còn lại bằng nhau là:

Hiển thị đáp án

- Ta có:

Chọn đáp án A

Bài 11: Phóng xạ là: A. quá trình hạt nhân nguyên tử phát các tia không nhìn thấy B. quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững C. quá trình hạt nhân nguyên tử hấp thụ năng lượng để phát ra các tia α, β. D. quá trình hạt nhân nguyên tử nặng bị phá vỡ thành các hạt nhân nhỏ hơn.

Hiển thị đáp án

- Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử của một số nguyên tố (kém bền vững) tự phóng ra các bức xạ rồi biến đổi thành hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố khác (bền vững hơn). - Như vậy phóng xạ quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững. Chọn đáp án B

Bài 12: Hằng số phóng xạ của một chất: A. tỉ lệ thuận khối lượng của chất phóng xạ B. tỉ lệ nghịch với chu kì bán rã của chất phóng xạ C. tỉ lệ nghịch với độ phóng xạ của chất phóng xạ D. tỉ lệ nghịch với thể tích chất phóng xạ

Hiển thị đáp án

* Mỗi chất phóng xạ có 1 chu kì phân rã đặc trưng, đó là khoảng thời gian sau đó lượng chất phóng xạ giảm đi một nửa. - Ta có:

được gọi là hằng số phóng xạ của chất đó.

Chọn đáp án B

Bài 13: Tìm phát biểu sai khi nói về định luật phóng xạ: A. Sau một chu kì bán rã, khối lượng của chất phóng xạ giảm đi 50% B. Sau hai chu kì bán rã, khối lượng của chất phóng xạ giảm đi 75% C. Sau một nửa chu kì bán rã, khối lượng của chất phóng xạ giảm đi 25% D. Sau ba chu kì bán rã, khối lượng của chất phóng xạ còn lại bằng 12,5% khối lượng ban đầu.

Hiển thị đáp án

- Định luật phóng xạ: Mỗi chất phóng xạ có 1 chu kì phân rã đặc trưng, đó là khoảng thời gian sau đó lượng chất phóng xạ giảm đi một nửa. - Chú ý: + Định luật phóng xạ có tính thống kê, nó chỉ đúng với lượng rất lớn số hạt chất phóng xạ. + Với mỗi hạt nhân phóng xạ thì quá trình phân rã xảy ra ngẫu nhiên không biết trước tức là không thể áp dụng định luật phóng xạ cho 1 hạt hay một lượng rất ít hạt chất phóng xạ. - Số nguyên tử chất phóng xạ còn lại sau thời gian t:

* Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t:

Chọn đáp án C

Bài 14: Kết luận nào sau đây là không đúng khi nói về các tia phóng xạ bay vào một điện trường đều? A. tia γ không bị lệch B. độ lệch của tia β⁺ và β^- là như nhau C. tia β⁺ bị lệch về phía bản âm của tụ điện D. tia α⁺ bị lệch về phía bản âm của tụ điện nhiều hơn tia β⁺

Hiển thị đáp án

Tia alpha (α): thực chất là hạt nhân nguyên tử

- Bị lệch về phía bản (-) của tụ điện ít hơn tia β⁺ vì mang q = +2e. - Phóng ra với vận tốc 107m/s. - Có khả năng ion hoá chất khí. - Đâm xuyên kém. Trong không khí đi được 8cm. Chọn đáp án D

Bài 15: Phóng xạ β^- xảy ra khi: A. trong hạt nhân có sự biến đổi nuclôn thành êlectron B. trong hạt nhân có sự biến đổi proton thành nơtron C. trong hạt nhân có sự biến đổi nơtron thành proton D. xuất hiện hạt nơtrinô trong biến đổi hạt nhân

Hiển thị đáp án

- So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối. Thực chất của phóng xạ β^- là:

Chọn đáp án C Bài 16: Điều nào sau đây là đúng khi nói về tia β⁺? A. Hạt β⁺ có cùng khối lượng với electron nhưng mang một điện tích nguyên tố dương. B. Tia β⁺ có tầm bay ngắn hơn so với tia α C. Tia β⁺ có khả năng đâm xuyên mạnh, giống như tia Rơnghen. D. A, B và C đều đúng.

Hiển thị đáp án

- Hạt β⁺ thực chất là electron dương hay pôzitrôn có điện tích +e. Chọn đáp án A

Bài 17: Chọn câu sai. Tia α (alpha): A. Làm ion hoá chất khí. B. bị lệch khi xuyên qua một điện trường hay từ trường. C. Làm phát quang một số chất. D. có khả năng đâm xuyên mạnh.

Hiển thị đáp án

- Tia alpha (α): thực chất là hạt nhân nguyên tử

: Bị lệch về phía bản (-) của tụ điện vì mang q = +2e. Phóng ra với vận tốc 10⁷m/s. Có khả năng ion hoá chất khí. Đâm xuyên kém. Trong không khí đi được 8cm.

Bài 18: Chọn câu sai. Tia γ (grama): A. Gây nguy hại cho cơ thể. B. Không bị lệch trong điện trường, từ trường. C. Có khả năng đâm xuyên rất mạnh. D. Có bước sóng lớn hơn tia Rơnghen.

Hiển thị đáp án

- Tia γ (grama) có bản chất là sóng điện từ bước sóng rất ngắn (λ < 0,01nm), nhỏ hơn bước sóng tia Rơnghen, là chùm phôtôn năng lượng cao. Chọn đáp án D

Bài 19: Phát biểu nào sau đây là sai.khi nói về sự phóng xạ? A. Trong phóng xạ β⁺, hạt nhân mẹ và hạt nhân con có số khối bằng nhau, số nơtron khác nhau. B. Trong phóng xạ α, hạt nhân con có số nơtron nhỏ hơn số nơtron của hạt nhân mẹ. C. Trong phóng xạ β^-, hạt nhân mẹ và hạt nhân con có số khối bằng nhau, số prôtôn khác nhau. D. Trong sự phóng xạ, có sự bảo toàn điện tích nên số prôtôn được bảo toàn.

Hiển thị đáp án

- Trong sự phóng xạ β⁺, β^- có sự bảo toàn điện tích nhưng số prôtôn không được được bảo toàn do trong các phóng xạ này có sự chuyển đổi p sang n hoặc ngược lại. Chọn đáp án D

Bài 20: Chọn câu đúng. Các tia có cùng bản chất là: A. tia γ và tia tử ngoại B. tia α và tia hồng ngoại. C. tia âm cực và tia Rơnghen. D. tia α và tia âm cực.

Hiển thị đáp án

- Tia γ và tia tử ngoại có bản chất là sóng điện từ. Chọn đáp án A

Bài 21: Trong phóng xạ β^- có sự biến đổi: A. Một n thành một p, một e- và một nơtrinô. B. Một p thành một n, một e- và một nơtrinô. C. Một n thành một p , một e+ và một nơtrinô. D. Một p thành một n, một e+ và một nơtrinô.

Hiển thị đáp án

- Ta có:

Chọn đáp án A

Bài 22: Một đồng vị phóng xạ nhân tạo mới hình thành, hạt nhân của nó có số proton bằng số notron. Hỏi đồng vị đó có thể phóng ra bức xạ nào sau đây? A. β⁺ B. β^- C. α và β^- D. β^- và γ

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. - Hệ thức này có thể giúp xác định loại tia phóng xạ là β⁺ hay β^- của 1 chất phóng xạ. Ở đây hạt nhân ban đầu có số proton bằng số notron nên sau đó sẽ có sự chuyển đổi từ p sang n:

Chọn đáp án A

Bài 23: Hãy sắp xếp theo thứ tự giảm dần về khả năng đâm xuyên của các tia α, β, γ:

Hiển thị đáp án

- Tia α đâm xuyên kém, trong không khí đi được 8cm. Tia β có khả năng đâm xuyên mạnh, đi được vài trăm mét trong không khí. Tia γ có khả năng đâm xuyên rất lớn, có thể đi qua lớp chì vài cm và rất nguy hiểm. Chọn đáp án C

Bài 24: Kí hiệu các dạng phóng xạ sau: (1) phóng xạ α, (2) phóng xạ β^-, (3) phóng xạ β⁺, (4) phóng xạ γ. Ở dạng phóng xạ nào kể trên, hạt nhân bị phân rã chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái có mức năng lượng thấp hơn: A. (1) B. (4) C. (2) ,(3) D. (1), (2)

Hiển thị đáp án

- Trong phóng xạ γ (hạt phôtôn), hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng E1 chuyển xuống mức năng lượng E₂ đồng thời phóng ra một phôtôn có năng lượng:

Chọn đáp án B

Bài 25: Hạt nhân Na24 phóng xạ β^- với khối lượng ban đầu là 15 g, tạo thành hạt nhân X. Sau thời gian bao lâu thì một mẫu chất phóng xạ Na24 nguyên chất lúc đầu sẽ có tỉ số số nguyên tử của X và của Na có trong mẫu bằng 0,75. A. 12,1h. B. 14,5h. C. 11,1h. D. 12,34h

Hiển thị đáp án

- Theo ĐL phóng xạ ta có: N = N₀e^-λt. - Số nguyên tử của X được tạo thành bằng số nguyên tử Na24 phân rã, ta có:

Chọn đáp án A

Bài 26: Chất phóng xạ pôlôni

phát ra phóng xạ α và biến đổi thành chì

. Cho biết m_Po = 209,9828 u ; m_Pb = 205,9744 u ; m_α = 4,0026 u và u = 931,5 MeV/c². Năng lượng tỉa ra khi 1 mg pôlôni phân rã hết là: A. 1,24.10⁷ J B. 2,48.10⁵ J C. 2,48.10⁶ J D. 1,24.10⁶ J

Hiển thị đáp án

- Năng lượng tỏa ra khi 1 hạt nhân pôlôni phân rã là:

- Năng lượng tỏa ra khi 1 mg pôlôni phân rã hết là:

Chọn đáp án C

Bài 27: Tìm phát biểu đúng: A. Phản ứng hạt nhân tuân theo định luật bảo toàn điện tích nên nó cũng bảo toàn số proton. B. Phóng xạ luôn là 1 phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. C. Phóng xạ là 1 phản ứng hạt nhân tỏa hay thu năng lượng tùy thuộc vào loại phóng xạ (α; β; γ... ). D. Phản ứng hạt nhân tuân theo định luật bảo toàn điện tích, bảo toàn số khối nên nó cũng bảo toàn số nơtron.

Hiển thị đáp án

- Phóng xạ hay phản ứng hạt nhân không tuân theo định luật bảo toàn khối lượng, năng lượng nghỉ, số proton, notron, electron, cơ năng (năng lượng cơ học). Các hiện tượng: phóng xạ, phân hạnh, nhiệt hạch luôn là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. Chọn đáp án B

Bài 28: Trong các phân rã α,β và γ thì hạt nhân bị phân rã mất nhiều năng lượng nhất xảy ra trong phân rã: A. γ B. Cả 3 phân rã α,β,γ hạt nhân mất năng lượng như nhau C. α D. β

Hiển thị đáp án

- Trong các phân rã α,γ và β thì hạt nhân bị phân rã mất nhiều năng lượng nhất xảy ra trong phân rã α. Chọn đáp án C

Bài 29: Chất phóng xạ do Beccơren phát hiện ra đầu tiên là: A. Radi B. Urani C. Thôri D. Pôlôni

Hiển thị đáp án

- Năm 1896, khi nghiên cứu hợp chất lân quang, nhà bác học Beccơren đã tình cờ phát hiện miếng urani sunfat đã phát ra một loại bức xạ không nhìn thấy, nhưng tác dụng mạnh lên các tấm kính ảnh bọc kĩ trong giấy đen dày. Ông gọi hiện tượng này là sự phóng xạ. Chọn đáp án B

Bài 30: Muốn phát ra bức xạ, chất phóng xạ thiên nhiên cần phải được kích thích bởi: A. Ánh sáng mặt trời B. Tia tử ngoại C. Tia X D. Tất cả đều

Hiển thị đáp án

- Quá trình phóng xạ chỉ do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn không chịu tác động của các yếu tố ben ngoài như nhiệt độ, áp suất. Chọn đáp án D

Mục lục Giải bài tập Vật Lí 12 hay nhất

Chương 1: Dao động cơ