Cần vận dụng những kiến thức cơ bản nào để giải những bài tập về vật lí hạt nhân?
Bài 25. Bài tập về vật lí hạt nhân
Mở đầu (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 119)
Thảo luận (1)
Bài tập 1 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 121)
Lực nào đã làm thay đổi phương của hạt alpha (^4_2He) khi được bắn vào lá vàng mỏng?A. Lực hạt nhân giúp hạt nhân _{79}^{197}Au đẩy ^4_2He.B. Lực hạt nhân giúp hạt nhân _{79}^{197}Au hút ^4_2He.C. Lực đẩy tĩnh điện giữa hạt nhân _{79}^{197}Au và ^4_2He.
Đọc tiếp
Lực nào đã làm thay đổi phương của hạt alpha (\(^4_2He\)) khi được bắn vào lá vàng mỏng?
A. Lực hạt nhân giúp hạt nhân \(_{79}^{197}Au\) đẩy \(^4_2He\).
B. Lực hạt nhân giúp hạt nhân \(_{79}^{197}Au\) hút \(^4_2He\).
C. Lực đẩy tĩnh điện giữa hạt nhân \(_{79}^{197}Au\) và \(^4_2He\).
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiLực đẩy tĩnh điện giữa hạt nhân \({}_{79}^{197}Au\)và \({}_2^4He\) đã làm thay đổi phương của hạt alpha (\({}_2^4He\)) khi được bắn vào lá vàng mỏng
Đáp án C
(Trả lời bởi datcoder)
Bài tập 2 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 121)
Người ta đo độ phóng xạ H của một đồng vị theo thời gian t và điền kết quả vào Bảng 25.1.
a) Vẽ đồ thị độ phóng xạ theo thời gian.
b) Ước lượng chu kì bán rã của đồng vị này.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảia) Đồ thị:
b) Chọn hai điểm trên đồ thị có độ phóng xạ chênh lệch nhau một nửa.
Khoảng thời gian giữa hai điểm này là chu kì bán rã: 30 – 0 = 30 s
(Trả lời bởi datcoder)
Bài tập 3 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 121)
Dùng máy đo phóng xạ của một mẫu gỗ của một cổ vật phát hiện được 240 phóng xạ mỗi phút. Biết rằng thành phần của mẫu gỗ có chứa 25 g ^{14}_6C và ^{12}_6C chu kì bán rã của ^{14}_6C là 5 730 năm và tỉ lệ nguyên tử ^{14}_6C và ^{12}_6C khi một sinh vật còn sống 1012:1.a) Xác định số nguyên tử ^{14}_6C có trong mẫu gỗ.b) Xác định độ tuổi của mẫu gỗ này.
Đọc tiếp
Dùng máy đo phóng xạ của một mẫu gỗ của một cổ vật phát hiện được 240 phóng xạ mỗi phút. Biết rằng thành phần của mẫu gỗ có chứa 25 g \(^{14}_6C\) và \(^{12}_6C\) chu kì bán rã của \(^{14}_6C\) là 5 730 năm và tỉ lệ nguyên tử \(^{14}_6C\) và \(^{12}_6C\) khi một sinh vật còn sống 1012:1.
a) Xác định số nguyên tử \(^{14}_6C\) có trong mẫu gỗ.
b) Xác định độ tuổi của mẫu gỗ này.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảia) Gọi số mol \({}_6^{14}C\)là 1012a (mol) thì số mol của \({}_6^{12}C\)là a (mol), ta có:
mgỗ = m\({}_6^{14}C\) + m\({}_6^{12}C\) = 1012a.14 + a.12 = a.( 1012.14 + 12) = 25
\( \Rightarrow a = \frac{{25}}{{{{10}^{12}}.14 + 12}}\)mol
Ban đầu, số nguyên tử \({}_6^{14}C = {10^{12}}.\frac{{25}}{{{{10}^{12}}.14 + 12}}.6,{022.10^{23}} = 1,{075.10^{24}}\)
\(\lambda = \frac{{\ln 2}}{T} = \frac{{\ln 2}}{{5730.365.24.60.60}} = 3,{8.10^{ - 12}}\)
Hiện tại, số nguyên tử \(N = \frac{H}{\lambda } = \frac{{\frac{{240}}{{60}}}}{{3,{{8.10}^{ - 12}}}} = 1,{05.10^{12}}\)
b) Độ tuổi của mẫu gỗ là: \(N = {N_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}} \Rightarrow 1,{05.10^{12}} = 1,{075.10^{24}}{.2^{ - \frac{t}{{1,{{807.10}^{11}}}}}} \Rightarrow t = 7,{2.10^{12}}s = 228310\)năm
(Trả lời bởi datcoder)
Bài tập 4 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 121)
Một nhà máy điện hạt nhân sử dụng nguyên liệu hạt nhân là 235U. Biết rằng mỗi phân hạch sẽ toả năng lượng 200 MeV. Hiệu suất phát điện của nhà máy là 36%. Công suất phát điện của nhà máy là 1 400 MW.a) Hãy tính khối lượng của nguyên liệu 235U nhà máy tiêu thụ trong 1 năm.b) Tính lượng than đá tiêu thụ để sản xuất ra năng lượng điện tương đương, biết rằng năng suất tỏa nhiệt của than đá là 30 MJ/kg.
Đọc tiếp
Một nhà máy điện hạt nhân sử dụng nguyên liệu hạt nhân là 235U. Biết rằng mỗi phân hạch sẽ toả năng lượng 200 MeV. Hiệu suất phát điện của nhà máy là 36%. Công suất phát điện của nhà máy là 1 400 MW.
a) Hãy tính khối lượng của nguyên liệu 235U nhà máy tiêu thụ trong 1 năm.
b) Tính lượng than đá tiêu thụ để sản xuất ra năng lượng điện tương đương, biết rằng năng suất tỏa nhiệt của than đá là 30 MJ/kg.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảia)
+ Năng lượng hạt nhân có ích được chuyển thành điện trong 1 ngày: W0 = P.t
+ Vì hiệu suất của lò là H nên năng lượng thực tế từ phản ứng hạt nhân là:
\(W = \frac{{{W_0}}}{H} = \frac{{Pt}}{H} = \frac{{{{1400.10}^6}.365.24.3600}}{{0,36}} = 1,{2264.10^{17}}J = 7,{6546.10^{29}}MeV\)
+ Số phản ứng (cũng là số hạt Urani tham gia phản ứng) trong 1 năm:
\(N = \frac{W}{{200}} = \frac{{7,{{6546.10}^{29}}}}{{200}} = 3,{8273.10^{27}}\)
+ Khối lượng Urani cần cho một năm:
\(m = \frac{N}{{{N_A}}}.235 = \frac{{3,{{8273.10}^{27}}.235}}{{6,{{022.10}^{23}}}} = 1446001g = 1446kg\)
b) Số lượng than đá tiêu thụ:
\(m = \frac{{1,{{2264.10}^{17}}}}{{{{30.10}^6}}} = {4.10^9}kg\)
(Trả lời bởi datcoder)
Bài tập 5 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 122)
Vào tháng 6 năm 2024, người lái xe tải sẽ phải chờ bao nhiêu lâu để toàn bộ lượng thuốc đông y chất đầy thùng xe tải được chiếu xạ để bảo quản tại Trung tâm chiếu xạ Hà Nội (Hình 25.3), biết rằng cũng tại nơi đó vào tháng 1 năm 2022 người lái xe đã phải chờ 150 phút chiếu xạ cùng lượng thuốc như vậy và trung tâm chiếu xạ vẫn sử dụng nguồn chiếu xạ là ^{60}_{27}Co có chu kì bán rã là 5,3 năm?
Đọc tiếp
Vào tháng 6 năm 2024, người lái xe tải sẽ phải chờ bao nhiêu lâu để toàn bộ lượng thuốc đông y chất đầy thùng xe tải được chiếu xạ để bảo quản tại Trung tâm chiếu xạ Hà Nội (Hình 25.3), biết rằng cũng tại nơi đó vào tháng 1 năm 2022 người lái xe đã phải chờ 150 phút chiếu xạ cùng lượng thuốc như vậy và trung tâm chiếu xạ vẫn sử dụng nguồn chiếu xạ là \(^{60}_{27}Co\) có chu kì bán rã là 5,3 năm?
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiĐộ phóng xạ sau 2,5 năm từ tháng 1 năm 2022: \(H = {H_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}} = {H_0}{.2^{ - \frac{{2,5}}{{5,3}}}} = 0,721.{H_0}\)
Thời gian chờ vào tháng 6 năm 2024 là: \(\frac{t}{{150}} = \frac{{0,721.{H_0}}}{{{H_0}}} = 0,721 \Rightarrow t = 108\)phút
(Trả lời bởi datcoder)
Bài tập 6 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 122)
Dược chất phóng xạ FDG có thành phần là đồng vị ^{18}_9F với chu kì bán rã là 110 phút, được sử dụng trong chụp ảnh cắt lớp PET. Dược chất này được sản xuất bằng cách bắn phá vào các hạt đồng vị ^{18}_8O nhờ một loại hạt được tăng tốc băng máy gia tốc (Hình 25.4).a) Xác định loại hạt được tăng tốc trong máy gia tốc biết rằng ngoài ^{18}_9F, sản phẩm bắn phá còn có neutron và phát xạ tia gamma.b) Trước khi chụp ảnh cắt lớp PET, bệnh nhân sẽ được tiêm liều lượng dược chất FDG để đảm bảo độ phóng x...
Đọc tiếp
Dược chất phóng xạ FDG có thành phần là đồng vị \(^{18}_9F\) với chu kì bán rã là 110 phút, được sử dụng trong chụp ảnh cắt lớp PET. Dược chất này được sản xuất bằng cách bắn phá vào các hạt đồng vị \(^{18}_8O\) nhờ một loại hạt được tăng tốc băng máy gia tốc (Hình 25.4).
a) Xác định loại hạt được tăng tốc trong máy gia tốc biết rằng ngoài \(^{18}_9F\), sản phẩm bắn phá còn có neutron và phát xạ tia gamma.
b) Trước khi chụp ảnh cắt lớp PET, bệnh nhân sẽ được tiêm liều lượng dược chất FDG để đảm bảo độ phóng xạ trên mỗi kg cân nặng là 0,1 mCi không đổi. Hai bệnh nhân cùng cân nặng, cùng sử dụng FDG trong cùng một đợt sản xuất, nhưng được tiêm ở 2 thời điểm cách nhau 60 phút. Hỏi người nào sẽ được tiêm lượng FDG nhiều hơn? Xác định phần trăm lượng FDG nhiều hơn này cần được tiêm.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảia) Hạt được tăng tốc là hạt proton
b) Do độ phóng xạ trên mỗi kg cân nặng là 0,1 mCi không đổi, nên lượng FDG tiêm cho bệnh nhân thứ nhất phụ thuộc vào cân nặng của người đó.
Sau 60 phút, lượng FDG còn lại trong cơ thể bệnh nhân thứ hai:
\(N = {N_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}} = {N_0}{.2^{ - \frac{{60}}{{110}}}} = 0,685{N_0}\)
Để đảm bảo độ phóng xạ trên mỗi kg cân nặng là 0,1 mCi, bệnh nhân thứ hai cần được tiêm lượng FDG nhiều hơn so với bệnh nhân thứ nhất:
Lượng FDG cần tiêm thêm: \({N_0} - 0,685{N_0} = 0,315{N_0}\)
Phần trăm lượng FDG cần tiêm thêm: \(\frac{{0,315{N_0}}}{{{N_0}}}.100 = 31,5\% \)
(Trả lời bởi datcoder)